Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Периодические колебания скорости ветра в тропосфере и стратосфере Западного полушария

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Периодические колебания скорости ветра в тропосфере и стратосфере Западного полушария"

На правах рукопису

. ГОНЧАРОВА" ЛВДМИДА доярівна

. ' ’ УДК 551.557.33

ПЕРІОДИЧНІ КОЛИВАННЯ ,-ШЩКОСТІ ВІТРУ ' В ТРОПОСФЕРІ ТА СТРАТОСФЕРІ .

’ . зАхідазї півкулі

II.00.09 - метеорологія, кліметологія, агрометеорологія

■

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук

Одеса - 1996

Дисертацією є рукопис. ' . .

Робота виконана в Одеському гідрометеорологічному інституті

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Школьний Євген Павлович .

Офіційні опоненти - доктор географічних наук, професор . Кізганов Анатолій Федорович

кандидат географічних наук, с.н.с. Волконська Наталія Константинізна

Провідна організація : Київський державний університет , ’ ' ім. Т.Г.Шевченка, Міносвіти, м.Київ .

Захист відбудеться 27 'черьня £996 р. о 10 год. на засіданні спеціалізованої вченої, ради Д 05.02.01 при Одеському гідрометеорологічному інституті в залі засідань за адресою : . . .

270016, м.0деса-1б, вул. Львівська, 15, ОШі ,

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Одеського гідрометеорологічного інституту.

. І Автореферат, розісланий 25 травня 1996 р.

Вчений секретар

" спеціалізованої вченої

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність і ступінь дослідженності тематики. Актусльність робити визначається недоліком знань про особливості циркуляції атмосфери в густих її парах, що с суттєвою перепоною для створення теорії клімату, які дав можливість пояснити сучасний його стан, розробити методи кліматичних прогнозів різної завчасності з урахуванням антропогених вплипів. За ціг.и причиной одна з підпрограм "Всесвітньої кліматичної програми", прийнятої ШО, направлена на поглиблення знань про глобальну атмосферу, як про одну із лан-к кліматичної системи. Ця ж задача визначэ-на і в проекті 'Національної кліматичної програми України".

Відомі великомасштабні ланки загальної циркуляції атмосфери ( ЗЦА) представляють деяку осереднену картину повітряних течій. Вони не враховують періодичні коливання різних часових масштабів, що спостерігаються в них.’ Останнім у цей час приділяється велика увага в роботах ряду вчених. Дисертаційне дослідження у великій мірі доповнює дані про характер довгоперіо-дичних коливань швидкості вітру. ■

Мета і осноені завдання наукового дослідження. Мета роботи полягає у комплексному статистичному дослідненні періодичних коливань зональної і меридіональної складових,швидкості вітру в тропосфері та стратосфері ( шар 5-55 км) над великим простором, який охоплюс північну частину західної півкулі. Для її реалізації необхідно було :

- виявити спектри можливих періодичних коливань циркуляційного режиму в тропо-стратосфері у цілому й виділити ті з *

них, на які приходиться переважна доля сумарної дисперсії в

шарах тропосферної та стратосферної циркуляції ;

- провести дослідження статистичної структури періодичних коливань складових швидкості вітру різних часових масштабів ;

- визначити характер взаємозв'язків між періодичними компонентами швидкості вітру в різних шарах атмосфери та.встановити особливості їх поширення по вертикалі.

Тесзетична і практична цінність роботи. Вперше застосований у дослідження^ ЗЦА комплекс статистичних методів дав можливість здержати нові вежлив і характеристики великомасштабних циркуляційних процесія у тропосфері та стратосфері над

різними широтними зонами, що є визначним внеском в теорію ЗЦА. Отримані закономірності й параметри можуть використовуватися при розробці методів кліматичних, прогнозів різної завчасності, при метеорологічному обслуговуванні трансатлантичних перельотів надзвукової авіації, при побудові статистичних моделей атмосфери, необхідних в задачах оптимізації систем : втоматичного управління літальними апаратами.

Наукова новизна роботи полягає у тому, що авуором вперше:

- прк дослідженні періодичних компонент швидкості вітру

застосовується комплекс статистичних методів, який дав змогу одержати надійні характеристики великомасштабних періодичностей зональної і меридіональної складових швидкості вітру \

' - розроблена методика визначення періоду згладжування ви-

хідних часових рядів на основі компонентного аналізу вертикальних профілів складових швидкості вітру ; •

- виявлені особливості періодичних коливань швидкості віт-

ру у шарі 5-55 км над тропічними, помірними та високими широтами й отримані характеристики періодичностей різних часових масштабів ; • _ .

- установлена наявність квазідворічних періодичностей

швидкості вітру в границях тропосфери і *>сієї стратосфери середніх та високих дшрог, суттєво уточнені особливості їх проявлен ня в тропічній зоні ; •

- одержані дані про поширення по вертикалі періодичних коливань швидкості вітру різних- часових масштабі ■>.

Апробація та публікації результатів. Основні результати • доповідалися на науковій конференції по підсумках науково-дослідних робіт в ОШІ в 1995 р. Дисертаційна робота обговорена та рекомендована до захисту на розширеному науковому демінарі кафедри фізики атмосфери в квітні 1996 р. Основні результати дослідження опубліковані в 5 статтях. . ‘

Об»єм і структура роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох глав, висновків, списку цитованої літератури із 138 найменувань і Додатків. Об’єм роботи складає 363 сторінки, з яких 103 сторінки тексту, 23 таблиці, 44 рисунка, в Додатках-20 таблиць.і 150 рисунків.

Конкретний внесок дисертанта в розробку наукових результаті з. які виносяться на захист. В дисертацийній роботі особис-

то автором побудовано алгоритм комплексного статисті, того аналізу періодичностей складових швидкості вітру, на сенові даних радіо- і ракетного зондування атмосфери підготовлені файли вихідної інформації й виконані розрахунки на 2СМ. Самостійно проводиться докладний аналіз й здійснюється систематизація характеристик періодичних 'компонент швидкості вітру в тропосфері те стратосфері західної півкулі, що дало можливість отримати нові закономірності їх розвитку в різних шіфотних зонах.

Методологія дослідження полягає в комплексному статис- ' тичному дослідженні часових рядів зональної і меридіональної складових швидкості вітру на II рівнях тропо-стратосфери, яке дало змогу виділити заховані в них періодичні коливання різних часових масштабів, отримати важливі їх просторово-часові харак-, теристики. . ' ■ ' .

І ОСНОВНИЙ. ЗМІСТ РОБОТИ ' . . •

У Вступі обгрунтовується актуальність теми дисертації, сформульовані основні положення, які складають наукову новизну й предмет захисту.

В першій главі "Методика дослідження статистичної структури часових рядів складових швидкості вітру" проводиться обгрунтування комплексу методів статистичного аналізу часових послідовностей складових швидкості вітру. Він об'єднує методи виявлення схованих-періодичностей, згладжування часових рядів, корреляційиого та спектрального аналізу. Виявлення схованих періодичностей здійснюється за допомогою кое/нуо- і синус-пере-творення Фурьє, в котрих для посилення фільтруючих якостей перетворень запроваджується "вікно" Гіббса / Школьний 6.П.,

1974 / :

% с- Ш-

, Г &І/1 (У , .

U(w) = ~- І ---------------—X(i)CoSu)ldl ; ( і )

-ї

. f 31П- су .

VM = r\ !' , ( z )

-T ------

T

Vti

Tr

Рівняння (І) и ( 2 ) дакть можливість отримати амплітудний ■

. «А (и-?) = С + V (Ц))] (3)

і фазовий

«ш) -аіеЦ-^ ' ■ «І

спектри. Ті періодичності приймались за достовірні, ампліт}„и яких виходили за верхню довірчу границю з заданою імовірно:;тю. Фазовий спектр дає можливість установити час початку колилздня складових швидкості вітру для того чи іншого часового мзсптабу.

З метою розкладання часових послідовностей на детерміновану та випадкову компоненти використовувався оператор ковзкого осереднення к+гг|г .

ас (і*)- 4-> *, ■ ' (5)

_ , "■ і= К-іг|г • '

з ваговоюю функцією вид/ / Лоова 1.Д., 1958 / : '

©¿ - .« І + Со£ .. ( б )

Період згладжування встановлювався згідно з рекомендаціями, що утримуються в роботі / Кендал М., Стюарт Л., 1976 / .

Квазістаціонариі випадкові компоненти часових рядів знаходилися шляхом віднімання детермінованої основи від вихідного ряду. Для дослідження їх статистичної структури застосовувалися методи корреляційного та спектрального аналізу. Енергетичні спектри знаходилися за алгоритмом швидкого перетворення Фурьє. Достовірність піків спектральних цільностей встановлювалася шляхом побудови довірчих інтервалів з заданою імовірносте.

В заключному розділі приводиться характеристика вихідної інуормації. В її якості виступають дані радіо- і ракетного зондування атмосфери, яке проводилося на американській мережі пуншів ракетного зондування атмосфери. Перелік цих пунктів і характеристика даних зведена в табл.І.

Таблиця I

Характеристика вихідної інформації

Номер 1 j Назва . пунктуj пункту ! Координати ! Період,ІДовжина!Кіль- нн fo™ і рВД і“:™ Іпівн. !західні ! І

І Острови Воллоп . 37°50’ 75°29‘ 1965-1975 и2В II

2 Форт Черчилл 58°44' 93°491 1965-1975 528 7

3 Уайт Сендз . 32°23’ I06°29' 1965-1974 480 II

4 Форт Шерман . 9°20' 80°00' 1967-1974 384 II

5 Мис Канаверал 2Q°27' 80°32' 1965-1975 528 II

Дискретність часових рядів склала один тиждень. Дані про складові швидкості вітру охоплювали шар 5-55 км ( в пункті ф.Чер-чилл - шар 25-55 км )' і відносилися до висот з дискретністю.

5 км. Проводиться обгрунтування вибору рівнів, для яких формувались часові ряди складових швидкості вітру. .

У другій главі, . "Головні компоненти-швидкості вітру" здійснюється розклад вертикальних профітів складових зітру з шарах тропосферної ( 5-25 гем) і стратосферної ( 25-55 км) циркуляції / Комаров B.C., 1990 / у базисі власних векторів матриць киваріацій. Показано, що у середніх широтах ( острови Воллоп ) у залежності від складової швидкості вітру необхідно на рівні 90% сумарної дисперсії розглядати 3-4, а з тропічній зоні ( ф.Шєрман ) - 4-5 головних компонент. їх ана-

ліз показав, що у тропічній зоні в шарі атмосфери 5-25 км головним о коливання зонального вітру з періодом біля 2-х років, а в шарі 25-55 км - біля одного року. Квазідвохрічна періодичність j цьом;/ шарі проявляється у другій та п’ятій головних компонентах. Великий внесок дає піврічна періодичність. Для меридіонального вітру головні а коливанням е річна періодичність. Річна періодичність виявляється головним коливанням для всієї тропо-стратосфери середніх гсирот. Отже, згідно з методикою дослідження, для згладжування вихідних часових рядів на кожному 5-кілометровоцу рівні необхідно прийняти у якості періоду згладжування довкину відрізка п. , що відповідає головним ко-

ливанням.: двохріччому періоду для зональної складової у шарі ' тропосферної циркуляції в тропічній зоні, та однорічному пері-'-оду - в останніх випадках. . ■

Третя глава " Статистичний аналіз часов..х рядів склодо- ' вих швидкості вітру в тропосфері й стратосфері" присвячується детальному аналізу періодичних коливань зональної і меридіональної складових швидкості вітру на кожному із одинадцяти рів- • ні в тропо-стратссфери низьких, середніх та високих широт. Вста- . новлєно, що на всіх рівнях шару 5-55 км .має місце .широкий спектр періодичних коливань швидкості вітру, які згідно з. класифікаціям / Добрииман Е.М., 1990 / відносяться до великомасштабних елементів ЗйД. Вони умовно розділяються на три класи : довгоперіоліі, серидньоперіодні і короткоперіоДні. До першого з них відносяться коливання з періодом півроку й більше, до другого - з'періодом від одного місяця до півроку, до третього - коливання-, ¡1(0 мають період, менший за місяць, тобто часовгй масштаб, сумірний з часовим масштабом хвиль Кельвіна. ■

Піврічні періодичності зональної тг меридіональної складових, швидкості вітру виявляються як у тропосфері, так і стратосфері всіх широтних зон. їзап амплітуди перевершують не тільки верхню довірчу границю, яка визначалася у загальному випадку для імовірності р 0,60, але і довірчу границю при імовірності р » 0 95, У главі міститься огляд робіт, присвячених причинам генерації піврічних коливані». ' . -

Амплітуди піврічних періодичностей у великій мірі залежать від широти і висоти. В тропічній зоні та в середніх широтах має місце шар атмосфери, у якому піврічні' коливання зональної компоненти або зовсім відсутні, або характеризуються незначною амплітудою. У приекв&торіальнгй зоні такий шар простягається від 25 до ЗО км, в субтропічній зоні піврічні коливання виявляються, починаючи з висоти 25 км, в середніх широтах шар з відсутністю піврічної періодичності має границі 15 і 25 км. У стратосфері, починаючи з висоти 20-25 км, а в тропіках - з висоти 35 км, амплітуда цих коливань швидко зростає з висотою, досягаючи у верхній стратосфері значень 3-6 м/с в середніх і високих широтах і 9—її м/с - в низьких широтах. Амплітуда піврічної періодичності меридіональної компоненти незначно змінюється з висотою.

. • Коливання зональної і меридіональної складових швидкості

вітру з періодом один річ виразно виявляється на всіх висотах тропосфери і стратосфери. Особливо чітко вони реалізуються в зональній компоненті, причому виявляються не тільки при фільтрації вихідних часових рядів за допомогою перетворення Оурьс, але і на графіках детермінованих складових, побудованих для всього шару атмосфери середніх і високих широт, а також стратосфери тропічної зогл. .

Амплітуди річної періодичності зональної компоненти в субтропічній зоні і в середніх широтах зростають у тропосфері до рівня тропопаузи, потім зменшуються, досягаючи мінЬ^уму на висотах 20-30 км. Вище вони знову швидко збільшуються з висотою. Річне коливання меридіональної складової має значно менші амплітуди, порівняно’до зональної складової. Існує погляд / Доб-ригаман Е.М, 1980 / про те, що у приекваторіальній зоні річна періодичність швидкості, вітру не повинна виявлятися. Однак,ретельний статистичний аналіс. часовиу рядів склрдових швидкості вітру над пунктом ф.Шерман показує, ідо річна періодичність з^-'нальної компоненти виявляється на всіх рівнях, що розглядаються, а н меридіональній компоненті є відсутньою лише на висотах ЗО км й 45 км. Правда, амплітуда річного коливання в приекзато-ріульній зоні у багато разів менша, ній у середніх та висок;іх широтах. "

Аналіз вертикальних профілів амплітуд піврічних і річних періо.т’ично'стей складових швидкості вітру показує, що шар атмосфери від 20 до ЗО км має цікаву особливість : в ньому амплітуда коливгнь швидкості вітру над всіма районами, що розглядаються, досягас мінімуму або такі коливання з прийнятою імовір-• ностю взагалі не ідентифікуються. Це означає, що цей шар атмосфери характеризується найм„'ньшою кінетичною енергією горизонтальних рухів атмосфери. Виникає думка, що цей факт а експериментальним підтвердженням теоретичних висновків про існування стратосферного хвилеводу / Дикий Л.А., 1968 / , у якому мають тенденцію концентруватися гравітаційні гвилі. .

В "ропосгері субтропічних і середніх широт на річне коли-вєния у зональному потоку припадає: від 50 до 90% енергії. У стратосфері її доля коливається від 80 до ьайже 100%. Аналогічний ефєк? має місце і в стратсспері високих широт. У приеквато-ріальнііі зоні річне коливанья зональної компоненти дає переваж-

НИЙ ЕНЄСОК ( 50-70%) , лише у верхній тропосфері і середній . стратосфері. • • . • ■ .

Про існування квазідвохрічних періодичностей швидкості' вітру в тропічній зоні добро відомо. їм присвячена велика кількість робіт, огляд яких міститься в дисертації. Були отримані також дані про їх' існування в нижній стратосфері середніх .щирот над деякими районами Східної Азії / Худяк О.М., Школь-ний Є.П., 1989 /. Однак, як свідчить статистичний аналіз часових радів складових швидкості вітру, кяазідвохрічні періодичності с однією о характерних компонент ЗЦА не тільки тропіч '■ ної зони, а всієї тропо-стратосфери частини Північної півкулі, що розглядається. Але для кожної з широтних зон кзазідвохріч-ні періодичності мають характерні властивості. Над ф.Шерман ( приекваторіальн'ї зона ) вони безпосередньо виявляються при ■фільтрації часових радів за допомогою перетворення Фурьє з амплітудами, що перевершують довірчу границю г> імовірносте більше '

0,7 на всіх висотах, окрім рівніг 5, 35, 40, 45 и 55 км. В меридіональній складовій вона зустрічається лише на висоті 5 км. Однак, аналіззгладженних радів складових швидкості вітру показує, що ця періодичність охоплює весь шар тропо-стратосфери ( і виявляється у вигляді 'Чергуючих з періодом 2 роки сплесків амплітуд річної періодичності. При цьому західні вітри, які переважають у період західної фази квазідвохрічної періодичності, перемекаються східними вітрами. Швидкості вітру в період західної фази менші за швидкості східних вітрів, а період існування західної фази на всіх висотах має меншу тривалість, ніж східної фази. В результаті цього,згладженні ряди зональної компоненти розташовуються в основному у чід’ємній ■ півплощині. З переходом ь тропічну зону і далі в середні та високі широти структур« квазідвохрічної періодичності корінним чином змінюється : статистично значущі квазідвохрічні періодичності на амплітудно-частотних характеристиках зональної компоненти не виявляються. Про те їх можна ідентифікувати за допомогою згладженних часових рядів. Якщо знайти різниці амплітуд річних .коливань в точках максимуму і мінімуму, то виявляється, щіх величини цих різниць набувають максимальних і мінімальних значень через кожні два роки. Цей процесе яскраво виявляється у полі ізоплет,, де формуються з періодом два роки гребні та

улоговини. Аналогічна картина має місце й для меридіональної компоненти. Отже, квазідвохрічні колизання швидкості гітрув . середніх і високих широтах в значній мірі маск/ютьсл високоенергетичними коливаннями меншого масштабу і можуть буті; добутими із часових-рядів-швидкості вітру достатньо великої протяжності за допомогою зазначених вище методів статистичного аналізу. .

Комплексний статистичний аналіз складових швидкості вітру показує, що в їхніх часових рядах схований достатььо широкий спектр середньоперіодичних і короткопєрходичних коливань. Регулярний характерна всіх широтах, особливо'для меридіональної компоненти, мають І-2-х місячні коливання, які називають коливаннями Маддена-Ддуліана /Щікі Тіаііуи^і, І9Й9 /. В серед-, ніх і високих широтах особливо стійкий характер мають 3-4-х місячні періодичності зональної компоненти. Такі ж періодичності виявляються практично на всіх рівнях тропо-стратосфери в'меридіональній компоненті. Про значний їх внесок в.енергетику ЗЦА свідчать енергетичні спектри, розраховані для відфільтрованої при згладжуванні вихідних часових рядів складоЕої швидкості вітру випадкової компоненти. '

Корсткоперіодні коливання з періодом менше одного місяця, які в результаті фільтрації часових рядів складових швидкості вітру виявлені,як у тропосфері, так і в стратосфері низьких і середніх широт, слід, мабуть, ідентифікувати як хвилі Кельвіна. Максимальні значення їхніх амплітуд прихоДяться на висоту І Оки’, що розташована ньжче осі отруйної течії в області найбільших вертикальних градієнтів швидкості вітру. Вище - амплітуди хвиль Кельвіна різко зменшуються, досягаючи мінімуму п шарі 20-30, км. Таким чином, цьому шару атмосфери притаманна найменша мінливість швидкості вітру, що характеризується найменшими значеннями амплітуд коливань всіх масштабів. ' .

В четвертій главі "Особливості вертикального поширення коливань швидкості вітру" приводяться результати взаємного спектрального аналізу відповідних головних компонент вертикальних профілів складових швидкості вітру для шарів тропосферної та стратосферної циркуляції, що розглядалися в другій главі. Взаємні спектри представлені значеннями когерентності і початкових фаз. Подальший аналіз проводився тільки для тих періоди-

чкоптеіі, для яких міжшарні спектральні коефіцієнти корреляції ( когерентність) мали значення не менше 0,8. Такі коливання характеризуються стійким зсувом за фазою, який свідчить про відставання' ( або випередження ) коливання, що розглядається у шарі тропосферної циркуляції відносно шару стратосферної циркуляції. Результати спектрального аналізу такі. В приекваторі-альній зоні ( ф.Шерман) річна періодичність в першій головній компоненті зональної складової виявляється спочатку в шарі 525 км, потім в шарі 25-55 ісм. Така ж особливість характерна й для місячної періодичності. Трьсїмісячна періодичність і хвилі Кельвіна, навпаки, виявляються спочатку в верхньому шарі. Для других головних компонент високе значення когерентності ( 2ГСи>) ^ 0.9) мають квазідвохрічні коливання, а такоя річна, трьохмісячна, одномісячна періодичності і хвилі Кельвіна. Двохрічні, трьохмісячні, місячні періодичності і хвилі Кельвіна виявляються спочатку у шарі 25-55 км, а річна - навпаки.. Звертає увагу те, що зазначені, особливості для однойменних пе-ріодичностей в першій і другій головних компонентах і зональної, і меридіональної складових однакові. Це с свідотством того, що зазначені властивості мають коливання, характерні для складових шпицкості вітру в тропо-стратосфері у цілому, оскільки на дві перші компоненти приходит~ся переважахна доля сумарної дисперсії. . •

В середніх широтах ( острови Воллоп ) і у першої, і у другої головних компонент зональної складової швидкості вітру високий міжшарний корреляційний зв’язок мають річна,.трьохмі-. сячна, місячна періодичності й-хвилі Кельвіна. Характеристики випередження однойменних коливань в пертій і в другій головних компонентах повністю співпадають річна й місячна періодичності виявляються спочатку в нижньому шарі, а трьо:.місячна і хвилі Кельвін.. - у верхньому. Для меридіональної складової високі значення когерентності спостерігаються для таких періодичнос-тей : у першій головній компоненті - чотирьохмісячної, місячної і хвиль Кельвіна ; в другій - піврічної, чотирьохмісячної, місячної і хвиль КельвікаЛІіврічга періодичність має тенденцію поширюватися зверху вниз, таку к тенденцію мають місячні коливання та хвилі Кельвіна.

Характеристики взаємного спектрального еналізу головних

ІЗ

компонент свідчать про- домінуючі у середньому КОЛИВАЛЬНІ процеси того чи іншого масштабу, а також про те у якому із цих шарів атмосфери коливальний процес вкзначенного масштабу реалізується раніше. Викликає великий інтерес яким чином поширюються періодичності у кожному з цих шарів, тоо'то як вони себе виявляють на кожному з одинадцяти (для ф. іерчилла - семи ) фіксованих рівнях. Цоб спробувати відповісти на це питання, були побудовані на основі фазових спектрів перетворення-Фурьє діаграми поширення періодичностей. Вони показали, що.річна періодичність у зональному потоку в приекваторіальній,зоні виявляється спочатку в перший тиждень лютого на висоті 25 км і потім поширюється вверх і вниз. В субтропічній і помірній зонах відбувається послідовне поширення цієї періодичності знизу вверх, а у високих широтах - зверху вниз.

Річна періодичність в меридіональній складовій швидкості • вітру в екваторіальній зоні ( ф.Шерман} і в високих широтах поширюється.порівняно до річної періодичності зональної компоненти у зворотньому напрямку. Дуже складний характер вертикального поширення мають піврічна, двохмісячна періодичності і хвилі Кельвіна. Однак, спостерігається загальна закономірність

- збіжність напрямків їх пересування відбувається у шарі атмосфери 20-30 км, тобто там, де, як відзначалося вище, спостерігаються найменші значення амплітуд всіх періодичностей, схованих у часових рядах швидкості вітру.

Основні результати дисертації та підсумкові висновки:

- в екваторіальній зоні основними коливаннями у першій головній компоненті, яка утримує найбільшу сумарну дисперсію для зональної складової, є квазідвохрічна періодичність у старі тропосферної (6-25 км) і річна - у шарі стратосферної (25-55 км) циркуляції ; і в зональній, і в меридіональній компонентах інших широт це явище спостерігається у всьому 55-кіломет-ровоі^у шарі атмосфери. Ці періодичності і визначають період згладжування вихідних часові« рядів складових швидкості пі тру;

- річна періодичність зональної складової швидкості вітру у тарі 5-25 км в приекваторіальній зоні виявляється також визначно, тобто вона є характерною особливістю циркуляції тро-но-страто:фери у цілому. Цей факт спростовує "•вврд.теннл про те,

що в цій широтній зоні річна періодичність формуватися не може ;

- піврічна і річна періодичності виявляються у всіх широт-

них зонах, як у тропосфері, так і в стратосфері. Важливою їх особливістю я наявність мінімальних значень амплітуд у шарі 20 - ЗО км ; '

- мінімум амплітуд піврічного і річного коливань.відповідає мінімуму кінетичної енергії атмосферних рухів. Таким чином, отримано експериментальне підтвердження теоретичних висновків Дикого Л.А. про те, що^ цьому шару є властивим мінімум кінетичної і максимум термобаричної енергії. Ці умови сприяють утворенню стратосферного хвилеводу* в якому мають тенденцію концентруватися так звані "захоплені" гравітаційні хвилі ;

- річні періодичності добре виявляються в згладленних рядах зональної і меридіональної складових швидкості вітру, особливо в субтропічних, середніх і високих широтах ;

- в приекваторіальній зоні двохрічна періодичність безпо-

середньо ьиділявться у шарі 10-30 км шляхом фільтрації вихідних рядів за допомогою лєрзтворення &урьє. Однак їх ковзне згладжування по основному - річному періоду, показало, що і на інших рівнях в зональній компоьенті в"на присутня і виражається чергуванням з періодом 2 ро^и підвищенних і пониженнях’ сплесків амплітуд річного коливання. Згладженні ряди, при Цьому, розташовуються у від’ємній птвллощині. Причина цьго полягає у нестабільності західної £ази коливань ; західні ьіт’ри, по-перше, переметаються у цей період східними вітрами і, по-друге, вони мають меншу швидкість ; ' ■ . ,

- квазідвохрічна періодичність притаманна зональному і меридіональному вітру не тільки екваторіальним, але субтропічним, середнім та високим широтам. Вони чітко виявляються на Еисотно-часових розрізах амплітуд річного коливання, побудо-ванних на основі згладженних часових рядів. Спостерігається тенденція поширення їх зверху донизу у субтропічній зоні й знизу зверх в більш високих широтах ;

. - трьох-чотирьох та одно-двохмісячні періодичності притаманні зональному вітру в стратосфері середніх і високих широт. Коливання цих періодів знаходяться в енергетичних спектрах кваз і стаці онарних прирощеннях компонент швидкості вітру ;

- короткоперіодинні коливання спостерігаються в меридіо-

нальному вітрі в тропосфері і стратосфері всіх широтьих зон, за пинятком високих широт ( ф.Черчилл ) , Максимальні значен-

ня амплітуд цих періодичностей спостерігаються на висоті 10 км. Мінімум амплітуд короткоперіодичних коливань швидкості вітру приходиться на шар атмосфери 20-30 км, де розташовується стратосферний хвилевод ; .

- аналіз початкових фаз періодичностей, що проводився на кожному із II рівнів тропо-стратосфери, показує, що.коливання швидкості зонального вітру з періодом один рік виявллється в екваторіальній зоні на висоті 25 км і потім поширюється вверх

і вниз. В субтропічній зоні й середніх широтах вони поширюються знизу вверх, а- в стратосфері високих широт - зверху вниз. Залежність від-висоти ‘початку річних коливань меридіонального вітру значно складніша, особливо в субтропічній зоні і в середніх широтах. Основна особливість коливань меншого часового майштабу полягає у наявності рівнів "поглинення" у шарі атмосфери 20-35 км. Це свідчить про те, що внутрішньосезонні періоди-шості швидкості вітру мають тенденцію поглинатися у шарі мінімуму кінетичної енергії, а зароджуватися там, де вона май лолике значення. ‘

Основні результати дисертації опубліковані у працях :

І. Гончарова Л.Д. Вертикальная статистическая структура скорости ветра в тропо-стратосфере Североамериканского континента// Сб. Метеорология, климатология и гидрология. № 32, ' Одесса - 1995. С.І7-2В. • .

. 2. Гончарова Л.Д. Квазидвухлетние колебані л составляющих скорости ветра в тропо-стратосфере над Северной Америкой // Сб. Метеорология, климатология и гидрология. № 32,

Одесса - 19Э5. С. 29-37.

3. Гончарова Л.Д. Длиннопериодные колебания составляющих скорости ветра в тропо-стратосферс над Северной Америкой

// Деп. в ГНТП Украины 15.II.95 № 2384- Ук 95. - 16 е;.

( в співавторстві з проф. Є.П.Школьним) .

4. Гончарова Л.Д. Сжатие информации о статистической структуре составляющих .¡корости ветра над Северной. Америкой // СКЗ. Метеорология, климатология и гидрология. № 32, Одесса- 19Э5.

С. 14-17 ( в співавторстві з проф. Є.П.Школьним). • Гончарова Л.Д. Главные компоненты вертикальных профилей составляющих скорости ветра в тропо-стратосфере Североамериканского континента //'Деп. в ГНТВ Украины 15.11,95 № 2385- Ук 95. - 27 с. (в опівавторстві з проф. Є.П.Школь-ним ) .

п

АН0ТАЦ1Я . < .

Гончарова Л. Д. Периодические колебания скорости четра в тропосфере и стратосфере западного полушария.

• Диссертация в виде рукописи на соискание ученой степени 1сандидата географических наук по специальности 11.00.09 -метеорология, климатология и агрометеорология. Одесский гидрометеорологический институт. Одесса, 1990.

На основе данных ракетного- и радиозо"дирования атмосферы с помощью статистического анализе, проопдится исследование периодических колебаний составляющих скорости ветра, которые относятся к крупномасштабным звеньям общей циркуляции атмослеры.

Рассмотрена статистическая структура квазидвухлетних, годичных и полугодичных компонент скорости ветра, а также периодичностей меньших врем?нных масштабов,' включая еолны • Кельвина .для низких, средних и высоких широт.

На основе анализа начальных фаз исследуются особенности .перемещения по вертикали колебаний различных временных масштабов в указанных широтных зонах.

. Abstract . .

Goncharova L.D. The periodical oscillations of wind velocity In ' trjposphere and stratosphere of .western

hemisphere.. » •

The dissertation is presented in fora of a manuscript to claim the academic degree of candidate of geographical sciences. Speciality - 11.00.09, meteorology, climatology and agrometeorology. The Odessa Hidrometeorological institute. Odessa, 1993.

On the basis of a rLCket- and radio-sounding, using comlex statistical analisys the researches are made of th-3 periodical components of wind velocity oscillations which are related to large-scale links of common atmospheric circulation. . ' . ,

The statistic structure of quasi-biennial; . one year and half-year oscillations of wind, velocity components are analysed as well as of less-time-scale periodicity,

including Calvin waves in low, middle and high latitudes.

On the basis oi primary phases analisys the char£.cter features of vertical movements of different time-scale oscillations in above-mentioned zones are investigated.

Ключові слова: статистична, швидкість, вітер, тропосфера,

стратосфера, коливання. .