Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Длинные акустические волны в движущейся атмосфере

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Длинные акустические волны в движущейся атмосфере"

И ч 9 X

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИЯ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. ЛОМОНОСОВА

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

УДК 551.46+551.51

ЧУНЧУЗОВ Игорь Петрович

ДЛИННЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ В ДВИЖУЩЕЙСЯ АТМОСФЕРЕ

«04.00.22 — геофизика»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва — 1992

Работа выполнена в Институте физики атмосферы АН СССР.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук В. И. Павлов

доктор физико-математичеокнх наук, профессор

Е. Н. Пелиновский

доктор физико-математических «наук В. М. Сомсиков

Ведущая организация:

Научно-исследовательский Радиофизический институт, г. Нижний Новгород

Защита диссертации состоится . 1992 г.

в .^Гчас мин. в аудитории . . . на

заседании Специализированного совета по геофизике (Д 053.05.81) в (МГУ.

Адрес: Москва, 119899, МГУ, физический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ.

Автореферат разослан « . . .¿К . 1992 г.

Ученый секретарь Специализированного совета,

кандидат физико-математических нау

В. Розанов

0ГЖ1АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена теоретическому и экспериментальному исследование процессов распространения и генерации акустических роли в стратифицированной движущейся атмосфере. . Основное внимание уделяется низкочастотным волнам с длиной волны, сравнимой по величине с характерным вертикальным масштабом неоднородности скорости вег]>а в атмосфере.

Актуальность проблемы. Движение атмосферы, будучи ее неотъемлемым сюйегюм, играет принципиальную роль в атмосферной акустике. Теория звука в неоднородных движущихся средах, основы которой были заложены eue в 19_м веке Рэлеем и Отоксом, особенно ин-генсивно развивалась в 40-е годы нашего столетия в связи с актуальными тогда задачами звуковой разведки, а начиная с GO-x годов - в связи с проблемой дальнею обнаружения ядерных взрывов.

К началу 80-х годов, когда начала выполняться данная работа, хорошо были развиты как асимптотические методы расчета поля в движущихся средах, основанные на коротковолновом приближении, так и численные методы расчета поля в многослойных моделях ач-мосферы. Однако, теоретическое описание процесса распространения инфразвуковых волн в реальной движущейся атмосфере представляло определенную проблему, т. -к. для низких частот (лежащих в широком диапазоне от 10"3Гц до 16Гц) длила волны в большинстве случаев сравнима по юли чине с вертикальным! масштабами неоднородностей скорости ветра п атмосфере, поэтому коротковолновые методы акустики движукихся сред неприменимы, а волновая теория, справедливая при' произвольной длине волны, была развита, в основном, примежггельно к неподвижной стратифицированной среде 'ТЗреховских Л М. "Волны в слоистых средах." М. : Наука, 1373/. В частности, в приземном слое атмосферы скорость ветра растет с высотой над поверхностно земли и сущеегвенно изменяется из толщине приземного слоя, «х-гавлкющей величину в несколько десятков метров'. iкхггому на инфразвуковых час-ютах 10Гц и кия», длина звуковой воянн сравнима с толщиной приземного слоя. Аиамогичная ситуация имеет неото И при распространен!™

инфраэвуковых волн с частотами ниш 10"гГц в стратосферном и термосферном волноводах. т. -к. длина волны в этом случав сравнима с шириной звукового канала.

Таким образом, для решения проблемы распространения инфразвуковых волн в реальной движущейся атмосфере вооникла необходимость в развитии волновой теории, не ограниченной коротковолновым приближением и учитывающей влияние ветра на эвук с произвольной длиной волны. Потребность в применении волновой теории для расчета полей низкочастотных источников звука возникает при ранении широкого круга практических проблем атмосферной акустики, метеорологии и аэроакустики. К их числу

относятся:

1. Проблема акустической локации источников инфразвука как искусственного, так и естественного происхождения (взрывы, сверхзвуковые самолеты и ракеты, производственные шумы, извержения вулканов и т.н. ), находящихся в волноводном канале на болыюм расстоянии от приемника или сети приемников. Актуальность этой проблемы растет вместе с научно-техническим прогрессом и появлением все новых искусственных источников инфразвуковьос волн с одной стороны, а с другой стороны - в связи с необходимостью дальнего обнаружения природных источников, таких как метеофронты, грозы, смерчи, цунами, морские штормы, пожары, землетрясения н другие, с целью своевременного предупреждения об этих опасных явлениях. При определении местоположения и мощности источников инфразьуковых волн, необходимо учитывать влияние ветра на ослабление звука в разных направлениях от источника и на искажение фазового фронта, формы и длительности излучаемых сигналов.

?.. Наклонное дистанционное аондирование и акустическая томография ачмоеферы с номощью источников ю[мвного характера с целы) изучения структуры полей скорости ветра и текшературы в [>азнмх слоях атмосферы и динамики этих полей.

Т^хх'шема, связанная а оценкой энер! стическот вое»действия акустики-гракитационнмх волн ос раины* источников на динамику верхних елгтев и гпооФфм. Ома не бычъ {«шена без расчета доли солнороП ннергип, попадающей н волноводчие каналы, <:'фп|>»ч1|>>канн!*> >«*г[ювоП и /^мне^турной стр.чтиф1кчипе!1 ап.юофе-

ры. Решение этой проблемы необходимо, в частности, для параметризации моделей численного про!'нота погоды. Важную роль в динамике атмосферы играют так называемые "горные" волны, генерируемые воздушный потоком при ойгекании орографии земной поверхности. При исследовании зффективности механизма,генерации "гчерных" воли необходимо учшыкагь влияние ветра как на сам процесс генерации, так и на процесс распространения этих волн на дальние расстояния, что воз» южно только в рамках волновой теории. ,

4. Проблема охраны окружающей среды ог шумового загразне-ния и, в частности, инфразвукового загрязнения. Эта проблема также не может быть редана бес* учета закономерностей волновод-но1Х) распространения и ослабления шухюв вдоль земной иоверхнос-ти. При расчете размеров зон безопасного для человека уровня шуги от строительных, газоперерабатывающих, авиационных установок, промышленных взрывов, запусков ракет и т.п., необходимо учитывать стратификацию скорости ветра и его направление.

Причисленный круг задач и обусловливает актуальность П|х>1леим распространения и генерации длинных акустических волн в движущейся ачгюефере.

Цель рпботы. Разработать волновую теорию распространения и генерации овука в стратиф*щн[»в;нной движущейся атмосфере и экспериментально изучить влияние реальной стратификации скорости вет|>а и температуры ачт^осфе^ на поле низкочастотных источников звука вблизи земной поверхност^и.

Нлучнйч новиэнл рпПоты» В диссертации получены следующие основные результаты, выносим»? на защиту:

1. Развита теория распространения акустических волн в стратифицированной движущейся атмоофв]*?, построенная на основе точного аналитического решения волнового уравнения Гельмголъца. Получено реиение, описывающее в линеПном приближении по малому числу Маха Потока дальнее поле точечного источника звука в атмосфере с экспоненциальными профилями скорости вечра и температуры.

2. Покапано, что на поле низкочастотно;х> источника звука вбмизи земной поверхности <юнокн'>> влияние? оказывает ветровая «Л'|«гпфинапих и вызваннне' ею волИовме :-«|Ф>кты азимутальная

Зевисимость числа распространяющихся мод в ветровом волноводе, наличие области антиволноюдного распространения против скоросги ветра, существенный вклад боковой волны в суммарное поле.

3. Теоретически научена эволюция формы ишульсного сигнала в ветровом волноводе в зависимости от расстояния, направления распространения и »флективной ширины волновода. Показано, что в процессе уменьшения з<|ф.: стивной ширины волновода, волновые аффекта приводят к появлению осцилляция на "хвосте" сигнала, а при малой э<£фвк.тивной ширине сигнал превращается в кваоигармонический волновой пакет с законом дисперсии длинных поверхностных волн на воде.

4. Экспериментально исследовано влияний приземной стратификации скорости ветра и температуры на амплитуду и фаэу низкочастотного гармонического источника. С помощью волнового решения объяснены экспериментальные законы ослабления и вертикального распределения аьмитуцы ин^зазвуковых волн в разных азимутальных направлениях от легочника и при разных типах стратификации приземного слоя атмосферы. Показано, что на ин$развуковых частотах подстилающая поверхность земли практически не оказывает влияния на ослабление амплитуды вдоль трассы измерений независимо от типа иодстнающей поьерхносги (иоле или лес).

5. Экспериментально изучено влияние ветровой и температурной стратификации атмосферы на форму и длительность акустического импульса, распространяющегося вдоль земной поверхности. Обнаружен аффект расщепления сигнала при изменении азимута точки приема и расстояния. Экспериментально подтвераден теоретический вывод 'о том, что совместное влияние на сигнал импеданса подстилающей поверхности немли и дифракционных я фактов возрастает с течением времени от момента вступления сигнала.

6. На основе результате измерений углов прихода, формы и дпительносги импульсного сигнала от детонационного источника при равных контролируемых П[*ф1яях скорости ветра и температуры HTMtx;(Jiej>n пока г<ана принципиальная ?<дамо*иость диетанц ионного маканного г* »дарения пог^йничното слоя атмосферы.

7. В рамках нелинеПного параболического уравнения изучено совместное влияние нелинейных эффектов и полноводной дисперсии на распространение импульса конечной амплитуды в атмосферном волноводе. Показано, что нелинейность может приводить к появлению "цилиндрических" солитонов в головной части сигнала, амплитуда которых спадает с расстоянием более медленно, чем амплитуда импульса при линейном распространении.

8. Подложена модель гонерации нестационарным ветртм горных акустико-грэвитацпонных волн и проведен {»счет уровня их излучения в атмосфере. Показано, что дипольнмй характер излучения нестационарных горных млн обусловливает высокую эффективность рассматриваемого механизма генерации. Обнаружено, что нестационарные горные волны могут распространяться в произвольных направлениях по отношению к ертдней скорости потока, в том числе и против потока.

9. Обоснована необходимость учета" в моделях численного прогноэа погоды вклада нестащтонярню: горных голн в силу торможения вдадумного потока.

50. С помощью теоретического вывода о существовании специфически горного источника акустико-гравитацпснных волн ь отахзфере обменен зкеперш ¡ентольно обнаруташ.'-гй нами, факт существенного различия диаграмм распределения азимутов прихода волн на равнине и в горной меспюсти. Установлено наличие преимущественного напрап'еиия прихода волн со сгороян горного млссива.

Тшегм обрлпоч, рпзрпботаншй в диссертации голновой подход применен гс п{хтбдг-м--э рпскростр-тк^ипя длгншгх волн л рзэлмгоЯ атмосфере.

Достоверное? 1> и практическая ценность.

Лоотоверность полученных в диссертации . теоретических результатов подтверждается хорошим их согласием в «редрлш!; случаях с результатами других авторов, а ттег» окс»ери»«нталь»1оа прог^ркой. прсведет'сй как н<>пос?ред<гп^«о автором с сотрудниками, -так и лругими исследователями

и зн<чк рни^нтальнне результаты исследования

влияния атмосферной стратификации на звуковые поля могут с5ыть ' применены при акустической локации различных источников звука в атмосфере с целью определения их местоположения и параметров излучения, а также для расчета зон безопасного уровня шума. Результаты исследования закономерностей искажения импульсов в реальной атмосфере следует использовать при анализе данных акустического дистанционного зондирования атмосферы с помощью взрывов различной модности. Волновая теория может найти непосредственное применение и в аэроакустике при расчете спектральных и угловых характеристик аэродинамических источников шума, вооникающих мри истечении газовых струй и при обтекании тел воздушным потоком. Предложенная в работе модель .генерации нестационарных горных волн необходима для учета орографии в уравнениях численного прогноза погода, а также для расчета воздействия opoi'рафии на температурный и турбулентный режим верхних слоев атмосферы.

АпроСация работы. Материалы диссертации докладывались на ix, x, хх Всесокюных Акустических конференциях 1977, 1983, 1991 гг. /Мзсква/, на xi Международном симпозиуме по нелинейной акустике (Новосибирск, 1387), на сессии Научного совета АН ООСР по проблеме "Акустика" (Москва, 1989), на xi Научно-технической конференции по авиационной акустике (Звенигород, 1978), на конференции по проблемам нелинейной акустической диагностики (Таллин, 19Й7), на школах-семинарах ИФА АН ООСР. по теории климата Земли (1988,1990), на семинарах Акустического института им. Н. Н. Анд|>еева, Института ■ Прикладной Физики АН СОСР (г. Горький), кафедры акустики физического факультета МГУ, а также на семинарах и заседаниях Ученого Совета Ш>А АН ООСР.

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в работах [1-24].

Личный вклпд автора. Основные теоретические результаты нолучены ав'юром лично. Результаты экспериментов, инициатором кочо|,>ых автор являлся, получены им совместно с сотрудниками Радиоакустической лаборатории. Айтор выражает им искреннюю благодарность.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы из 170

наименований. Обшяй объем составляет 215 страниц, включая 46 рисунков и 1 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении к диссертации обосновывается актуальность и практическая значимость проблемы распространения длинных акустических волн в атмосфере, формулируется цель работы, дается краткий обзор работ, в которых разбивалась волновая теория распространения в движущихся средах.

Первая глава - "Поле гармонического источника звука в стратифицированной атмосфере" посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию влияния стратификации скорости ветра и температуры ка поле 1ар»юннческога источника.

В §1 приводится вывод основных уравнений акустики стратифицированной двихук{ейся среды и формулируются граничные условия. В §2 методом нормальных мод найдено решение задачи о поле точечного гармонического источника, в стратифицированном движущейся слое атмосферы, расположенном над абсолютно твердой и ш.ягеда'нспсА поверхностью земли. Отмечается, что трудность учзта в реггеши сэгелуталъноА ангаоггропии поля при наличии ветра состоит в том, vio ^рьэ-раэлояениэ поля по плоским волнам с гсрнэс.ггалым.^! rc.HifORi,':.-;i числами ? и ? не сводится к одкокрэ'пюму tnrrerpany по аналопш со случаем неподвижной стра-'i 1 г'"!адрогел :t срздн. ríorvroüy интегрирование вначале проводится вдоль оси а пссяо пз.чткя гычетоп в полюсах

податтагрзлыюго »"ра¡кения, где п-0,1,2..... и иптетралов по

берегам разрсзсд, ¡тс;;од>::п'П< от точек ветвления, осуществляется кктогркроваи::» по £ рх,окь дисперсной кригоП ) с применением метода стациснартюЛ <*зг?ы. В результате поле представлено ка боянэом ito срамюихэ о длиной ролны расстоянии в виде суммы дисиретто* _ мод и ¿оксвсй гслны, отнсс.«гчеЯся к непрерывному ctfrtcrpy ноля. При дзльпеЯтх?*.» решения учтено, что ч

реально', атмос£ярэ f'nvn /?--v/c - (ю~ и - m"1 ), где

v - скорость гетра, с - скорость я рука, поотому в уравп^мии Гельягольпд и п диоп-урскоипоя уравнении для ) можно

преиеб^п-. членами пор>гдкп (f и вмиг» В »том приближении урав-

нение Гельмголъца удается решить точно, выбрав пробили скорости ветра у>(2) и температуры т(г) над поверхностью земли г=о в

ВИДв: ,

т(г)=то [ 1 + Д ( 1-е~гЛ1 ) ],

где уоеуЧи), у> = {у,о,о}. То = т(г=о), Д= [т(а)-т(о)]/т(о), И - вертикальный масштаб неоднородности слоя, [Р-чо/с - Д « 1.

Полученное решение для поля точечного источника справедливо до расстояния, на котором еще можно пренебречь членами ~ /7^ в фазах мод и боковой волны. Из анализа рачения следует, что пространственное распределение поля в заданном направлении ст источника существенно зависит от эффективной ширины слоя мер) = ш ( г|Зосоз(^)+Д )1/2 ии ( р - азимутальный угол между направлением от источника на точку наблюдения, и направлением скорости ветра, кн^/со, со=с(о), си = 1+г/кяна). характеризующей число распространяющихся мод в направлении р. При типичных величинах скорости ветра в устойчивом приземном слое атмосферы число Маха /Зо, как правило, превышает относительный перепад температуры Д, поэтому ветровая стратификация оказывает более сильное влияние на ввук, чем температурная.

Волновое решение позволило проанализировать аволошш ноля в слое при непрерывном изменении параметра м от болышвг значений, соответствующих коротковолновому приближении, до малых значений (м « 1), включая недоступный для асишгютичэских методов промежуточный случай: кь ~ гп , м - (1,5-2). 'Число распространяющихся Мод в слое уменьшается с ростом угла р, поэтому ветровой , волновод существует только в аоимугальном секторе, в котором л- ~ ?/Ъсоб(р)+Л > о. При конечных значениях м существенный вклад в сумма]жо£ шла вносит боковая волна, причем при изменении р ее ампшпуда воырастает в тех азимутальных направлениях, в кслорых одна из собственных частот ветрового волновода достигает (частсчы источника. В случаэ м - 1,7 амплитуды боковой волны и единственной волнойодной моды сравнимы по величине, гк«и>иу их интерференция приводит к мрп-

комасштабным осцилляциям на зависимости амплитуды суммарного поля от расстояния, а кривая ослабления амплитуды лежит между законами г",/а и г"1..

В азимутальном секторе, где к < 0, происходит анч-иколно-водное распространение звука, поэтому поле представляет супер1кх)ии,ио затухающих с [иссгоянием антиволчоводных мод и боковой )>олны. Коэффициенты затухания антиволноводннх мод растут вмэсте с и« порядковым номером, псютрму в направлении против скорости гатра на больших расстояния)?, "вьтвают" только пзргая мода и боковая волна. Причем поло боковой волны убывает с расстоянием богеэ медленно, чем попэ антиволноводных мод.

В §3 с покеда» долгового ранения объяснены законы ослабления ¡птзкочастотньк шлм вг,оль з?мюй поверхности, получзаяь» а экспорпые.тгах, проводившихся на полигенах lî'CTîrryra йяннш Aiuscgcpu гб>япзп г. Цгсшшска и г. Звенигорода 'лотсч и ссонтл 1£33-B4iv. SrccnspîWsimwtbHo исследовано мкяч»*:* ир^т'т.оЯ спрэтт^тесции «проста тегра и температуры нл прострз1!стгс?гл:со pncnptwancwrï по ил raps toi :ичрс кого источника пбл!1^:! c2xp3tx<mi оснтл. йюкс<'пстот!я*я uctc'inim, соэдзч.чьл в ?ад!!о^.гг'wT;г~с::сЛ лгбсплтср:т Г**., тплстпр-/>л трубу длиной !>« !! ДГГ'."ТрГ!'! СГОГО 3", негру*} С О.'РПТХ? ТСр'Ш «дадут»» ллсслсм "I,Г".тг'т"-^1 .'сп'"> • лл'-лут, пртгк5«

.р.....,„.,., . , „ -(ру^' 'гллло" од:"-"

v; гг ;:■'>"1 ; ' '¡¡/'Г":'.. ......-ч с.т/'тп л'лриг.гзгл.-л"""-.

;л~;лллу:л "'-ло'"' *ПГ!1. п"" е.*:,г"'лл.л '-л,^л'-, ГГТц /тпл с^:.: л лллл Г"; г-;, -рл -, л"лг'"л-мгч .--.^--лл г л

ТЛ''Л^Л'Гу^Л!, Ç ГО С Г.-.......т п г

"1'рлл:л:г;;:гЛ** лчлш ллл^глд t :: т<у,-,т:"---"."т!т--. л

р гто -'-лл .''.о г1-лот- ГТ-ч, yvr-.n-.:

¡:слсср-л,;лг; лл: л г- Л: «лгчлл: л"' глov-ib :.....ду

ГЛЛСПЛЛЛ^ГОСП""""! СЛ':ЛСЛ ЛЛ'Л л-улт Л ртч'И-; рздпугаз* тг

1:лп':лг;л лллл uï- Полт/-члч:} л '¡ллс! лчг s r-"j !-;>мг>гп> ОТг ЛхУ/Г'р! ! Г> ¡Л.ЛЛЛ.'Л -ргг" OVTOK ¡Т л;: ! f-îr.'î.-.t ► ;•»•[">•'ГГКПОИЧГ» л1!зл1!ггп £a*u 5v.'to' 'л!":''» (ог>г"" 00) ïp1 -v«-!г:л о'лги-'л^л ■

«ашпуди гдачь дпуч трзсс длплоП гя Я ï*""', ri*x«->nv;i!; err «огочиииа по", углом. блгпкш 100°, о^кару-яна лл^утанмад аноттропип fa^cucr» t>cn;:.1'ï«?Hi:'? ¿»гиИчуцм, .цтлопн-чч 'рл''

Установлено, что основную роль в формировании приземного акустического волновода играет именно стратификация скорости ветра: ее влияние на низкочастотное поле значительно превышает влияние температурной стратификации м . конечного импеданса подстилающей поверхности земли. Волноводное расг/ространение вдоль трассы наблюдалось в условиях устойчивой стратификации приземного слоя атмосферы, когда эффективная скорость звука

ci (z) = со,r(z) + v(z)cosf(2), где j»(r) - азимутальный угол между направлением скорости ветра и трассой, возрастала с высотой г. Антиволновод, наоборот, наблюдался при уменьшении ct (z) с высотой.

Экспериментально подтверждено, что амплитудное ослабление инфразвука с расстоянием г при волноводном распространении происходит по закону, близкому к г"'/Л, при нейтральной стратификации (с^ (zj^const) - по закону г"', а при антиволноводном распространений - быстрое закона г"1. Установлено, что импеданс подстилающей поверхности земли на частоте 10Гц не оказывает влияния на ослабление поля на отраниченной длине трассы как в условиях леса, так и в условиям степи. На частоте же 30Гц наблюдалось небольшое дополнительное амплитудное ослабление, по которому сделана оценка ьежчты удельного импеданса: |z| % 27. Ранее имюданс измерялся на частотах выше БОГц. Сравнение теоретических и экспериментальных законов амплитудного ослабления на частоте 10Гц показало, «ото волновая теория дает правильный прот» ослабления инфразвука в разных нащивлениях от источника. 6 частности, благодаря учету в решении вклада боковой волны объяснены закономерности ослабления поля в период перехода погранслоя из конвектиыю--неустойчиього состоянии в состояние с устойчивой температурной инверсией и положительным сдвигхм ветра. В атом случае кривые амплитудного ослабления лежат мезду законами г"' и г~'/я. Отмечено. что в случав длинных волн амплитудное распределение в направлении f зависит главным образом от аффективной ширины слоя м(у^), а не от вида профиля с, (z).

Волновое решение хороню описывает наблюдаемое в экснррн-мен-ие проникновение жкжочж:пх/сио;к> гюин в направлении, противоположном скорсхя'и ветра. Рэ(*лоо!кх*х5иость предложенной здесь

волновой модели распространения была подтверждена погзли в окспершентах других авторов. ( zorumski w.е., willshire w.l. "The acoustic field of a point sourco in a uniform boundary layor over an liriosdanco piano." aiaa, 1986, 1923, 'p.1-14 ), где исслэдовалось ослабление ннфразвукового шума на частотах от 2Гц до 20Гц до расстояния 10км, ' излучаемого ветровой турбиной диаметром 80м.

В §3.4 приведены результаты измерений вертикального распрэдоленад амплитуды • низкочастотного звукр над полом и над лесом при разных услорля-' пр:пемноЯ стратификации атмосферы. Пробили распрэдсязния шягпчтудн получена на разных расстояниях от источника с помсдкз пркэнмгса, подвезенного к привязной обаяочгсо, еаяоякениоА ' генном, которая могла подниматься до р.мсотм ■ 7Пм. Усгапоплсио, что в условиях нейтральной стрзт-фтауш приемного слсл атуос£ори.ншлтпуда но меняется с гисотоЯ. В усясзпях гэ устеЛччвоЛ строхпЗшацш при dCj/d* > о ТС!?лздг!ДСЯ спд ГЛТОППуДМ до crpcywjiamc?. плеотн, впзванныч кс!5цс!ггрг.цигя толя в призе; з>оч ГЭЛНСРОД«?, а ГТрГГ анпшолноподпс^ рзсптжсгфэиксл < ciCj/ds < о ) - рост пмшппудм с гмсотоП, чв> СОГГССугЛСЯ С ГТОГЙГОГОГН ГОЛПОГОГО рт-ЧПМ h этик случаяя.

О уЗ.З гпсгср!?.т:ггллмю п^у^га тияитга флу1яу.~.ц.'й

ctcrrjccttt гтгрз п пго сгрзтг'.'л'кчи,«!] !пб'эг ¡т. ч очукоесл гол--..1. Г.'.слг! i'::!! г;?:'-'л фпдал!, рзсгюлсгетпл/и на од»-..Я

np~vc* с r_zrc--rx'::ai m р^сстонготх £0?« ч <"<0м от нсгг. Г-'Т^^НЭ, -ГГО ОфОТОйЯ-Г-НЧ, г.пг)?1гл| odpar-сч.

П!э;сс"":ст<т^"?";1 у,тугс17'чян»«» лрбспацт скоргчгга г---~тр.1 .рдопь Oimpyrw* случаи "псы колнм изменения сп

рро*чпэа скорсст остра и тешррптуры п триод (JoptEposamw почорисЯ тпчгрстт и сдгатга ветра. Теоретическая сцгитсз пзксааия ^¿гь! rorr.ni в течение определенного прометхутхэ сродягл :*.срегя> onsicMriaarr окспэртмзнтзлько каблпда^гмчй временной №Д фаЗМ. _

• Сгорая глаза - 'Тяспрострйког.па акустического импульса в сггратифчг.фогакибЯ ттгеферо" посвящена теоретическому и вксперимЕНггаяькому исследовании влияния ' петрогой и температур;гаЯ отратифиглн.ии атмос>^«{)ы на поле акустического импульса, раюпр<хпраня№тгося вдоль венной поверхности. TV)

введении к главе отмечается, что многие природные. и : искусственные источники звука имеют импульсный характер излучения, причем основная доля энергии излучения приходится именно на длинноволновые компоненты спектра импульса. В этом случае учет влияния ветра на процесс распространения импульса в . стратифицированной атмосфере возможен только в рамках волновой теории.

В §1 волновое решение, полученное в первой главе, обобщено на случай импульсного источника звука. На основе этого решения в §2 проанализирована эволюция форкы и длительности сигнала в ветровом волноводе в зависимости от его эффективной ширины мт= - = пш/и} (здесь от - частота максимума, спектра

излучаемого импульса, <о н пс^/2/;1 /3Ь), азимута точки наблюдения и расстояния от источника. Расчеты проведены . для экспоненциального профиля и для модифицированного • слоя Эшлейна: у>(г)=\/> [1-сЬ~я(г/2Ь)], т(2)гт { 1+Л£1-сЬ"г(г/2Ю ),

О О

Установлено, что форма сигнала вдали от источника Г-^-г> > 1 ^ является фунукцией мт, безразмерного расстояния г/1_о, где°цо 5 54лсо/ял1 - минимальный масштаб интерференции мод, и текущего времени итт , где т=г-г/св, са=со(>+£/2).

Показано, что при Нп >> 1, когда число собственных частот ип волновода, лежащих ь пределах ширины спектра излучаемого импульса, велико, первоначально одиночный импульс на достаточно болыиом расстоянии "расщепляется" на определен Иое «исло отдельных приходов и "хвост", образующийся в результате пе{х?крьпия и наложения друг на друга поздних приходов. Разность между временами 'отдельных приходов при Мя >> 1 зависит только от параметров стратификации слоя и растет с расстоянием, что хорош согласуется с лучевой теорией. Однако, при уменьшении параметра № до конечных значений форма сигнала объясняется только с пояиции волновою {«нения, т. -к. на ширине спектра укладывается ограниченное число »нергвтически значимых мод о разными мгновенными частотами 1кг(е1>ференция этих мод приводит к появлению осциллиций на "хвосте" сигнала, где дифракщюнные эффекты проявляйся наиболее сильно. При малой эффективной ширине слоя (Нп << 1), когда в волноводе ва»бу*да£тся единственная модч с; законом дмснирсии 1юверхн'хг!ннх волн на

мэлкой воде, сигнал приобретает форму квазигармонического волнового пакета с головной волной Эйри. Подобная форма сигнала часто наблюдается на большом расстоянии от взрывов.

Исследовано влияние конечного импеданса подстилающей поверхности земли на форму сигнала в широком .приземном волноводе. Показано, что коэффициент импедансного затухания моды с фиксированным номером п растет при увеличении времени г от момента вступления сигнала т=0, т.-к. с рсхггом т уменьшается угол скольжения моды. Импеданс практически не оказывает влияния на первый приход импульса, сформированный модами с максимальными углами скольжения, и, наоборот, сильно ослабляет по амплитуде и "сглаживает" хвост опт-нала по сравнению со случаем абсолютно твердой поверхности. Эффект избирательного влияния импеданса на разные участки сигнала был подтвержден нами экспериментально.

Проанализирована также форма - сигнала в области гсомотричосхоЯ тени, формирующейся против скорости ветра. Показано, дао амплитудно-частотная . зависимость первой антиполногодпой моды "внреоает" низкочастотную часть первоначального спектра импульса, псотсму сигнал в области тени оказывается сильно растянутым по длительное™ и ослабленным по смлл'.пудэ по срапкэтга с излучаемым импульсом.

О <33 нослэдуотоя влияние нелинейных эффектов нп распространен!!.? иг пульса в приземном волноводе. о,'сс:т?р:::;сь*гллмп."? дгнзтэ показывает, ^гто при взрывах средней rœ^jtoent ( - 0,£о:ст ) акуспггзскоо число Маха fj на расстоянии lia» сг псточ-.игка составляет величину порядка 10~я - ю"' , псзтсг.у кзтапзЛпая длмга образования разрыва в волне l ~ Г* 1

— knr» (жаъътзегся срярьппю!) с минимальным мэситчфм интррйеренцни мод L - (к Л)"' , гда к -м /с , у - постоянная

* • g m гл m о

адиабата. • '

Анализ совместного влияния нелинейности и волноводц. дисперсии на поле точечного источника проведен ■ в рамках нелинейного параболическот ура>:>|«иия, полученного о чинность» до членов - при н^дмаиом.нии о мнлоли углов скольжения »♦VI В снуча^ малей сЭД^нгт-мой ширины волнпк\на полученное

ур'авнание сведено к осесимметричиому уравнению Кортевега де Вриза, характер решения которого существенно зависит от величины параметра подобия где 1о^/к*ьаДа1 При и2 >12 нелинейные аффекты могут приводить к появлению осе-' симметричных солитонов в головной, чайти сигнала. Амплитуда оолитона давления убывает с расстоянием г, как г"а/3, а его длительность растет пропорционально гУ/3, т.-е. -нелинейные эффекты приводят к более .медленному спаду сигнала с расстоянием, чем при линейном распространении сигнала. Отмочена аналогия между эволюцией импульса конечной амплитуды в "узком" (Ми <( 1) приземном волноводе и эволюцией волны' цунами. »ш по/«зрхности воды. '

В §4 с помощью волновой теории объяснены р&зультаты экспериментального исследования влияния стратификации скорости ветра я температуры атмосферы на распространение имиульсною сигнала вдоль земной поверхности. В качества генератора импульсов в эксперименте исмольвован специальный детонационный источник, в котором генерация »рука происходит в результате детонационного сжигания в специальной трубе смеси воздуха с бензином, подаваемой в трубу из обычно! у и-образного двигателя автомобиля. Существенные достоинства детонационного генератора за {сличались в том, что он излучал стабильные по фзрме сигналы,--имеющие' типичный вид импульсов взрывного, характера (резкий ударный Зронт и ''следущие. за ним быстро згпдоаодие осцилляции давления), причем амшжтуда и длительность"сигналов, а та'кхэ их период посылки (1сек-5сек), могли меняться в определенных [|{)еделах прем изменения рабочею объема детонационной камеры сшрания. '

Наличие источник^ с известными перестраиваеьь&ш параметрами отпала и непрерывный. котроль стратификации но/¡мнслоя атмосферы с помацью акустического и радиоакустичес-ю<о зондирования позволили:

зкспериментально решить прямую задачу, т. --е. изучить . закономерности искажения сигнала в иогранслов атоэсфэры в оахисимости от1 направления распространения, типа стратификации '

i! расстояния от исугочникэ; ,;

пришделироьагъ в приземном к .лноводе процессы дальнею >

не-

распространения импульсов or взрывов в атмосферных волноводах при разных значениях параметра мт;

изучить возможность наклонного дистанционного зондирования нижней атмосферы..

Благодаря размещению всей приемной и регистрирующей аппаратуры ( включающей 14 микрофонов фирмы Брюль и Къер ) на двух автомобилях была проведена одновременная регистрация сигналов в разных азимутальных направлениях от источника на равных расстояниях от него и выявлены анизотропные аффекты, обусловленные ветром. Показано, что ветровая сгратпф-исация оказывает основное влияние на форму и длительность импульсного сигнала в ириземном волновода. ШблздалосЬ растшенга сигн'ала, вызванное как изменением азимута точки H[ñien:K T<rif и поворотом с течением времени направления скорости' г/родемонстрировакы случаи

еолноеод1юго распростракэйШг* йлучаемого импульса (при г-23?^ смплиГуда 12СПа, длительности- 15-20нсек) иод острым углом к направлению скорости ветра' на расстояние до 5км ( соответотвую-гу:э промэаутку времэм рйгистрации сигнале и профили скорости, 11зпраалек11я ютрэ и тешоратурЗ были'усреднены эа 8мин. ). 06-!:зруг.эпо, что первий приход Сигнала содержит высокочастотные кезлюнеггш спектрэ, присугствую-лиэ и в излучаемом сигнале, тогда как . 1Ш гкхгдедугецих , приходах эта высокие частоты "сглзгзны" из-за влияний комичного тдвданса подстилающей тоезрхкеигп! *ссцю. Ргссэпявниэ сигнала в период формирования пр:~с?Л!Ого соляояадз всегда сифовйздалось появлением бысоко-«есютшх nc:i¡0!:2!ri' спскгрэ в nopp.o:.i приходе сигнала и "еппгзтзнкеч" его хвоста:- Этот cî^ict подтверждает теоротичес-. ккЛ-'кядад сб избирательном птитШ' кшэдапса на разныэ участки : сигнала и mzzr. бьпг> иснольсомМ ДЛЯ [гдйнтпфикащш разных приходов- сягсшэ при ' perjoDiit! обратите задач.

Сйшругзно такra,.- '«rio, s iipcíi.tücí5 /йрохода погранслоя из KCÍlfiSiCrilfiHO-lieyCTOñmUiOrO состояния 0 ccctcwwiô с. устойчивой crparrísmaivífiS, . одмдовоЛ импульс 1фёвра\я,аегся в

КВ23»ГарИЙШЧ15С!й!Я ' волновой цуг, , а за-lfeW 1фИ ' фэрийройянш устсЛчяпоЯ кивере.«!! те».ц«ратури и гАэложитнльмого сдвига №ф1 растопляется на отдельные приходы. Подобная трансформация сигналя •хху.-тг'ствует поведению волнового решения при

непрерывном увеличении эффективной ширины волновода от нуля до определенного значения Mn >> 1. Наследовано изменение формы и длительности сигнала в зависимости от расстояния от источника. С ростом расстояния наблюдалось постепенное выделение отдельных приходов из сигнала и увеличение длительности между ними.

С помощью сети из трех датчиков, расположенных на расстоянии 5м друг от друга, в эксперименте были измерены вертикальный и горизонтальный углы прихода импульса - параметры, необходимые для решения задачи восстановления профилей скорости' ветра и температуры. Наблюдавшаяся связь между изменением углов прихода и изменением контролируемых профмей скрести ветра и температуры указывала на принципиальную возможность наклонного акустического зондирования нижней атгкхферы. В конце главы изложены ее основные результаты.

Третья главе - "Акусгико-гравитационные волны в атмосфере, генерируемые источником аэродинамической природы" - посвящена исследованию щхэцесса возникновения кгокочастхттых волн внутри самой атмосферы вследствие нестационарности скорости ваодуетого потока, обтекающего горный релъеф земной поверхности.

Во введен™ к главе отмечается существенная роль вояко^ая возмущений, возникающих при взаимодействии всвдуиного патока с подстилающей поверхностью земли, в динамике и внерпспке атмосферы. Приводятся известные из литературы окспсримзнгаяшыз факты, свидетельсгвующие о влиянии opoi рафии на проэтршкяхсн-но-временной спектр флуктуан.иЯ и г-ергшальнуи структуру с;:сргс~ ти ветра к тропосфере и страпюфгре, на температуру сгр:ше-П атмосферы, на колебания концентра! цш озона И другнэ.

В физике атмосферы хороню шмкп'ны стационзрниэ гортпгэ волны, возникающие в усгойчтю-сфатифинированной ачг;ос£грг? при обтекании горного рельефц стационарным ют ь^^ена вдадушнш потоком. Эчи воины "замо{хнввнн" относительно Горы и itx положение не меняе'тоя со временем. В рйальноУ сз турйулизованном потока скорость в произвольной точко непрерывно меняется во времени как но величине, гак и по направленно,' поэтому возмущение, Harojioe внсхппсч « такой поток горный (рельефом, такжо явлж»|с>» ногп'аи,попарным. Пи-згодчря схтаеиоотн и ^ясслоености' я |м<у<}*?ры, неотямлюнчрны*» возмущения расиростра-

нягтгся от горы в виде акустико-гравитационных волн. Механизм генерации нестационарных горных воан практически не был изучен до настоящего времени, несмотря на то, что предположение о существовании в верхней атмосфере бегущих горных волн высказывалось Хайнсом (nines с.о,, "a possible source of waves in nocticulont clouds.", J.Atmos. Sei., 1968, v.25, p. 937-94;:) еще. в 1968г., однако, до настоящего, времени отсутствовали какие-либо данные об эффективности механизма генерации этлх волн.

В §1 разработана линейная теория генерации горных волн нестационарным наго ком. В приближении Буссинеска получены аналитические выражения, связывающие уровень излучения и пространственное распределение волнового поля с парамет;>аш нестационарного потока и горы. , При этом рассмотрены модель атмосферы с постоянной частотой Брента-Вяйсяля м и двуслойная МОДвл1>:

( nt . 0<zih , N(Z) = j

I, № , hSz^a, Nh<N»

В случав const все генерируемые нестационарный потоком волны являются незахваценными.. Если крупномасштабные по сравнению с поперечньми размерами горы флуктуации скорости ветра ü>(t) представляют порывы ветра коьечной длительности то с частотным спектром, лежащем ниже частота н, то при обтекании юры с малым наклоном, каждый порыв гинерирует в атмосфере волновой пакет внутренних гравитационных волн (ВГВ), представляющий в просг-ранстве "веер" конусообразных гребней, причем между гребнями угловое расстояние спадает обратно пропорционально времени t при t->a. Дисперсия ВГВ приводит к 'гому, чго каждая спектральная составляющая порыва ветра с частотой ю. распространяется вдоль своего конуса лучей с углом полураствора к вертикали вглгссолЫ/н), а максимум интенси«н<хзти излучения лежит между 0*0 и в*п/2. Oiwfejow»« волнового пакета ,в фиксированной точке простражгт'л 1ю1*1'0)Г/4вт при Ni >>1, поведение пространственного спеюра наклона при больших значениях горизонтальных волновых чу с;« Расчеты показыдок/г, чго слабые порывч вегра (и-ЗмЛ\ ( при оЛекан ш ос*?симметричной i«ры высотой

300м и шириной Зкм мотуг генерировать на расстоянии 30км от горы, в направлении 6*43° возмунения давления с амплитудой порядка 1 дин/см2, что составляет величину 10"я относительно среднего давления на данной высоте. С ростом высота г амплитуды . волновых возмущений скорости потока растуг из-за уменьшения плотности атмосферы.

В случае, когда частота в спектре порыва ветра велики по сравнению с частотой и, генерируются акустические горнкэ волны. Акус-гическое V«лучение имеет характеристику направленности да-' поля с осью параллельной направленна вектора [фупкомаотггабишс пульсаций скорости потока и5 (г), а волновое поле давления вдали от горы на расстоянии г>>сго пропорционально и (с-г/с)/г. Отмечается, что для нестационарных горних воли (11ГВ) уелоыш проникновения в верхние слои атаосфэры являются боле о благоприятными, чем для стационарных, т.-к. «¿ззоеуэ скорости ' НТВ могут значительно ирввыишъ скорость ьспра в аткас^сро н, следовательно, для таких воли нэ сукретвует «фятических слооз. поглоиизоцих волновую ннорпш. Для стационарных иэ еош крш-нческим слоем является гелопауза, гдо средняя скорость ветра равна нули. Установлено, что ЬТВ могут рс.спраотрзшггьсл, в обцеч случаа, в произвольном направлении по огкагсша к средней скорости псу тога, в то греш как спицодзрниэ г-аяшл суцествуот только за горой мта по потоку. Гззду» I» ити;; сьойсл'в НПЗ я оценок' урзмш нк. юлучзьия 03зс;;010!:2 1к.юбходи,.юстъ учета вклада НТВ ь силу то£«к^:2У5 ьоздулэго потока при параматргаэцип иодолал чп-зясшош нрэгг.ссэ 'катод.

В §1.1 рассмотрена' двуслойная кадоль которая

корошо описывает стратификацию ншигП, язмосфнрн в случго, котоз пограничный слой ачиооферы устойчиво страпфашроади я »авэт частоту N1 в 3-5 раз превышающую частоту «а в шазлзаэдзм слоа тропосферы. В этом случае значительная доля гоигрнруешх ЕГВ захватывается волноводом и распространяется вдоль еемноЯ поверхности на большие расстояния от торы. В данной модели предполагалось, что скорость невозмущенно! о тороЯ потока мозгэт бьпъ представлена в виде суммы постоянной тризонтчльнпЯ скорости у' и скорости однородных но вжхле г произвольных вих(»}внх движений "их, у,й)к- уь, у) в юризоитапыюА плоскости.

переносимьк со скоростью V. Получерна волноводная часть решения и проанализирован вид диспе;х:ионнык кривых гранигацшиных мод в плоскости горизонтальных волновых чисел в ¡.ависимости ог величины параметра ч/сп, где сп - фазовая скорость моды с номером п. Показано, что "быстрые" моды, у которых сп > V, могут распространяться в любом азимутальном направлении, в том числе и против потока, следовательно они могут присугетвов., ь в т*>х направлениях, где стационарные горные волны отсукзтвуют. Амплитуды "быстрых" мод-достигаог максимальных значений, когда вихри, рассеянные осесимметричной горой с полушириной а, имеют >а-рактерные размеры |_о~2ла С ростом средней скорости патока V аюшитуда давления моды растет, как уэУг. Проведены опенки амплитуд давления захваченных ВГВ, указывающие на возможность их регистрации микробарографами, расположенными на поверхности земли.

Мода со скоростями сл<у могу т распрост{)аняться от горы только вниз по потоку. В этом случае за горой существуют' две систем* волн, отличающихся фазовыми скоростями и волновыми числами, каждая из которых подобно "корабельным" волнам, оаклочена внутри своего клина с определенным углом раствора.

Получены такхе выражения для ' ноля давления, мощности и потока импульса акустических волн, (чэнерируемых теми вихрями, у Когорт частого следования относительно горы м^ку) >н. Показано, ЧТО потоки кояиовоД анергии и импульса достигают максимальной величины при Ко - 1 и пропорциональны у*. Благодаря дшюльному характеру, получение турбулентными пульсациями акустических псиных поли являвггся бипве «ффнктииным, чнм квадрумольное излучение свободной чурбуявкгмост а'гмсх^ры. согласуемся с нммсиш в ищжзя кусчике фйкчхх увеличь-' ■■< инч'енсивнооти излучения звука турбулентна 1ктжом вблизи »<• вноспчй твердой нояерхиист Расчетны» амплитуды акусч'ичееких горных волн при йо.чкоходном распространении вдоль земной поверхности совпадают «о 1юрядку м*личинм с амчличудами регисчрируемых в вксиериментзх ммфглчзнуковых волн с периодами (20-100сек), при-ходждои иг» гормы< регионом

С :«гн1мо н^ак^мквнтального обнаружения внутренних воин, псцюяця/юм*' горами, и выдел«нин их '.'(иди колн от других

возмсжных источников (струйные течения, метеофронты, грозы, турбулентность и др. ) проведено сравнение за равные промежутки времени ( - 15 суток ) функций распределения направлений лри-хода голн по азимутальным сжк.торам на равнине вблизи г. Звенигорода и в горной местжхпи (Камчатка), где рааюлокен и»оли{х>каннмй горным массив, состояний из 4-х вулканов.

Методика и {*>»ультаты эксперимента изложены в §2. Непременное и»ме{*?ние флукт унций ат-мсх^ерногч) давления было проведано с помацы» треугольной сети микробарогрифов, раснологяннък на поверхности земли на расстояниях от Зкм до Екм друг от друга, а азимут1 прихода и величина горизонтальной фазовой скорости яюлновнх Г|х-х5ней измерялась в течение каздого часа триангуляционным способом. 1Ьпольоованиэ аэрологических данных о про£:л-лях температур, скорости и направления ветра в атмосфера до высоты 25пм пдаволило выделить атмосферныэ слои, в которых возможно волноюдное ¡испрострянениэ гравитацкошпи тли.

Ко;хугкоперподные nyitt ¡юли с характерными (З-Ю)мпн и с разовыми скоростями (1Г)-60)м/с наблюдались сл. равнине, гак и в горной местности. Однако, сопи на расшгоэ функция распределении азшуша прихода ъотэгж грсбп^П ог z,:.c:> период изцгриннй ирак-шчсски гсхлролная, то в гсриоЛ шсгаос-ти аналогии: ил распределения акп:;а'!;;сь

ь ¡¡уямуыямш сокторс, гсаь ix>p!ii-Ti nr.ccr.Vi, г;::'-:::':

максимум {«ункуии: "ыф&.м" снр.;л«л.я«к:.й1 cry.cm ьуд:;г.чг.,

распоио;цлньап> на pacxnoja 1П-17ьн от ^го к ne.."' и;":-

TÙ îipiiLuUiAi Cv.'ÎH. îi^.ru y,

иаира^лллш ¿¡¡-iixo;;:^ i-.jj : ci: cicpo:!1! горюго tuzoat:~. ire чиодешчгский ww-од о oy*vcw.oi.uvj;( ivpкггоец;.";'а C~ цвк ВГВ и ии-вгрире-труйгоя ь ¿».rtuix ¡1рндьо.:.пт:Л Устгг.-

ноздено, чго HiiCîMvi;jc.-iал>.кипи с ¡iô>ï.io;inî.r,i (3-10)',:;г, согпгттст-луют r>axj.avK?ii>iu.t ВГБ u пр^л^лно:.! и приводу»ятелд го;г:пго, обраоуянах i>ucUibi.o»1 страпфжащюй «»лоты (Кг) Г. IL» оспош оцени;-, локальною числа Гичзрдоона в захваченной гравитационных волнах показано, чго дкплдапгсклл неустойчивач-ь нтин ьоли moî^i1 приводить к обрчзоваиит» тон;сп>; турбулинованных >uh—n н y.n\»f«4iiBf> .:гр.-н(|Зпци|*даа.1ном погранелов атм»^».^« r м>нце главы нрн* >n<rr>t* основные ее нырлды

В заключении диссертации формулируются основные ее результаты и выводы:

1. Развита теория распространения акустических волн в стратифицированной движущейся атмосфере, построенная на основе точного аналитического решения уравнения Гельм] ельца. Методом нормальных мод получено волновое ¡юшение, описывающее в приближении малых чисел Маха потока дальнее иоле точечного источника (гармонического и импульсного) в атмо-фере с экспоненциальным профилем скорости ветра.

2. На основе волнового ¡хнления установлено, что в атмосфере главную роль в формировании приземного акуегическсго волновода играет стратификация скорости ветра. Показано, что на поле низкочастотного источника звука основное влияние оказывают анизотропные волновые аффекты, обусловленные неоднородностью ветра: уменьшение числа распространяющиеся мод с ростом азшлута точки' наблюдения по отноц.-еыт к направлению скорости ветра, азимутальная зависимость относительных вкладов боковой ¿олны и поля нормальных мод в суммарное поле источника, сильное проникновение низкочастотного поля в область геометрической теки, форшрукгдейся против направления скор ста ветра.

3,. " "Заяализ]ф02а1а эволюция фэрмы щ,тульского сигнала в вэтровом шлноводо в зависимости от расстояния, направления р^спрострзкэнмя, а такгэ при непрерывном изменении эффективной 12фШ!Ы волновода от больших значений, соответствующих коротковолновому прнблмгэшйо, до малых значений, типичных для длинных волн. Показано, что в процессе уменьшения эффективной ширины волновода волновыа зффвкти первоначально проявляются в видо осцилляция на "хвосте" сигнала, а при малой аффективной ширине сигнал превращается в волновой пакет, являющийся решением линеаризованного, уравнения Корчовега де Вриза. Показано, что влияние импеданса подстилающей поверхности земли и волновых эффектов на форму импульсного сигнала л приземном волноводе усиливается с ростом текущей» времени аг начального момента вступления «пенала и максимально на "хпосте" сигнала. &гс/г аффект был обмарухен нами в эксперименте.

4. В оамках нелинейного уравнения, полученного в параболическом прнблнктог исследовано совмеогное влияние нелинейных

эффектон и волноводной дисперсии на процесс распространения импульса в приземном волноводе. Показано, чгго при малой эффективной-ширине волновода нелинейные эффекты могут приводить к появлению "цилиндрических" солитонов в головной части сигнала, амплитуда которых спадает с расстоянием г более медленно ( ~ г"*'*), чем амплитуда сигнала при линейном распространении ( ~ г"1 ).

5. Экспериментально исследовано влияние контролируемой стратификации скорости ветра и температуры атмосферы на пространственное распределение поля гармонического источника длинных волн. Установлено, что влияние ветровой стратификации атмосферы на ослабление низкочастотных волн вдоль земной поверхности и на вертикальное распределение их амплитуды значительно превосходит влияние стратификации температуры и импеданса подсгилающей поверхности земли. Этот вывод одинаково справедлив как для условий поля, так и леса.

В. На основе сравнения экспериментальных законов ослабления волны с теоретическими показано, чго полученное волновое решение дает правильный прогноз ослабления волн в разных направлениях or источника и объясняет измеренной вертикальною распределение амплитуды волны над поверхностью земли.

7. Экспериментально изучено влияния стратиф.тсацкн скорости ветра и температуры в пограничном слоэ . атшафгри, конт]юлируемой методами акустического и радиоакустического зондирования, на пртi.ecc расп{ххггранения имиулмаетго тагнздз err детонационнож) источника. Последовав и объяснены с гахчоцкз волновою решении закономерности зйоляцш форуа и ддителыюсш сигнала в заннеиме:гги от расстояния, азимуталыют направления распространения и тина стратиЗшиырт иогранслоя атю$эрм. .Показано, чю в щюц^хх-? распространения (Jo; ».а сптиалз искнжаев.:* из -а а совместной» влияния дмскэрска tsnposoro волновода и импеданса подоги иньиц^й поверхности &su;uj.

Я. На <*:ноье [результатов измерений уг/ю» прихода, £ормн н длпте-льнгупи сигнала при ¡хзкых кс?7Гролируамкх щх\г.тях '•Ь'.цххпи wipa и температуры жждеаиа (фикцишмльная возможность наклонного 11.и<-|'^нни(«жои) зонлщовашы пограничною

С.1К1Ч ;('l>* »?i]i pKl <.; ПО'ОЦМС) мину Ни -HOI V) IKntJitbima.

9. Разработана модель генерации и распространения горньгк акустико-гравитационных волн в атмосфере. Проведен расчет уровня излучения и пространственного распределения поля инфразвуковых и внутренних гравитационных воли с учетом их волноводного распространения. Показано, что дилольный характер излучения нестационарных горных волн обусловливает высок)ю эффективность нестационарного механизма генерации. Найдены условия эффективной генерации ветровым потоком захваченных горных внутренних гравитационных вол». Показано, что нестационарные горные волны могут в отличие от стационарных горных волн распространяться против потока. Обоснована необходимость учета в моделях численного прогноза погоды вклада нестационарных торных воли в силу торможения воздушного потока,

10. С помощью 'теоретического вывода о существовании специфически горного источника акустико-гравитац'и'онныгх волн в атмосфере объяснен экспериментально обнаруженный нами факт существенного различия диаграмм распределения азимутов прихода-волн на равнине и в горной местности. Установлено наличие преимущественного направления прихода волн со стороны.-изолированного горного массива. Показано, что наблюдаемые в эксперименте волны с характерными периодами от 3 до 10 мин. соответствуют захваченным внутренним волнам в приземном и приподнятом волноводах, образуемых реальной стратификацией частоты Брента-Вяйсяля и скорости ветра в тропосфере.

Основные научные [результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Чунчузов И. П. 0 ноле 'точечного низкочастотного источника звука в атмсюфере с неоднородным по высоте ветром. Акуст.ж. , 1984, т. 30, М4, с. ЫПШг

2. Чунчузов И. П. О поле точечного источника звука в приземном слое атмосферы. Акусг. »_., 190Б, т. 31, N1, с 134-136.

3 Куличков С Н. , Щурыгин Е. А. , Чунчузов И. П. 0 распространении акустического импульса ь атмосферном волиоводе.

Изв. АН ОХР ФАО, 1960, т. 21, с. 131-138

4 'Чунчузов И. П. , Сп-р&ьоА А. И. Распространение ниэкочас-ютн'^х -эвукоьмх волн в прияенном слезе атмосфер. 1-Ьв АН СССР

ФАО, 1980, т.22, 1М, с. 358-362.

5. Чунчузов И. П. , Отрезов А. 11. 0<5 амплитудном распределении низкочастотного звукового ноля вблизи поверхности земли. Изв. АН СССР ФАО, 19&7, N1, с. 103-1 Сб.

6. Чунчузов И. П. , Нестерова Т. Н. , Отрезов А. И. , Смирнов А. С. 0 влиянии стратификации температуры и вотра в приземном слое атмосферы ни фазу низкочастотной звуковой волны.

Изв. АН СССР ФАО, 1987, У2, с. 211-213.

7. Чунчузов И. П. Оценка нелинейных аффектов при распространении акустического импульса в приземном слое атмосферы в инверсионных условиях. Изв. АН СССР ФАО, 1986, т. 22, N2, с. 151-159.

8 Куличков С.Н. , Чунчузов И. П. 0 нелинейных аффектах при распространении акустического импульса в атмосферных волноводах. В сб.: Проблемы нелинейной акустики. xi Между народный симпозиум по нелинейной акустике, 1987, т. 1, с. 123-125.

9. Чунчузов И. П. Сб о[юграфических волнах в атмосфере, возбуждаемых нестационарным веч ром. 1Ьв. АН СССР ФАО, 1333. т. 24, N1, с. Я-19

10. За1*»мбо Л К. , Чунчузов И. П. К вопросу о нелинейном изменении характеристики нащивл^нносги мощного источника шума. Тезисы докл. vi конф. по авиационной аку'.ггихе, ПАП1, 1978, с. 07-58

11. Чунчузов И. П 0 низкочастотном поло точечного источника звука в ачмх^фе-^че с н>->однородн«-»'м ветром. В сб. : х Впесошн. Акуст. конф., 1983, секции А, а 114-118.

12 Чунчузов I! П. , Буш Г А , Каяли^гра'мьа М. Л. , Куппчков СИ., Отрезов А. И. , Пекур М С. , П<>т^Нло И В. , Омонов В. В , Фридман В К. Распространение акустического импульса в пограничном слое атмосферы. Препринт 1№А АН СССР, 1983, с. 7Т5.

13. За рембо Л. К. , Чунчузов I! П. 0 звуковом пучке в неоднородной с]*?де со слабо меняющейся ско(*>п'ь*> звука Акуст. ж. , 1977, т. 23, Т/1, с. 1 145

14. Зарембо Л К. . Чунчузов И П. 0 перекальном распространении минного звуке»«но пучка в ат*кмфсрв АН СССР ФАО, 1977, т. 13. с. П1 54

15. Л. К . Чунчузов П П (V' ,•« ч-к^ннг» гяк звуковой}

-2Г>~

поля в вязкой среде вблизи границы. Акуст. ж. , т. 23, 1/3, с. 468-4G3.

16. Зарембо Л. К. , Чунчузов И. П. Параметрическая трансформация характеристики направленности источника мощною акустического шума. Весгн. Моск. Университета, Сер Физика, Астрономия, 1978, т. 19, N4, с.120-124.

17. Чунчузов И. П. , Абдулаев Ф. К. , Палин Г. Г. , Джа! лов Р. Д. , Фридман В. Е. , Куличков С. Н. , Соболев Л. Ю. , Молодцов Н. Н. Распространение сейсмоакусшческих сигналов, возбуждаемых детонационным генератором. П{хзиринт 1№ФИ, Горький, 1908, с. 21.

18. Куличков С. Н. , Чунчузов И. П. Распространение-инфразвуковых волн в атмосферных волноводах. В сб.: Труды xi Всесокхзной Акусшческой конференции, М. , 1931, Сйк hi, с. П 13.

19. Чунчузов 11. П. , Терехов А Л. Расчет ослабления шугм на местности От' газотранспортных предприятий. В сб. - Труды ВНШГАЗа, 1S89, с. 17-21.

20. Чунчузов И. П. , OrjiesOR А. И. , Фи[хггов П. П. Особегшость распространения акустические импульсов с/т вулканических взрывов, происходящих в вершинном крач-efx? вулкана Ключевской; Я. Сейсмологии и Вулканологии, 1992, т. 312, 1/2.

21. Зарембо Л. К. , Чунчузон И. П Параметрическое излучение диполя. В сб.: хх Воес. Акуст. конф. , М. , 1977, с. 00-ПЛ.

22. Chunchuzov I.P., Qush G.A., Kulichkov S.N. On acoustical impulse propagation in the moving atmospheric layer. J. Acou3t. Soc. of Amer., 1990, v.38, Nl , р.455-*вТ.

23. chunchuzov I.P. On possible mechaniom of qaneration of nonstationary mountain waveo in tho atmosphere. J. Atmosph. Sci.(in preQS ).

24. Чунчузов II. П. , Отрезов А. И. , Фирсюв П. П. Экспериментальное исследование внуч]х»нних ^мьнтацпонных воли в горной

мкгтоечи. Км. АН ГГСР ФА0, 1991, т. 27, N4. с. ЗВ2-ЗЛ8