Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Связь области-D с термодинамическими параметрами стратосферы

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Связь области-D с термодинамическими параметрами стратосферы"

государственный комитет ссср по гидрометеорологии

институт прикладной геофизики имени академика е.к.Федорова

На правах рукописи удк 650.зав.г

Михаилов Евгений Николаевич

связь области-р с термодинамическими параметрами стратосферы

оч.оо.гг - геофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва, 1990

Работа выполнена в Институте имени академика Фёдорова Е.К.

прикладной геофизики

Научный руководитель! доктор физико-математических наук,

Официальные опонентьи

доктор физико-математических наук, профессор Каэимировский Э кандидат физико-математических наук Смирнова II.В.

Ведущая организация!

Центральная аэрологическая обсерватория Госкомгияромета СССР

Защита состоится 26 сентября 1990 г. в 14 часов на эас даиии специализированного совета К 024.09.01 в Институте прикладной геофизики имени академика Фёдорова Е.К. по адресу 129128, Москва, Ростокинская ул.,9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института прикладной геофизики.

профессор Л.Л.Данилов

Автореферат разослан

1990 г.

Ученый секретарь Специализированного совета

Л.Г.Старкова

Диссертация посвящена вопросам метеорологического штроля Р-области ионосферы, в работе на конкретных примерах спокойные, невозмущенные периоды, при постоянных :лиогеофизических условиях рассматривается изменение рактеристик ионосферной плазмы под влиянием различных [раметров нейтральной атмосферы /температура, давление, ютность, динамика/.

В последнее десятилетие интерес к изучению ионосферы 1*е 90-100 км резко возрос из-за увеличения числа >актических задач в области распространения радиоволн, шение которых упирается в отсутствие детальных сведений об Iласти - Б.

Трудности изучения ионосферы ниже 90-100 км и их >ичины описывались неоднократно и связаны, прежде всего, со южностью ионизационно-рекомбинационных процессов, из-за юта плотности нейтрального газа /с уменьшением высоты/ и [дения надежности таких испытанных методов прямых измерений [раметров ионосферной плазмы, как зонды и масс-спектрометры, е это ставит серьезные преграды на пут I адекватного описания ведения и-области ионосферы.

Целью данной работы является детальное рассмотрение 1язи поведения О-области с различными группами 1теорологических параметров как непосредственно в Р-области жосферы, так и на меньших высотах, а такге уточнение шкретных путей влияния метеопаранетров на Р-область

С этой целью рассмотрен большой нассив данных об ектронной концентрации /банк Мак-намары, банк с.ю.ледомскои ДР/ радиофизических наблюдений, целенаправленных

г

экспериментом /например, сотрудников ЦАО/ и различные групп метеорологических данных.

научная новизна заключается п том, что в настояще! работе впервые детально рассмотрены на основе значительно! фактического материала процессы, происходящие в п облает ионосферы /особенно в ее нижнеи части/ и на конкретнь примерах показано проявление меторологического контроля и пут его осуществления.

Научнац ц практическая значимость результато! заключается в том, что найденные закономерности и зависимое! ионосферных и метеорологических параметров позволь существенно дополнить имеющиеся нодели Р-области ионосферы улучшить на их основе качество прогнозирования состояни ионосферы и распространения радиоволн.

полученные результаты позволяют:

1. Качественно оценить роль внутренних воли е формировании области-Р ионосферы.

Е. На конкретных примерах показать влияние нижележащи) слоев стратосферы /высоты около зо кн/ на состояние Р-област

3. Рассчитать и оценить роль упорядоченногс вертикального переноса.

4. показать связь изменения электронной концентрации с высотами изопонврхностея отдельных параметров нейтрально атмосферы /изобарические и изотермические поверхност; изотермы, изоРари, высоты стратопауэы/.

Нй заднту рыиосятся;

1. Гезультаты поиска корреляционных связей нежду параметрами области-0 и характеристиками термобарического динамического режима средней атмосферы на основе как пнали:

iHkob ионосферных и метеорологических данных. так и отдельных :рий экспериментов.

г. связанная с влиянием метеорологических условий на эласть-D систематизация висотних профилей электронной энцентрации.

з. общая схема процессов, осуществляющих реализацию зтеорологического влияния на нижнюю атмосферу.

публикации. Но теме диссертации опубликованы Ч работы; иериалы диссертации использованы в научно-исследовательских гчетах. Результаты работы докладывались на семинаре по инамическим процессам в верхней атмосфере /Обнинск, апрель юз г./, на xxyii Ассамблее косиар /Хельсинки, июль 198в г./, а з-ем семинаре КАПГ по метеорологическим эффектам в оносфере /София, ноябрь 19ва г./, на международном семинаре АГА по нижней ионосфере /Прага, апрель 1969 г./, на сесоюзном симпозиуме по МАП /Душанбе, ноябрь 19в9 г./.

Структура и объем работы. диссертация состоит из ведения, трех глав, заключения, содержит 157 страниц текста, ллюстраций и таблиц; список использованной литературы, ключает 154 работы советских и зарубежных авторов.

содержание работы в введении сформулирована цель работы, ее ктуальность, новизна и практическая ценность полученных езультатов. Кратко описаны концепция метеорологического онтроля D-области и пути воздействия метеорологических араметров на эту область ионосферы.

§ первой главе на основе аналитического обзора итера-гуры, отражаюцей современное состояние исследовании u D-бласти ионосферы, обсуждаются пути влияния различных

ч

параметров на изменение электронной концентрации [е] в области ионосфиры.

Поскольку влиянии различных параметров на иэненени [с) может осуществляться только по двум каналам / £ м oi»fr, то все обсуждении проблемы в первой главе построено вокр Факторов, влияющих на le] D-оьласти. по двун указанн! каналам.

В параграфе 1.1. рассматриваются пути осуществлен* метеорологического влияния, основные механизмы такого вдирн) вклад тех или иных явлений в механизм метеорологическо контроля.

следуя формуле (^cUtffM2 рассматриваются отдельны иопросы влияния канала на электронную концентраци

описываются несколько источников ионизации, эффективные которых различна на раоных высотах и в разных условия оесуждается вопрос о разделении области-D на нижнюю и верхи» части.

в параграфе t.г, продолжая рассмотрение канала обсуждаются некоторые вопросы фотохимии верхней час: областк-D и, прежде всего, процессов образован!

положительных ионов. важными при анализе таких процесс* являются параметры У* , представляющие отношения

fcg+J*£/rt>+J* Loi] „ LO/J

Рассмотрено изменение и в зависимости о;

условий.

В параграфе i.j. продолжается обсуждение влиянш канала ^ на lei рассматривается роль турбулентне

диффузии, вертикального ветра, волновых процессов и обще циркуляции, в формировании профиля НО.

Как известно, динамические процессы играют одну из яжных ролей в метеорологическом контроле Р-области ионосферы.

параграфе расгнотренн такие типы движения нейтрального газа, як преоблп шютие ветры и общая циркуляция, внутренние волны, урвулентность.

В краткой форме дана характеристика планетарных, равитяниошшх волн, рассмотрены вертикальные движения, дано втематическпе описание критериег развития турбулентности и оэффиииента турбулентности диффузии , его сезонный ход

высотный профиль.

в парап 1фе 1.4. обсуждаются вопросы влияния /по янал^^/ температуры и ионного состапа на {е! и в этой связи Осуждаются общие вопросы взаимосвязи таких уникальных явлений ак стратосферные потепления, зимняя аномалия поглощения адиоволн /за/, кратко описывается концепция происхождения и аэвития страт, сферных потепления.

Процессы стратосферных потеплении объясняется влиянием олн, генерируемых при тропосферных возйущениях. описывается х связь с за. Эффект за рассматривается как иллюстрация зменчивости [е) в области с, не связанной с изменением енитного угла солнца, солнечной к геомагнитной активности, .е. как яркое проявление метеорологического контроля.

Заканчивается первая глава анализом банков данных об лектронной концентрации.

Сопоставление банков данных об электронной :ониентрации с банками метеорологических данных вообще говоря, вл«*егся одной из акт/альных задач аэрономии.

К сожалению, в течение нескольких десятилетий 1змерения ионосферных параметров проводились ьеэ учета

метеорологической обстановки и практически никогда не сопровождались измерениями термобарических параметров в средней атмосфере, поэтому построить банк одновременных измерении ионосферных и метеорологических характеристик не удается.

Тем менее и Банки данных, содержащие только

аэрсжомические параметры, ногут быть испольгованы для выявления метеорологического влияния на Р-область ионосферы. Так, например, С.Ю.Ледомской удалось, систематизировав созданный банк ракетных данных о [е] и, исследовав вариации электронной концентрации на основе этого банка, выявить, суточный ход вариаций [е] в зависимости от зенитного угла солнца.

Аналогичный подход был применен авторон данной работы к другому банку агрономических данных, что позволило подтвердить выводы С.Ю.Ледонскоя о четкой зависимости величины [е] от зенитного угла Солнца в ;:етний период.

резюмируя, можно сформулировать следующие основные выводы из первой главы.

Анализ литературных данных показывает, что реально существует проблема метеорологического влияния

/метеорологического контроля/ на область-Р. это влияние проявляется в том, что по различным массивам экспериментальных данных находят существенную разницу в поведении области-Р летом и зиной. Летом изменчивость электронной концентрации ото дня ко дню нала, а суточный ход хорошо описывается изненением зенитного угла Солнца. Зимой наблюдается иная картина -суточный ход [е] маскируется сильной межсуточной изменчивостью.

Влияние метеорологических параметров проявляется, как 1равило, не непосредственно, а черет другие, главным образом 1зрономические процессы, которые и приводят к изменению 1Лектронной концентрации.

В верхней части области-0 воздействие изменения (етеорологическои обстановки происходит, главным образом, шрез изменение состава положительных ионов

'определяющего еС эфф./ и высотного распределения но определяющего ч/.

в нижней "асти области-Р метеорологическая ситуация температура, влажность, динамика/ влияет на соотношение между :оличеством отрицательных ионов и электронов , которое, в вою очередь, определяет общий баланс заряженных частиц.

во втоеой главе на основе экспериментальных данных 1асснатривае'тся связь электронной концентрации с ермобарическини параметрами средней атносферы. в параграфе .1 обсуждается обнаруженная связь электронной концентрации с емпературой на высотах ао-65 км.

проведенный совчестно с болгарскими исследователями нализ одновременных ракетных измерения температуры на высотах бласти-0 и наземных измерений поглощения радиоволн методом аз а трассе, точка отражения которой находилась под п.Ахтополь, де проводились ракетные пуски, показал. «?то наблюдается остаточно хорошая связь поглощения и температуры.

Вместе с тем, на высотах меньших 60-05 км такая связь слабевает либо пропадает вовсе. В то же время возрастает ависимость электронной концентрации от высоты изотерм на азных высотах.

е

Отмечается тот факт, что высоты равных .тенперату| имеют хорошо выраженную тенденцию повторения /иногда деталях/ хода кривой электронной концентрации примерно на эт| же высотах. Указанный факт тем более интересен, ч наблюдаются подобные явления и с высотным ходом стратопауэы.

Во втором параграфе рассматривается связь электронно концентрации с высотой стратопауэы.

особенно рельефно такая связь выявляется пр сопоставлении высот стратопауэы Пс и электронной коицентрац при анализе серии ракетных изменений, проведенных сотрудника ЦАО в п. Тумба в марге-апреле юаэ г. изменения высо стратопауэы и электронной концентрации на ст.Тунба показан рис.1. на 31 jm рисунке по вертикали отложены высо стратопауэы и значения электронной концентрации /log [е]/, по горизонтали - даты экспериментов. Сплошная линия изменение пс, штриховые линии соотьетствуют [е] фиксированных высотах. из ана иза рисунка очевидно, * наблюдается хорошая зависимость между пс и электрши концентрацией на высотах 60 и 65 км, тогда как на 70-76 км : зависимость заметно ухудшается, а к во км практичес исчезает.

Следует иметь в виду, что, как указывалось выи метеорологические Эффекты могут быть затушеваны ноэмущенн.' области V, иыэнашшх вторжением корпускул.

Полученные результаты нотьерждают, чти илгяние и и си стратопауэы по разному проявляется на ранних высо области Р. Различии ь реакции U) на изменении h(; для верх /li р» 7ь км/ И lili»iiuM /11 .¿ль кн/ частей utiJiaoiH о снял очевидно. и хорошо ишипЛНШ! различием фотохимии этих высот

Pro« I

Еиоотио-вреыегспой графив явмвпамил тмоты отра*о-влупы п влвктронной КОКЦ9ПТр«цш1 hcl BUQOT&X 60, 66, 70, 76, ео m в п.Тучбх

областей /наличиен или отсутствием отрицательных ионов/, I также с различными источниками ионизации.

В разделе г.з подробно рассмотрены вопросы взаимосвязи давления на разных уровнях в стратосфере и электронно! концентрации, связь {е) и давления на зо км представлена ш рис.г. На этом рисунке по оси абсцисс нанесены эначени! электронной концентрации, а на оси ординат - давления. Точк1 соответствуют электронной концентрации на высоте бо км, с крестики - электронной концентрации на высоте 65 км. Как виднс из рисунка, наблюдается заметная корреляция давления I электронной концентрации в нижней области-о,

Обращает на себя внимание два обстоятельства. Первое: электронная концентрация в пунктах Волгоград и о.Хеиса на высотах 60-65 кн мало изменялась с высотой, при этом разброс точек на этих графиках сравнительно невелик. наоборот, е пункте тумба электронная концентрация на высоте 60 и 65 кн различается сильно. Это обстоятельство говорит о разной форме высотных профилей [е] в тумбе /летний тип профиля/ и на о.хейса и в Волгограде /зимний тип профиля/, подробнее вопрос о сезонных вариациях профилей [е] рассмотрен ниже в главе 3. Второе: зависимость электронной концентрации от давления имеет обратный характер в пункте тумба по сравнению с пунктами Волгоград и Хейса. Таким образом, знак корреляции между [е] и Р зависит от географического места пункта наблюдений. Тот Факт, что в экваториальной зоне знак корреляционных связей заряженной и нейтральной атмосфегы меняется, говорит о разном характере метеорологического влияния на областью в средних и высоких с одной стороны, и в экваториальных широтах с другой.

л. ЛаягогрлЗ

U Xtûc

IM

С-ч C«)

I»

izo

2 00

{ojM

ttO

IU

110 Ри* HI

юс ?Zt íTiT

Cm. M ум Sa

Ш

iu

> o » « » •

its P»a ил

л

l'uo.ü Кодоолштошшв гравии давления и ^яектронкой вой» центрадни для с*.Волгоград, Хойов u 'i'yutía.

( »PÜOI'UUU - UJ 1Ш, Ï04ÏCH - U) км)

Этот обнаруженный в данной работе факт говорит в пользу раэвиваеной в данной диссертации концепции решающе! роли динамических процессов в реализации метеорологическое влияния на область-Р, поскольку характер динамически процессов ч средней атмосфере экваториальной зоны существе!!!« отличается от такового в средних и высоких широтах.

Подводя итог рассмотрения связи [е] и давления в атносфере можно констатироЕать следующее:

1. как и в разделе г.1 и г.г, где речь шла о температуре и высоте стратопаузы, отсутствует корреляци давления и электронной концентрации, измеренной выше ба-7о ы г. Отсутствует корреляция [е] с давлением на высотах, существенно отличных от зо км.

3. Зависимость электронной концентрации от давления в пункте тумба имеет обратный характер относительно зависимост в пунктах Волгоград и Хейса.

рассмотренная во г главе связь электронной концентрации в области-Р с термобарическими параметрам указывает на то, чго:

1. В большинстве случаев не удается выявить достаточно выраженной связи между [е] и тенпературой мезосферы. видим! эта связь, которая следует из теории иониэационно рекомбинационного цикла, затушевывается другим

метеорологическими эффектами.

г. Наблюдается связь между поведением [е] и изменением ото дня ко дню чысот постоянной температуры Г1Т. Эта спяз прослеживается как пги сопоставлении электронной концентраци с временным ходом пт в стратосфере и мезосфере, так и пр сравнении с [е] высоты стратопаузы

3. Анализ связи электронной концентрации с давлением в средней атносфере по двум сериям ракетных измерения позволил найти уровень /около зо км/, где корреляция [е! с Р оказывается наилучшей. При атом для станций Волгоград и Хеяса эта корреляция положительна /рост [е] с ростом Р /30//, а для станции Тумба - отрицательна. Последнее обстоятельство гопорит □ том, что процессы, определяющие связь области Р с нижележащими слоями, по разному идут в экваториальная зоне и вне ее.

'». Значимая корреляция с термобарическими параметрами нижележащих слоев наблюдается только для электронной концентрации в нижней области г> /Ь < 70 км/. В верхней области лишь в отдельных случаях наблюдается связь с температурой непосредственно на тех же высотах, где измеряется электронная концентрация, Это подтверждает выводы фотохимической теории о том, что механизмы метеорологического влияния существенна различны в верхней /где нет отрицательных ионов и существенную роль играют изменения состава положительных ионов/ и нижней /где существенны процессы перераспределения зарядов между [е) и х-/ частях областио. Возможно все эти явления - следствие проникновения в стратомезосферу волновых возмущений.

В третьей главе обсуждается проблема влияния динемических параметров атмосферы на поведение электронной концентрации в Р-области ионосферы.

В первой части этой главы речь идет о нижней части V-области и динамических процессах в нейтральной атмосфере.

Во второй части главы исследуется вопрос влияния динамических параметров атмосферы на верхнюю часть Р-области.

в параграфе 3.1 рассматривается влияние вертикального переноса V на изменение параметров о-области ионосферы и обсуждаются ситуации, которые приводят к изменению формы профиля электронной концентрации.

По мнению многих ученых одной из саних важных характеристик стратомезосферы, пряно влияющей на изменение ее состава, является вертикальная скорость среднемассового переноса газа. То обстоятельство, что эта характеристика до сих пор крайне редко используется в различных работах, говорит только о чрезвычайной трудности непосредственного ее измерения, а не о сомнении в ее большом значении для поминания изменении состава атмосферы.

В параграфе 34, рассматривая сиск-иу уравнений гидродинамики, удалось пронести оценку значений вертикальной скорости, ниже приводится схема расчета вертикальной скорости у.

На претендуя на достаточную точность получаемых значений V, в связи с имеющими место значительными погрешностями при измерении термодинамических паранетрос ракетным нетодон, предлагаемая схема, по нашему мнению позволит боиее-ненее правильно определить лишь тенденции изменения и.

Него« расчета подробно описан в указанной выше работе. Итоговое уравнение, используемое для расчетов У/, имеет вид:

,, /-х- _ Л__{_ Ъг ) V Ц__

, и_П чИ _ / 'Ы} . ■£^ ^ / )

С /=• V ,—Г ТГ * а ( Р ^."ТГ г-

где. Р - давление, Т • температура, И - зональный состы

ветра, V - меридиональный состав ветра, 2. - радиус Земли

6356770 н, о - коширота,/?- долгота, </""- отношение

О

—г- - 1.4. м - вертикальная скорость ветра, с.

оценочные гасчеты показывают, что добавка к величине V за счет учетг о в высоких широтах составляет всего несколько процентов, поэтому, положив о = О, можно провести ориентировочные расчеты и оценки величины вертикальной скорости ветра /V/ для о."ейса. Результаты расчетов на основе описанного выше уравнения приведена на рис.З. Из рис.э видно, «то на высотах 55-70 км в период эксперимента имелась существенная разница в значениях у/.

Во-первых, распределение V различно в зависимости от даты в конце марта и начале апреля и, во вторых, вертикальная скорость в конце марта была значительно больше по абсолютной величине, чем в апреле.

Можно предположить, что происходившая в последние дни марта перестройк ; стратосферной циркуляции предопределила распределение V с высотой до и после перестройки.

Далее в параграфе показано, что до перестройки и после нее форма профилей электронной концентрации была различной. Была проведена систематизация профилей: они были разделены на два вида: летний - профили в основном прямолинейны /в логарифмическом масштабе/ и зимния-форма профилей искривлена и ■■радиенты [е] на высотах 60-70 км как правило отрицательны.

В параграфе з.г рассматривается влияние внутренних зилн и зональной циркуляции на стратосферных высотах на 1зменение электронной концентрации в О-области.

Уже достаточно хсрошо известно, какое большое значение 1Грает окись азота [N0] в ионизационном балансе области-Г», и, видимо, именно N0 является одни из главных виновников большой

Рис. 3 Высотные профили вертикальной скорости № см/сек для о. Хейса

а) До перестройки циркуляции

б) После перестройки циркуляции.

изменчивости [е) в верхней области 0. Поскольку на высотах 0-области нет достаточно сильных химических источников но, должен существовать перенос нолекул N0 из области-Е, где они образуются в достаточном количестве в результате фотохимических процессов. считается, что решающую роль в транспортировке но в область-Р играет турбулентная диффузия. Развитие турбулентности, в свою очередь, связывают с диссипацией энергии внутренних атмосферных волн. Эти волны обладают характерной особенностью - а силу сохранения момента количества движения у них при движении вверх /из более плотных слоев атмосферы в менее плотные/ растет амплитуда. При достижении амплитудой некоторого порогового значения, зависящего от различных атмосферных параметров, волна разрушается и принесенная ею энергия передается окружающему газу. одним из способов передачи этой энергии является усиление турбулентности /увеличение величины коэффищ ента турбулентной диффузии кт/ и температуры, в случае волн с масштабом порядка нескольких километров высоты критических уровней диссипации должны находиться где-то на уровне ео-во км, т.е. как раз в интервале высот между мезопаузой и турбопаузои. одним из важнейших свойств внутренних волн является зависимость их распространения от характера горизонтальных атмосферных движений на пути этих волн из тропосферы в мезосферу. Уже относительно давно стало известно свойство крупномасштабных /планетарных/ волн, которое состоит в том, что при зона) .ной циркуляции в стратосфере с ыостока на высотах околи но зо км эти волны не проникают выше этого уровня, а либо дисгинируют, «ибо отражаются. При неграх и запада /меньших однако никоторого порогового значения Уо/

планетарные волны проникают в ьерхнюю стратосферу и мезосферу и могут приводить там к различным эффектам, в том числа и к усилении крупномасштабной турбулентности.

совсем недавно были получены доказательства зависимости от характера зональной циркуляции распространения волн и меньшего масштаба /километры и десятки километров/ выло показано, что при циркуляции с запада на высотах го-гг км с помощью лидера в мезосфере наблюдались волны с вертикальной длиной bo.iI!цЦ- 6-ю км, а при ветрах с востока волны на этих высотах отсутствовали.

основываясь на изложенном выше, можно построить следующую схему связи области-1> с нижележащими слоями.

зародившись в тропосфере и получив начальное длину / /I и/ и амплитуду /Vи/ на своем пути вверх, водны должны пройти ы:ю среднюю атмосферу, причем динамика стратосферы и незосферы, температурные градиенты, неоднородности - все этс оказывает на проходящие волны свое влияние, влияние эгих волн рожденных в трош сфере, на верхнюю атмосферу и ионосферу будв1 в значительной мере определяться именно состоянием средне« атмосферы и, в частности, зональной составляющей ветра не высотах го-зо км. диссинпция энергии волн приводит г увеличению температуры и, как следствие, к увеличении ¿¿эфф., а увеличение турбулентности /Кт/ - к созданик благоприятных условии для переноса N0 из области Е в верхнюк область-о.

Оба эти эффекта должны отражаться на изменении электронной концентрации в верхней области-о.

В работе проведена экспериментальная проверка этой концепции на нескольких группа данных.

В серии- ракетных экспериментов в Волгограде величина лектронноя концентрации и зонального ветра vy измерялись на дной и той *е ракете. В Ахтополе сопоставлялись величины vy, эмереннне на ракетах и данные о поглощении радиоволн на рассе с точкой отражения над Ахтополем /НРБ/, в Питсбурге США/ величины leJ брались из ракетных экспериментов, а данные зональном ветре - из сопутствующих измерения на радиозондах.

Для всех указанных групп данных получен вывод о тон, то ветер на стратосферных высотах с востока соответствует олее низким значениям [е] в верхней части области-D, тогда ак при ветре с запада инеется тенденция к более высоким te] □лее сильному различию профилей.

в качестве иллюстрации на рис.4 приведены данные для итсбурга /США/. Хорошо видно, что в двух пусках, где vy была грицательна /сплошные линии/ выше 70 км наблюдаются в г-3 аза меньшие величины [е], чен в трех пусках с положительными качениями Vy. Сама граница эффекта /около 70 км/ весьна окаэательна. Именно до этой высоты должен, если он действует, аспространяться эффект диссипации внутренних волн /и □ответственно усиления переноса N0/. На 60 км увеличение [НО) же не может дать заметного эффекта в скорости ионизации, т.к. онлзирующее излучение в линии лайман-«^ до этой высоты

рактически не проникает.

Резюмируя все сказанное выше ножно составить схену лияния термодинамических процессов на облпсть-D ионосферы, оуорая обсуждается в параграфе з.з. динамические процессы лияют на изменение [<•] во всен спектре высот области-р оносферы /55-90 км/, однако цепочки процессов, через которые го влияние осуществляется, совершенно разные. Так, в верхней

о

fro. 4 Кривме распределения С высотой эл^куроимой концентрации и еомальиой ооотаыявцей ветра

части р-области основный процессом является диссипация внутренних волн и вертикальный турбулентный перенос, в нижней части р-области процесс диссипации, как правило, играет второстепенную роль, а упорядоченные вертикальные и горизонтальные потоки становятся основными процессани метеорологического контроля Р-области. идя далео по цепочке процессов влияния метеорологических параметров на Р-областъ, ны видим, что в верхней области-Р диссипация внутренних волн приводит к увеличению турбулентности, что, а свою очередь, ведет к транспортировке но из области Е в область-Р. с нижней части Р-области влияние динамических процессов на изменение ее состояния осуществляется, видимо, через изменение высотного распределения концентрации малых нейтральных компонент /но, 12о, о3/, которые определяют соотношение между [в] и {*-!.

в заключении приводятся основные результаты и выводы диссертации.

Материалы настоящей работы показывают, что Р-область ионосферы подвержена влиянию нногих метеорологических тараметров, но важнейшим из них, во всяком случае в ранках 1в ш и х сегодняшних представлений, является динамика :тратонезосферы и тропосферы /как очага зарождения внутренних юлн/. основным агентом, определяющим динамический режим, злияющия на состояние р-области. являются внутренние волны, их злияние на Р-область особенно велико а "верхней" ее части, где •ранспортировка [НО] из более высоких слоев атмосферы является шжнейшим процессом, непосредственно влияющим Нгг состав 1ТМосферы, а через него и на электронную концентрацию. !арождение внутренних волн происходит в тропосфера, а эффект регулирования" их дальнейшего распространения или, как

говорят, "спусковой эффект" осуществляют зональные ветры на высотах от 35 до 35 км.

В то же время, ощутимое влияние на концентрацию электронов во всей области Р-ионосферы оказывает изменение

температуры, особенно на высотах 65-95 км. На меньших высотах ■ >

ее влияние затушевывается другими факторами, корреляция с [е] реэко ухудшается и в нижней части обласчи-Р пропадает совсем.

Вероятно взиыное, порою направленное противоположно, влияние метеорологических факторов, таких как Т, Уу, Ух, Р, не приводит к заметной корреляции с 1е) на высотах 75-65 км каждого из них в отдельности, а громадные сложности определения их взаимовлияния на [е], при весьна большой скудности э! '.периментальных дднных, делают задачу такого определения пока неразрешимой.

В нижней части Р-области, где присутствуют отрицательные ионы, наблюдается хорошая корреляция [е] с нижележащими слоями атмосферы и такими параметра» ч нейтральной атмосферы как вертикальные движения, зональная составляющая ветра (в той числе и на высоте определения (е). в нашем примере 62 км) давление на высотах около 30 км, высота стратопаузы и высоты одинаковых температур.

Весьма интересной представляется обнаруженная зависимость формы профиля электронной концентрации от величины вертикальной скорости, это может иметь существенное значение для лучшего понимания механизма взаимодействия метеорологических параметров на О-область ионосферы, видимс (правда, это удалось проверить лишь на небольшо!-экспериментальном материале) важный параметр нижней области-Р

- отношения Л зависит от условия распространения внутренних

роли.

Продолжает остпваться дискуссионным вопрос о переносе из стрятпсферы вперх на высоты области-0 малых составляющих атмосферы, в тон числе озона.

Интересен факт перемены знака корреляции, обнаруженный для экспериментов на тумбе (по сравнении с Волгоградом и о.хеясау. птот факт свидетельствует, видимо, о том, что процессы, определяющие нетеорологическия контроль области Р, различны в различных широтных зонах. Явление перемены знака корреляции вблипи экватора обнаружено и в ряде более ранних работах.

В целом, п итоге обсуждения влияния метеорологических ппранетров на О область ионосферы в спокойных геофизических условиях на различном экспериментальном материале можно сделать ряд конкретных выводов, основными из которых являются: Показано, что Р-область является весьма изменчивым образованием и ее вариации невозможно объяснить только влиянием обычных гелиогеофизических параметров. Имеет место существенное, а в отдельных ситуациях решающее влияние на ее состояние метеорологических Факторов.

г. На конкретных экспериментальных данных, относящихся к спокойным гелиогеофизичепким условиян, показано влияние отдельных метеорологических параметров на изменение электронной концентрации.

3. Найдена прямая корреляция поглощения радиоволн ь (происходящего в облвсти-г» и температуры Т на высоте яо км.

4. на основе анализа ряда экспериментов, проведенных разными авторани в разное время, обнаружено влияние

диннмичесжих и барических параметров на высоте 30 км на

изменение [е] в нижней части D области.

5. предложена систематизация формы профиля электронной концентрации (на зимний и летний) в зависимости от значений скорости вертикального среднемассоыого перенос i.

6. Подробно рассмотрены возможные пути реализации метеорологического контроля верхней и пигмей частей D-области и построена прздполагаемая схема такой реализации.

7. На большом статистическом материале показано кпк правили отсутствие летом (а на широтах меньших 20-25° - во все периоды года) сильных вариаций области-D, имеющих метеорологическую природу, поскольку сами волновые возмущения, осуществляющие метеоконтроль, и этих условиях развиты слабо.

Основное содержание работы изложено в четырех публикациях:

1. Данилов А.Д., Михаилов Е.ц. Геомагнетизм и аэрономия, >904, Т.24, Н 4. С. Ö25-Ö26.

г. Данилов А.Д., Михайлов E.H. геомагнетизм и аэрономия, 19в5, Т.25. N 4, С. 66Ö-670.

3. Данилов А.Д.. Нестеров Г., Михайлов E.H., П нчева д., 'Годоров М. геомагнетизм и аэрономия, 19еб, т.26, N б, сло-713.

4. хачикян г.Я., Михаилиь E.H. геомагнетизм и аэрономия 19аа, Т.26, N 5, C.797-Ö01.