Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Высотно-широтная структура динамических процессов области верхней мезосферы-нижней термосферы

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Высотно-широтная структура динамических процессов области верхней мезосферы-нижней термосферы"



федеральная слуябл. росам да пщшегеопшоши

и мониторингу окружащей сркду роспщромег

1ДОЧНО-1ТРШЗВОДСГВШОЕ ОГвЕДИНЕШЕ "ТАЙШ"

соловьева татьяна влдв1славовна

.высотно-шротная структура дашичюш

процессов области верхней ыезогоеры-шжнея ' термоовеи1

04.00.22 - Геофюим

автореферат'

диссертации на соискение ученой степени ксвдидатп фг'зико-мптематнчзспях наук

О.Гчинск - 1993

Работа выполнена в Института экспериментальной метеорологии

НПО-Тайфун".

Научный руководитель - доктор физико-математических

наук, старший научный сотрудник Портнягин ЛИ.

Официальные оппоненты: - доктор фиэико-матеыатлческих

наук, профессор Власов М.Н.

- кандидат физико-математических наук,старший научный сотрудник Казаников АЛ\.

Ведуиал организация - Институт Сигики Атмосферы Российской Академии наук.

Зашита состоится " " 1993 г. п /^-^часоп

на заседании специализированного совета К 024.07.01 в НП0"Той$ун" по адресу: 249020, р.Обнинск Калужской области, пр.Ленина, 82.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ШГО'Тайфун"

Аетовефсрат разослан " //" 1993 г.

Ученый секретарь сг.сцив.ти?ираранного совета

В.Н. Корпусов

ОЩЛЯ XAPAKTEracnm РАГОШ

Актуальность исследования

Исследования поспедних лет показь'ьают, что атмосферу необходимо рассматривать как единую сложную термодинамическую систему. Процессы, происходящие н какой-либо атмосферной области, связаны, а иногда и определятся процессам!:, протекающими в соседних областях. Поэтому пристальное снимание геофизиков и метеорологов привлекают атмосферные процессы на высотах от 20 до 120 км, т.е. '!) так называемой средней агмоо!• ре, вялкчавдей в себя стратосферу, мезоо^еру л иижнкю термосферу. Постоянно возрастающий интерес я изуенип средней атмосферы не случаен, поскольку именно среш/дя атмосферы является переходной областью мекду околоземным космически* пространством и слоями атмосферы, непосредственно примыкающими к поверхности Земли.

Значительные успехи п изучении процессов в средней атмосфере были достигнуты с появлением ракетных методов '.юследоь»-liim, используемых для зондирования атмосферы до высот 70-80 км.

В последние годы кироко развивается спутниковое зондирование термической структуры средней атмосферы до высот 70-80км.

Таким образом, не только вся стратосфера, но и основная часть мезосферы уже в настоящее время находится под метеорологическим контролем. Измерения атмосферных параметров с поыощья специальных геофизических ракет производятся также и на впсо-тах, значительно превышающих 70-80 кн. Однако, такие измерения весьма гпизодичны из-за их значительной стоимости. В связи с этим возрастает роль наземных методов зондирования атмосферы, позволяющие получать информацию круглосуточно, независимо от погодных условий в течение длительных промежутков времени.

Одной из наиболее актуальных проблем в области исследова-

ни« динамики атмосферы на высотах 70-110.км является проблема построения климатической справочной модели глобальной циркуляции в области высот верхней мегосфери-нихней -термосферы. "оде-

►

ли такого рода необходимы для понимания обших,механизмов формирования глобальной циркуляции' атмосферы Земли, закономерностей межширотного обмена энергией и импульсом в атмосфере, для изучения механизмов связей уажду различными слоями-атмосферы и их pojin в формировании погоди и климата Земли, а также для исследования влияния нейтрнльчоП атмосферы на физические и азроноыическне процессы в ионосфере. .

Однако, несмотря на значительно возросший объем данных о ветровом рет.име на шсотех 70-110 им изср.стные модели глобальной циркуляции щ этих высотах были основаны, главным образом, на данных ракетного зондирования с использованием лишь отдельных результатов наземных измерений. Для Южного полушария таких моделей^ за исключением модели Коиелькова £lj ) вообие не существовало и предполагалось, что циркуляция в Ш-ном шлуйарии является зеркальным отражением циркуляции в Северном полушарии для соответствующих сезонов года. Лишь в последние.годы появилась модель Флеминга £ 5J , 'в которой приводятся данные о температуре и ветре как для Северного, так и для Окного полушария.

Цельп работы является построение среднемноголетней модели циркуляции в области высот верхней ыезосферы-нижней тер-мооферы для Северного и йкного полушарий,для всех месяцов года на основе всех иметтос в настоящее время экспериментальных в данных о режиме вэтра на ш сотах 70-110 км, а также оналиэ вклада динамических процессов различных масштабов в формирование циркуляционной картины этой высотной области.

ручная нозизн.ч работы заключается з том, что:

- впервые построена глобальная эмпирическая климатическая модель «геострофического меридионального ветра для интервала высот 70-110 км Северного и ЕЬного полукария длгт всех месяцев года; анализ построенной модели позволил установить оснопные закономерности сезонных изменений меридионального ветра, наличие крупномасттабних циркуляционных структур срсд-негодосого меридионального ветра;

- существенно уточнена глобальная климатическая модель зональной циркуляции в низких широтах и в высоких широтах

обоих полушарий, выявлены осилите закономерности сезонного

й

ходя зонального ветра в этих,широтных зонах;

- построена лолуэмпирнческал глобальная модель температуры на высотах 70-110 км в приближении термического ветра для всех сезонов года для Северного и Южного полустарил;

- построена полуг-мпкрическая модель вертикального ветра на высотах верхней мезосреры-нилней термосферы для всех сезонов года для Северного и Явного полугсария; анализ построенной модели позволил установить существование крупномасштабных структур восходящих и нисходящих течений, свидетельствующих

о существовании ячеек циркуляции, как прямых, так и обратных;

- выявлены закономерности высотно-аиротной структуры глобальных притоков и стоков тепла и импульса на высотах перуней мезоо^еры - нитней термосферы в различные сезоны года; показано суиествование глобальных структ2'р среднегодовых источников и стоков тепла и импульса.

Д-чсторерность результатов. получении в работе определяется тем, что для пнрлиуя закономерностей цнркуляти ня высотах 70-110 км использованы ряды ппнгкх с гло^альн^Я сети

на?ег-!Ш>: рядисфизичосчнх стэнп.н:, г. то:.: числе уннкалмгые по продолжительности ряди рамомгтеорг^ наблюдений на ссти станций: Сбчинск, о.Хе£са, ст.Молодежная (Антарктида), Волгоград, Нюлучгсборн (Сьтвгя ГДР), Хабаровск. Результаты изморе-пи?, ? ряде пунктов шиели уоропее разрешение по жсоте: Покер Олэт, Саскатун, Тромсс, Казань, Харьков, Дярэм, Киото, Атланта, Кристмос АПлгцд, Тоунсвилл, Аделаида, Крайстчерч, Ыяусон, Скотт Еьйс, ¡1лруна, Горки, '.'онпазье, Цупта Еорин;:ейн. Сбстй объем использов&ниых для анализа данных Солее, чем на двз порядка превышает обьеи данных, использованию: в моделях других о-'.торов. Особое инимзнпе било уделено оценкам точности используемых данных на основе последовательного анализа вклада различных методических и геофизических факторов о результнруюни о . дисперсия средних значений 'скорости ветра. При виполнении работы били &йе:стнЕно использованы метод;«- численного моделирования и современные научные представления об основных физических прспессах з области верхней мезосферы-нигней термосфери.

.'.рэктиирскля значимость гиссертании. Построенная в работе г л о бзльная модель поля ветра и других атмосферных пзр;:нзт-ров мотет быть непосредственно использована при разработка оп-ткмалышх алгоритмов 'управления полетом летательных аппаратов в атмосфере Земли, при анализе закономерностей формирован/¡: ¡, распространения в верхней атмосфере пылевых с."оев естественного к искусственного про:ххэгдс:г,Модель каала свое применение в ряхе организаций (НАС, И1Р, ИГА РАН и др.).

ня зениту рнносятся:

I. Гл.'лальная климатическая срепнезональш.я модель сезонного хоп». зонального г^тра на юсотах 70-110 км, адаптирован-

ная к современным денным в низких шротах и русских згиротах Северного и Ьтого полупарий.

2. Глобальная смпиргческ&я климатическая модель игео-строфическсго неридионального ветра для интервала высот 70-110 км для Северного и 'Слыго полушарий.

3. Полугмгп«рическая глобальная ¡.юдоль температуры на высотах 70-110 им » приближении термического ветра.

4. Пояус-мпнрическвя среднемесячная модель вертикального вотра на высотах верхней меэосфери-шгхней термо'.феры.

о. Впродц о существовании среднеподовнх глобалыму структур восходящих и нисходящих потоков на высотах 70-П(/.ш.

6. Закономернос7'1 вмсотно-аирстноП структуры глсбаль-н;г' притоков и стоков тепла импульса на высотах верхней мезосфери-нкжней термосферн в различные сезоны года.

7. Еыьоды о существовании среднегодовых глобальных притоков и стоков тепла и импульса на высотсх 70-110 км.

Апгобания работы. Основные результаты диссертации док-ладыпались ка Есесоишьк совещаниях по исследованию динамических процессов в верхней атмосфере (Обнинск, 1982; Обнинск, 10(15); на Солешанил Постоянной Рабочей Группы по космической метеорологии (Потсдам, ,1983); на 5-ой Генеральной Ассамблее МАГА (Прага, 1985); на ХШ сессии КОСПАР (Тулуза, 1986)..

Структура и обт-.ом работы . Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 154 страницы мапинописного текста, в том числе 45 рисунков и 3 таблицы.' Список литература содержит 6>7 наименований.

■Цублкктгпк. По теме диссертации опубликовано 13 кеучьых робот.

СОДЕРЖАНИЕ РАЮТЫ

Do введении дается обоснование актуальности проблема, сформулирована цель работы.

Первая глава "Теоретические и эмпирические модели циркуляции области мезопаузы-ншшей термосферы" содеряит обзор существумцих теоретических и эмпирических моделей циркуляции, включаэдих в себя высоты верхней мезосферы-нижней термосферы. Для описания изложения результатов данной работы приведена последовательность преобразований основных уравнений термо-гидродииамики. В этой же главе анализируптег известные теоретические модели циркуляции, источники тепла и импульса которых kmcdv различнув природу: ВГВ, приливы, планетарные волны, турбулентность, радиационное нагревание, хкмичелкио источники и т.д. Анализ теоретических моделей позволил сделать следу™«- выводы:

- ни одна из теоретических, моделей не описывает сущест-вуших различий.циркуляции в Окном и Сеьерном полушарии, о которых свидетельствуют скспериыентальные данные;

- только учет взаимодействия ВГВ со средним потоком даст эффект обращения зонального ветра выше уровня менопаузы;

- учет других источников, таких как рзлеевское трение, ньютоновское выхолаживание, химические источники тепла к эффекту обращения зонального ветра рыше уровня мезопаузы не приводят;

- модели меридионального ветра рассчитаны только для отдельных сезонов и имеют крайне у протеину» по сравнению с экспериментальными данными глобальную структуру.

Анализ существующих эмпирических моделей циркуляции для

рассматриваемой области высот позволяет выявить основные недостатки этих моделей:

- плохое распределение измерений по широте: средние широты Северного тюлушари.-. обеспечены экспериментальными данными значительно лучгае других лироттгх областей;

- моделей для ».ного полупария (исключая модель Кошель-конл £I] и модель Флеминга [53 ), вообще нет;

- не существует статистически обоснованных' эмпирических глобальных моделей меридиональной циркуляции.

Обсуждается преимущество моделей, построенных по данным наземного зондирования, по отношению к моделям, построетшм по ракетным данным.

Вторая глп|Щ "Эмпирические модели зональной и меридиональной циркуляции области верхней мезосферы-низдей термосферы" посвяяхна принципам и точности построения эмпирических моделей ветра, а тякже обсуждение построенных моделей зональной и меридиональной циркуляции.

В этой глапе обсуждается точность построения эмпирической модели по данным наземного зондирования и процесс построения. Точность эмпирической модели ветра определяется межгодовой изменч-.госты) среднемесячных значений и их долготной зависимостью. Анализ экспериментальных данных позволил получить следутие сценки: нашленыгее значение средне:: зпдрэтдашо-го отклонения получено в средних сиротах для зонального гетра Сз ^ 4,5 м/с, для меридионального - ¿> л 3,5 »»/с; наибол-.ли? значения ¿> - в высоких ш'грота? IV,ного полутзария: для зснсль-ного петра - ¿,/ 6 >*/с., для меридионального вягрь - ¿<4 м/с. Значения <Ь , обуелгшинные долготной запксимость»), не превосходят значения <Ь , обусловленные ме^годовой изменчм-

яостью.

Известно, что сезонный ход ветра на высотах мезопаузы-нижней термосферы хоропо аппроксимируется гармоническим рядом из двух гармоник и среднегодового значенил. Этот фант используется как для выделения основных закономерностей, так и для дополнительного сглаживания данных.

Процесс построения омпнричоской модели ветра сводится к следующим этапам:

- среднемесячные згачення ветра подвергались гармоническому анализу; выделялись среднегодовые значения, годовые и полугодовче амплитуды и фазы;

- по результатам гармонического анализа рассчитывались среднемесячные значения ветра;

- полученные средисмессткые значения наносились на вы-сотио-вирстнув сетку; аппроксимировались и сглаживались (с учетом описанных выше онач«г;иЯ Сэ );

- по поденным в результат? аппроксимации к сглаживания значениям строились изолинии.

В этой те главе построенная среднезоиальная модель зонального нетра для всех месяцев года Северного и С .а; о го полу-варий сравнивалась с предцпуией версией модели £ 2 "}. Последняя версия модели отличается от предыдущей только с высоких сиротах и я области Еквотора, где появились дополнительно' экспериментальные денные. В ерллиих ойротах, несмотря из па-я&ленме ногах «кспершент&шлэ. обитых (Чазань, 52° с.и., 1587), модель значимых избиений, не претерпела.

На рис. 1а приведены высотные профили среднегодового оо-нчльного ргтро для высоких и низких пкрот по данным мод>гфяцк-роранной модели, по дпкнку предыдущей версии, по зкеперимен-тялъным пяннь--, о ттгте по данным ыодм»- С;,.мингп.

Ю'сш. Ю'ю.ш.

ПО

х-х- / о-о-о 2

""1 V

Ч б -----Г

-5 0 5-5 0 5 Л? ~Ю -5 0 5 <0 В 20 25 эО 35

у/О г "Сои. |

-ь-гч о 1 г } ч о ^ г ь -з -г-г о < г з ч

Среднегодовой Еетпр а) зона лып/Я (положительное направление -на восток), б) меридиональный (положительное направление - на север) I - Тромсе 2 - Ноусон, 3 - Кристмас Айленд, 4 - модель Слекинга, 5 - ьмпиричесяея модель, б - ст.Молодежная, 7 - первая версия ямлирической модели.

Рис. I

Анализ лысотно-широтшх разрезов модифицированной модели зонального ветра почас-ал, что:

а) полкой зеркальной симметрии ма-зду полушариями не наблюдается;'

б) кет абсолютной симметрии между сезонами: лето-зима, весна-осень; ^

в) среднемесячная зональная циркуляция описывается лишь несколькими глобальными структурами с ветрами одного знака;

г) в рассматриваемой области высот существует как собственные циркуляционные системы, так и системы, связанные с шшележааими и нижележащими слоями атмосферы.

Сравнение последней версии модели с ранее опубликованной позволяет сделать следующие выводы:

- климатическую модель зональной циркуляции для средних и высоких пирог мокло считать в основном завершенной; учет дополнительных экспериментальных данных для эти;: широтных областей значимых изменений не вносит;

- для низких йирот климатическая модель нуждается в уточнении из-за малого объема экспериментальных данных.

'Анализ основных составляющих сезонного хода зонального' ветра, среднегодовых значений, годовых и полугодовых амплитуд и фаз позволил выявить ряд закономерностей:

а) наличие значимого среднегодового преобладающего ветра;

б) величина амплитуд годовых и полугодовых гармоник в нижней термосфере приблизительно одинаковы; ниже уровня мезо-паузы величина амплитуды Iодовой гармоники почти в 5 раз боль-ее величины амплитуды годовой гармоники.

По экспериментальным данным о меридиональном ветре построена среднезонвльная модель меридионального ветра для всех

месяцев года Северного и КЧного полушария. На рис. '?. в качестве иллюстрации приведены высотио-шротше разрезы меридионального ветра для января и июля. Анализ построенной модели и моделей - предшественников (модель Гропса ] , модель Мвнсона [4 J позволяет выявить ряд закономерностей:

- во всех трех моделях меридиональная циркуляция на высотах мерхней меэосфери-нияней териосферы описывается лишь несколькими глобальными структурами с ветрами одного знака;

- б области высот 70-110 км существуют как собственные циркуляционные системы, и системы, связанные с выиележс-гаими и нижележащими слоями атмосферы;

- змпиричоскап модель показала, что полной зеркальной симметрии ие*пу полушариями, с учетом знака параметра 1Гор:;олнса. не наблюдается - 1:етров:;е структуры Северного и Ккного полу-ичрий отличаются и по интенсивности, и по расположению; вг....-чина этих различий выходит за пределы ошибок построения модели;

- нет сбсолятной симметрии изжду сезонами: лето-зимч, весна-осень; причиной отого является сущеитьованне глобальных структур среднегодовых меридиональных ветров.

На рис. 16 предстлвлсны высотные про-фили средне годового меридионального ветра по данным модели н по экспериментальным данным.

Анализ поведения основных составляющих сезонного хода меридионального ветре выявил следующие закономерности:

а) сильный среднегодовой преобладавший ветер, аскшетрич-ннП относительно енватера;

б) основной зклад в сезонный ход меридионального ветра дает годовая гармоника, однако в отдельных высотно-гиротных областях в сезонном ходе могут доминировать как преобладавший

1, КМ

-НО

уоо

90

ео

70 •но

-100

90

80

90'ш. СО 30 о 30 60 ЭОюш.

ВцоотНо-иирэтная структура меридионального аетра (у/с) (положительное направление - на север); а) январь, б) июль

Рис. 2

ветер, тал и полугодовая гармоника.

Третья глава "Полусмпирические модели температуры и вертикального ветра области мезопаузы/нижнеП термосферн'' посвящена построении полуэмпирических моделей путем расчета полей температуры и вертикального ветра по построенным в главе 2 эмпирическим моделям зонального и меридионального ветра.

В отой главе по денкнм о вертикальной структуре поля зонального ветра, используя уравнения термического ветра и уравнение етзтики, определяется итротнал структура поля температуры.

Для определения виеотно-сироиюЯ структуру поля температуры бмло использовало, после-масштабного анализа, следующее выражение, полученное методом возмущений:

-±aäs Э. 1/*У< .

Н2о W Э2 6 Но '

где .

H0 = ^j-2> 1 (2) - средн-иЯ профиль температуры; Н, 3 7? (2, <9.1 - малое отклонение от То {?.), VS-jjjf^j • //=> coJ О , ¿> = <7 gl , а - радиуо Земли, U('i,0) - скорость

зонального ветре, ß - кепчрота, 'О - частота прошения ?гмчи. Расчет по формуле (I) проводился конечъо-разноепшм методом; в качестве граничного условия эадавалпео температурит профили на 10° с.п. и 10° o.a. по годе.«! Флсжткга £§3 . Б низких широтах осуществляюсь :"Чтерпо;;г""!.7 зидосихП температуры путем аппроксимации c:ij отно ~о хода ¥омпаратуры_ка квулсЯ гксоте тригонометрическим голигомом из ,:ггги тлгпог.

" Рассчитанная ерсаиеисгмнлп KOE.er.i- гэ.чясратуг1*- ера ста-» вается с известными эмпирическими иоделлмч: модель э Грог, с а

[_ Л ] и моделью Флеминга[ Б] . Значения температур» по всем трем моделям отличаются друг от друга не бочег-, чем но 10-15 %. Это отличие объясняется несколькими причинами. Во-первых. из ракетных данных, на основе которых построены модели Гровса и Флеминга на высотах 70-110 км, практически невозможно выделить вклад приливов в термический режим исследуемой области. Известно, что этот вклад молет достигать 20 % абсолютных значений темперагуры. Во-вторых, значения температуры рассчитанной в настоящей работе модели получены из уравнений статики и термического ветра, что также может быть причиной Отклонения вычисленных значений температуры от реально существующих.

СледупшиГ. раздел »той главы по с пялен расчету вертикаль- • пых движений по данным модели меридионального гетра путем численного интегрирования уравнения неразрывности сверху вниз. В качестве верхнего граничного условия задается искусственное услоиие: вертикальная скорость = 0 на высоте £ - ПСк. .

В результате расчетов получены среднемесячные шсстно-иирстиые разрезы вертикального ветра для Северного и Гйного полушарий. Анализ этих разрезоь показал, что ка высотах ТО-ПО км существуют •крупномасштабные структуры посхоляцпх и нисходящих течений, чередующихся по сироте. Это свидетельствует с существовании глобгтмш:« гч« е;с циркуляции, кпк прямых, так и обрат««. Особый интерес представляет среднегодовой вертикальный ветер, который икпзшзлется отлишпм от нуля. Значения скоростей среднегодовых вертикалы«« движений прег^схо-аят ог.ибпи вычислений.

Чгтпг; тяя "лава '"Источник;! и стоки тепля и импульсе области мср-лпаури-ниччгй тгрмосфери". В от">й ¡■¡■¡■•.г додается ло-гыткн ь роль различных источников тепли и импульса,

генерирующих ветре ше структуры, полученные по окопериментвль-ннм пшшым.

Г-а л а не зонального импульса и баланс тепла можно описать простейшими диагностически!.™ соотношениями:

21ГоЫсазв'Х (2)

где тГо - скорость меридионального ветра, 'Та - температура, р - плотность, со - угловая скорость вращения Земли, гЛ - вертикалы»1'? ветер, Ср - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, £ - приток тепла к ед.массы за счет неадиабатических процессов (радиационные,химические),

2 - высота над поверхностью Земли, <9 - ксширета.Х -ускорение, обусловленное взаимодействием со средним потоком волн различного типа (приливы, ВГВ) и турбулентными процессами, <3 - приток тепла за счет взаимодействия волна-средпий поток и за счет турбулентных процессов. Левые части уравнений (2)-(3) рассчитывались по данным модели, представленной в-главах 2 и 3. Правые части этих уравнений рассчитывались путем численной реализации теоретической модели Миа-хары £6"] , учитывающей взаимодействие БГВ-средний поток, полусуточный г.рилив-средний поток, суточный прилив - средний поток. В качестве ВГВ рассматривается спектр из двух волн с фазовыми скоростями ~ 16 м/с и горизонтальней длиной волны 200 км. В теоретической модели учитывается также эффект мелкомасштабной турбулентности. Результаты расчетов и по эмпирической модели, и по теоретической представлены в виде внсотно-ииротных разрезов для января и октября. В результате сравнения высотчо-ииротных разрезов импульса получены следую-

- к -

мне результаты:

а) уровня «езопсузы шестно-шротная структура притоке« импульса 'п внсских средних сиротах ссязань с взаимодействием ШТЗ-средпий поток;

б) низких широтах (экватор не рассматривается) по результатам шпиричеспой модели содержится меньше структур, чем Л'о дает теоретическая модель. Однако, ото мс.чот быть связано кик с недостатком эмпирических данных, так и с упрсиенной схемой взаимодействия приливных волн со средним потоком;

и

в) ни одна из теоретических моделей не мокет объяснить структуры импульса шне мезопаугы а средних и еисокнх широтах.

Построенная среднемесячная эмпирическая модель меридионального ветрп (см.глава 2) позволяет рассчитать шсотно-Ечротную структуру притоков и стоков импульса для всех месяцев года, что дает возможность выделить основные составляющие сезонного хода притоков и стоков импульса: среднегодоьое ьняче-® '

пие, годовые и полугодовые амплитуды.» фазы. Анализ основных составлявших сезонного хода притоков и стоков шлтульса позволил сделать ьыьод о существовании 'глобальных среднегодовых притоков и стоков импульса на высотах. 70-110 км.

Анализ высотно-широтных разрезов притоков и стоков тепла позволил сделать следующие выводы:

а) среднемесячный прпток и сток тепла имеет ячеистую структуру; . .

б) взаимодействие ВГВ-средний поток может обеспечить кченс-, тую структуру в высоких и средних сиротах ниже 50 км;

в) в низких сиротах этот атфект может быть связан с диссипацией прилииных волн;

г) наиболее вероятный механизмом для объяснения полученной картины нагревания и охлаждения в обоих полушариях выше 90 км

для ы/сокпх !! орелн-.'.х шпрот мотет оказаться дпвергсктая потока тепло, обусловленная взаимодействием распсоетраняг/::;'.*ся плэнетврних кож со сродним потоке!!. Учет т«ки.< пстсчк.:коч тепла, как радиоаяочннЯ и химический, п та:с;-е реттэ'Ч)* ро-лссеского трения и иьитонсвского внхолаяивлнкя руиесгценных ирусненай не сносят.

Построенная в глечн; 3 по^ампир^ческая среднемесячная модель вертикального ветра позволяет рассчитать ль'сотно-широтную структуру притоков и. стоков тепла для всех месяцев года, что дает возможность вызолить основные составляющие сезонного ходя притоков и стоков тепла на высотах 70-110 к«. В результате г.ц.-.лиза основных составлгпсшэт сезонного хода источников п стоков тепла можно сделать г.мвоп. о наличии на высотах верхней ¡дезосфррп - никкей термосферн гло<5ольгелс среднегодовых притоков и стоков'тепла. Этот результат ни одна из известных в настоящее время теоретических моделей объяснить не в состоянии.

Осчо!<н'де результаты гоботы

Впервые на основе единого гпучно-г.-.гатолпчсского г.оихода создан комплекс динамических моделей циркуляционного и термического режима области верхней мезос^еры-ннчне!! тсрмосферп Л ¡¡у Северного и ¡О-тного гголусарпй, анализ которых позволил установить следующие закономерности:

- в области высот верхней 1/езос$еть'-нигятй термосфегн ъ обеих полупариях иуяествутт крупномоептебныа циркуляционные структуры, характерные для каткого езена года, причем некоторые из стих структур связ.м-н со сТ[ уктурами в »{«»еле^ачих И РМ!КМНГ*вПИХ СТОЯХ, О ЧГ-К'-.ТОрГ^ ЯГЯЯРТСЯ СО^СГ!-пЧК1-Л-И ч;я р в с с г' п т г и г а г г * о р г.; - -ч. с т'-;;

О

- полкой зеркальной симметрии между полушариями как д.^ зонального ветра, так и для меридионального ветра (с учетом знака) не наблюдается;

- нет абсолютной симметрии меяду соответствующими сезонами (зима-лето, весна-осень). Причиной этого является существование глобальных структур среднегодовых ветров, как зональной составляющей, так и меридиональной;

- на высотах 70-110 км существуют крупномасштабные структуры восходящих и нисходящих течений, чередующихся по широте. Эти течения свидетельствуют о существовании глобальных ячеек циркуляции, как прямых, так и обратных;

- на высотах 70-Г.0 кч существуют глобальные структуры среднегодового вертикального ветра;

- формирование структур притоков и стоков тепла и импульса в средних и высоких широтах обоих полушарий ниже уровня меэопаузы (90 км) связано с взаимодействием ВГВ со средним потоком;

- п низких широтах формирование структур притоков и стоков тепла и импульса, в основном, определяется взаимодействием приливов со средним потоком;

- существование, глобальных структур притоков и стокот, тепла вше .0 км в высоких и средних ¡сиротах невозможно объяснить ни взаимодействуем г V: со средним потоком, ни диссипацией приливов;

- на высотах 70-110 км существуют глобальные структуры среднегодовых притоков и стоков тепла и импульса.

Списку робот, опубликованных пп тгме писсертании

I. Иортнягкн Ю.П., Соловьева Т.В. Модель глобальной циркуляции р области мезопэузы-нигатеЯ термосферы // 4 Всесоюзное с."'гг•'яни'-1 г.о динамике г. верхней атмосфере: Тез.докл. -

Обнинск, 1982. - С. 5.

2. Портнягин R.H., Соловьева Т.П. О регулярных вертикальных движениях .-< области мезопаузн-ннжнзй термос-;.еры // Геомагнетизм и агрономия. - 1982. - Т. 22, № 2. - С. 225-232.

3. Кайдалов О.В., Соловьева Т.В. О генерации и распространении быстрых внутренних гравитационных полы // Геомагнетизм и аэрономия. - 198.3. » Т. 23, )Ь 6. - С. 1032-1034.

4. Портнягин Ю.И., Соловьева Т.В. Васотно-широтная структура поля температуры в области мезопэузы-нижней термосферы // Геомагнетизм и агрономия. - IS84. - Т.24, № I.' - С. 151 -

. 154. ' •

5. К-Лдадов Q.B., Соловьева Т.В. Внутренние гравитационные волны в реальной атмо^ере //Изв. ЛИ СССР. Сер. С-из.атм. и океана. - 1984.'- Т. 20, Р 4. - С. 255-251.

6. Портнягин ЮЛ5., Соловьева-Т.В. Высотно-широтиая етрукт^а полей меридионального и Вертикального ветра в области меэолаузычшжней термо^еры //.Метеорология и гидрология. - 1965. - № 9. - С. 25-30.

7. Tortayogin Yu;, Svetosorova T..V., Solovjeva T.V. On macroturbulence in tha lower therttcnphere and lts role in the mean clrculatioij mintenonce // 5 th General Asoenibly 1ЛСА/1АШ?: Abstracta. - Prague, 1985. - P.441. •

8. Портнягин D.It., Светогорова JI.B., Соловьева Т. В. 0 макротурбулентности в нитей термосфере и ее роль в формировании средней циркуляции // 5 Всесоюзное совещание по исследованию динамических процессов в верхней атмосфере:

Тез. докл. - Обнинск, 1935. - С.53.

'j. Portnyagin Yu.I., Solovjeva T.V. A global mcdel оt circulation and, température for the upper meaoaphera-lowar thermos phere région //.Adv. Space Пев. - 19G7. - V.7, N10. -P.159-162.

10. Miyahara S., Portnyagin Yu.I., Porbea J.U., Solovjeva T.V. Kean zcnal accélération and heating of the 70- to 100 km région // J.Geophys.Ree. - 1991. - V.96, И A2. - P. 12251238.

. II. Портнягин Ю.И., Соловьев«? T. В. Полу эмпирическая среднезо-нальная модель температуры для области мезопаузы-нижней термосферы (70-110 км) // Метеорология и гидрология. -1991, fi 6. - С. 42-47.

12. Портнягин Ю.И., Соловьева Т.В. Эмпирическая модель меридионального ветра области мезопаузы-нижней'термосферы. (Часть I. Среднемесячная эмпирическая модель) // Метеорология и гидрология. - 1992, i? 10. - С. 28-35.

13. Портнягин Ю.И., Соловьева Т.В! Эмпирическая модель меридионального вётра области мезопаузы-нижней терыосферы. (Часть 2. Еисотно-широтная структура основных компонентов .

"сезонного хода меридионального ветра) // Метеорология и гидрология. - 1992, № II. - С. 29-36.

Список цитируемой литературы

1. Koehulkov jfu.P. Obeerved wind and températures in the Southern hemisphare // Handbook for ЦАР. - 1985. - V. 16.-P.15-35.

2. Портнягин Ю.И. Эмпирическая модель зональной циркуляции на высотах 70-110 км // Метеорология и гидрология. - 1987,

JÎ 4. - С. 6-14.

3. Groves G.V. Seasonal and latitudinal modal of atmospheric structure between 30 and 120 Jan altitude // J.British Interplanet.Soc. - 1969. - V.22, H 1. - P.285-307.

4. Manson A.H., Meek C.E. ot al. Mean wind of the upper ipiddle atmosphere (60-110. ton). A global distribution frota radar cyotem (M.P. l.'oteor, VIIP) // Handbook for MAP. -1985. - V.16. - P.2?9-2ui3.

5. Piercing E.L., Chandra S., Shoeborl 11.R., Barnett J.J. Monthly mean global clinatology of temperature, wind, geo-potential height end pressure for 0-120 ton // NASA Technical Memorandum 100697. - 198e. - 85 p.

6. Miynbara S. A numerical simulation of the zonal mean circulation of the middle atnosphere including effects of <jolar diurnal tidal waves and internal gravity waves; slostice condition /'/ Holton J.R., I.'atouno T. Dynnmico of the middle atmoophere. - 1S84. - P.271-287.