Том 61, № 5 (2025)

В работе исследована устойчивость пространственно-периодического течения в модели с учетом придонного трения и бета-эффекта. В рамках линейного приближения получен критерий устойчивости течения в квазигеострофической модели с придонным трением. Для описания нелинейной устойчивости использован метод Галеркина с тремя базисными фурье-гармониками. Показано, что экспоненциальный рост линейных возмущений на нелинейной стадии развития сменяется режимом установления стационарных периодических возмущений. Развита линейная модель устойчивости периодического течения с совместным учетом придонного трения и бета-эффекта. Показано, что учет бета-эффекта приводит к развитию колебательной неустойчивости.

Приведены результаты экспериментов по настройке аэрозольного блока модели INMCM6 для корректного воспроизведения температурного отклика на вулканические выбросы сульфатного аэрозоля. Расчеты проводились с помощью модели Земной системы INMCM6 на период с 1979 по 1995 г., в течение которого произошли два взрывных извержения вулканов: Эль-Чичон в 1982 г. и Пинатубо в 1991 г. Временные ряды объемной концентрации и эффективного радиуса сульфатного стратосферного аэрозоля задавались согласно базе данных SADS v.3. На основе этих данных вычислялись оптические свойства сульфатных стратосферных аэрозолей (CCA), которые затем осреднялись для интервалов длин волн, используемых в радиационном блоке климатической модели INMCM6. В серии модельных ансамблевых экспериментов варьировались оптические свойства свойства CCA с целью наиболее реалистичного воспроизведения температурного отклика климатической системы на вулканическое воздействие – похолодания вблизи поверхности и нагрева воздуха в стратосфере. Если не учитывать поглощение длинноволновой радиации CCA, то в результате настройки коротковолновых оптических параметров CCA удалось с хорошей точностью (при сравнении с данными реанализа ERA5) воспроизвести временной ход глобальной оптической толщины CCA, амплитуды потепления нижней стратосферы и похолодания нижней тропосферы. Выявлено, что в модели INMCM наибольшее влияние на величину стратосферного потепления оказывает поглощение CCA коротковолновой радиации на длинах волн 1–2 мкм.

На примере катастрофического конвективного шторма, произошедшего в Москве и области 20 июня 2024 г., проведено исследование эволюции потенциального вихря и спиральности по информации сначала глобальной гидродинамической модели, а затем негидростатической мезомасштабной модели. Сравнение модельных данных с информацией метеорологических радиолокаторов показало, что аномалия потенциального вихря синоптического масштаба может служить индикатором существования конвекции. Однако для уточнения времени и места возникновения и развития активной конвекции необходимо исследование на основе информации мезомасштабной негидростатической модели. В условиях конвекции поле мезомасштабного потенциального вихря в тропосфере в бароклинной зоне представляет из себя горизонтально ориентированные диполи положительных и отрицательных аномалий. Интегральная спиральность (0–3 км) в зоне активных фронтов также имеет дипольную структуру, причем сравнение с объективным фронтальным анализом показало, что отрицательная спиральность присутствует в зоне холодных фронтов, положительная – в зоне теплых. В зоне активной конвекции вблизи конвективного восходящего потока структура спиральности, рассчитанной по вертикальной составляющей завихренности, представляет из себя вихревые диполи – циклонически и антициклонически направленные вихри, причем в этой зоне такие же диполи образуются в структуре мезомасштабного потенциального вихря. Учитывая возникновение положительной обратной связи между мезомасштабным потенциальным вихрем и спиральностью в бароклинной зоне, предлагается использовать произведение градиента интегральной спиральности в слое от 0 до 3 км и градиента мезомасштабного потенциального вихря в средней тропосфере для определения зон возникновения опасных конвективных явлений – гроз, шквалов, сильных осадков.

Проанализированы спектральные характеристики данных длительных измерений поверхностных морских волн у берега острова Сахалин донными станциями. Формы частотных спектров диапазона ветровых волн демонстрируют большое разнообразие и изменчивость. Определена частота повторяемости волновых условий в терминах параметров ширины частотного спектра и нелинейности волн с учетом изменения безразмерного параметра глубины в точке измерения. Показано существенное уменьшение вероятности возникновения высоких волн с ростом ширины спектра, а также с увеличением отношения характерной амплитуды волн к глубине или с ростом параметра Уреслла. Наиболее четко результат проявляется при оценке ширины спектра через параметр Годы.

Динамика стратосферы и ее изменчивость играют одну из ключевых ролей в задачах прогноза погоды на субсезонном масштабе в зимний период в Северном полушарии. Наиболее ярко стратосферное влияние на тропосферную динамику проявляется во время внезапных стратосферных потеплений (ВСП), когда во многих случаях можно проследить распространение динамических возмущений из стратосферы в нижележащую тропосферу, вплоть до поверхности Земли. Поэтому более полное понимание формирования событий ВСП поможет уточнить прогноз аномалий синоптической активности с заблаговременностью от 10 до 30 сут. В работе на данных идеализированного численного моделирования проведен анализ различий в характеристиках стратосферного полярного вихря (СПВ), таких как интенсивность и частота повторяемости ВСП, при различных фазах Эль-Нинью – Южного колебания (ЭНЮК). Результаты исследования позволили объяснить механизмы формирования данных различий и показать, что предсказуемость ВСП в условиях Эль-Нинью выше, чем в условиях Ла-Нинья.

Представляется обзор результатов экспериментальных и теоретических исследований распространения в пограничном слое атмосферы акустических волн, создаваемых импульсными точечными источниками различной природы. Рассмотрено влияние молекулярно-кинетических механизмов дисперсии звука, теплопроводности и вязкости, атмосферной турбулентности и температурной инверсии, атмосферных аэрозолей и ветра в приземном слое атмосферы на расширение фронтовой области и изменение формы распространяющихся в нем акустических сигналов. Показана необходимость поиска механизма, обуславливающего расширение фронтовой области волны по закону энергетического подобия.