CC BY
21
4. Земля. П. 5. Орбита и вращение Земли [Электронный ресурс] // Вики-педия. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%C7%E5%EC%EB%FF.
5. Приливы и отливы. П. 4-3 Деформация поверхности планеты под действием приливов и отливов, из статьи академика В.В. Шулейкина [Электронный ресурс] // Википедия. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/ %CF%F0%E8%EB%E8%E2_%E8_%EE%F2 %EB%E8%E2.
6. Харон - спутник [Электронный ресурс] // Википедия. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D5%E0%F0%EE%ED_%28%F1%EF%F3 2%ED%E8%EA%29.
7. Солнечная система [Электронный ресурс] // Википедия. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%EE%EB%ED%E5%F7%ED%E0%FF_ %F1%E8%F1%F2%E5%EC%E0.
МЕТОДИКА И ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ КАРТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА СВЯЗИ ГЕНЕЗИСА СЕРЕБРИСТЫХ ОБЛАКОВ С МЕТЕОРОЛОГИЕЙ ТРОПОСФЕРЫ
© Солодовник А.А.*, Журавлев П.Л.*
Северо-Казахстанский государственный университет, Республика Казахстан, г. Петропавловск
Исследуется влияние крупномасштабных тропосферных процессов на генезис серебристых облаков. Предложен объективный метод совместного картографического анализа комплекса метеоданных и результатов наземных и космических наблюдений мезосферных серебристых облаков. Применение метода к обработке данных сезона 2013 года позволило получить убедительные доказательства влияния некоторых форм тропосферной активности на образование полей низкоширотных серебристых облаков.
Ключевые слова МСО, облака, метеорология, мезосфера, тропосфера.
В течение нескольких сезонов видимости серебристых облаков из Петропавловска проводилось сопоставление данных их синоптических наблюдений с информацией о развитии метеорологических процессов в тропосфере обширного Урало-Сибирского региона. При этом, исходя из расположения пункта наблюдения, указанную область атмосферы можно считать подстилающим слоем для той части мезосферы, в которой отмечалось наличие серебристых облаков. Статистика результатов такого исследования,
* Доцент астрономии кафедры «Физика», кандидат физико-математических наук.
* Магистрант.
охватывающая период с 2007 по 2013 год, убедительно показывает о том, что такие крупномасштабные процессы как движение циклонов, специфические случаи движения холодных фронтов, формирование окклюзий и грозовых очагов способны активизировать образование мезосферных серебристых облаков (в дальнейшем - МСО) [1-3]. Более того на основании полученных выводов был разработан и успешно опробован на практике метод прогнозирования появления МСО в контролируемой области на основе анализа метеорологических прогнозов об образовании и движении циклонов и холодных фронтов [1].
Несмотря на определённый успех в решении поставленной задачи, мы полагаем необходимым получить свободные от всякого влияния субъективности результаты, наглядно свидетельствующие о правомерности полученных заключений. Конечно же, наилучшей наглядностью обладают изображения тех или иных событий и явлений. Исходя из такой предпосылки, мы предприняли исследование возможности совмещения изображений глобального поля МСО северного полушария и определённого типа метеокарт.
Рис. 1. Пример карты AIM глобального распределения полей МСО на дату 18 июня 2013 года
Ежесуточные изображения распределения полей МСО на фоне карты земной поверхности с центром в точке северного полюса доступны на сайте
миссии AIM (The Aeronomy of Ice in the Mesosphere) [4]. Их полезным свойством является наличие кроме координатной сетки очертаний крупнейших географических элементов (береговой линии материков и островов, рек, озёр и т.д.) (рис. 1).
Это значительно упрощает процесс наложения на эти изображение любых других карт, построенных в той же проекции. Конечно же, речь должна идти о метеорологических картах, содержащих максимальный объём полезной информации. Речь, в частности, идёт о распределении барических полей и важнейших метеорологических явлений: фронтов, грозовых очагов и так далее. Пример такой карты, служащей решению задачи метеорологического прогнозирования приведён на рис. 2.
При наложении двух типов карт, критерием точности являлось совпадение их координатных сеток и важнейших географических элементов. Рабочий процесс имел ряд промежуточных стадий. Так все изображения глобального поля МСО для повышения контраста переводились в монохромные (чёрно-белые). Синоптические карты, в свою очередь, трансформировались в негативный вид. При этом они подвергались изменению плотности отображающего слоя до полупрозрачного состояния с сохранением синоптической и метеорологической информации, координатной сетки, границ материков рек и озёр.
Рис. 2. Пример метеорологической карты на дату 18 июня 2013 года
Трудности наложения карт двух типов связаны с одновременным совмещением координатных сеток и материковых границ, что проблематично
из-за различия масштаба синоптических карт и спутниковых карт. Кроме того присутствуют дифференциальные различия масштабов вызванные использованием слегка отличающихся типов проекции. Качество результата совмещения проверялось совпадением таких картографических элементов как: островов, рек, озёр, береговой линии. Их расхождения на совмещённых изображениях оказались пренебрежимо малыми.
На рис. 3 приведён пример полученной таким способом синтетической карты. На полномасштабном изображении ситуации датируемой 18 июня 2013 года обнаруживается практически полное совпадение расположения низкоширотных структур глобального поля МСО с расположением системы активных образований, порождённых ярко выраженным циклоном. А именно облачное поле над севером Западной Сибири расположено впереди по ходу движения циклона и связанной с ним системы фронтов, подтверждая наше предположение о возможности формирования орографических (связанных с Уральским хребтом) низкоширотных полей серебристых облаков. Кроме того вблизи южной границы облачного поля присутствует грозовой очаг, связанный с развитием окклюзии. Такой результат получен впервые, в мировой практике.
Рис. 3. Результат наложения карт на дату 18 июня 2013 года
Рассмотрим ещё несколько сходных примеров. На рисунке 4 двум областям формирования серебристых облаков умеренных широт (Урал - Западная Сибирь и Центральная - Восточная Сибирь) соответствует положение двух обширных циклонов. Каждый из них имеет развитую систему фронтов. Особенностью циклона над Уралом является быстрое движение на восток через Уральский хребет. И связанное с этим возникновение поля МСО можно назвать в свете развиваемой нами концепции «классическим случаем».
Рис. 4. Результат наложения карт на дату 15 июня 2013 года
Рис. 5 демонстрирует движение антициклона к Новой Земле, который, выталкивает холодный фронт арктического циклона на Урал. Он, в итоге и породил наблюдавшиеся серебристые облака. Грозовые фронты над Средним Уралом и севером Западно-Сибирской равнины также связаны с этим циклоном.
Таким образом, на этих и многих других изученных нами синтетических изображениях уверенно прослеживается связь МСО с атмосферными явлениями. Там где отмечены серебристые облака умеренных широт, обязательно реализуется благоприятная метеорологическая ситуация - присутствуют активные циклоны, холодные фронты и грозовые очаги либо отмечается одновременное присутствие нескольких факторов одновременно.
Рис. 5. Результат наложения карт на дату 19 июня 2013 года
В отсутствии указанных выше благоприятных для образования низкоширотных серебристых облаков метеоусловий, МСО над подконтрольной территорией не возникают, это показывает пример синтетической карты на рис. 6. Однако и тут в левой верхней части (над Скандинавией и Новой Землёй) имеется поле МСО продвинутых к югу. Но и здесь они связаны с циклоном, центр которого расположен за пределом снимка, а система холодных фронтов, им порождённых, уверенно просматривается на большей территории Восточной Европы.
Рис. 6. Результат наложения карт на дату 2 июня 2013 года
Резюмируя, можно констатировать, что предложенный и реализованный нами метод совместного анализа данных космических наблюдений полей МСО и метеорологических карт оказался весьма продуктивным. Он подтверждает на уровне очевидности существование физической связи между образованием полей мезосферных серебристых облаков и процессами в тропосфере. Результативность метода будет проверена по данным наблюдений МСО в 2014 году, когда метеопроцессы в регионе радикально отличались от предыдущего сезона.
Список литературы:
1. Солодовник А.А., Журавлёв П.Л., Баукенов Б.М. Опыт прогнозирования появления МСО на основе анализа метеорологических данных // Материалы международной научно-практической конференции «Достижения и перспективы исследований небесных тел и Земли: фундаментальные, прикладные и научно-методические аспекты» 10.04.2014 г. - Петропавловск: СКГУ им. М. Козыбаева. - С. 62-68.
2. Солодовник А.А., Кудабаева Д.А., Сартин С.А., Бельченко В.Н. Метеорологические процессы в тропосфере земли и происхождение серебристых облаков // Вестник Актюбинского государственного педагогического института. - Актобе, 2010. - С. 109-114.
3. Солодовник А.А., Крючков В.Н., Кудабаева Д.А., Леонченко А.А. Серебристые облака: проблема образования и вопрос о дефинициях // Известия НАН РК. - 2011. - С. 105-110.
4. Миссия AIM [Электронный ресурс] // The Aeronomy of Ice in the Mesosphere. - Режим доступа: http://aim.hamptonu.edu/index.html.
ОБНАРУЖЕНИЕ ЛЕДЯНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ В МЕЗОСФЕРЕ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДЯНОГО ПАРА
© Солодовник А.А.*, Журавлев П.Л.*
Северо-Казахстанский государственный университет, Республика Казахстан, г. Петропавловск
Предложен метод, позволяющий выявлять наличие мезосферных серебристых облаков на основе анализа спутниковых профилей концентрации водяных паров и температуры. Проверка работоспособности метода на основе статистически значимого массива данных показала его высокую эффективность.
Ключевые слова МСО, облака, метеорология, мезосфера, тропосфера.
Изучение мезосферных серебристых облаков (далее МСО) с поверхности Земли может быть затруднено как погодными условиями, так и условиями их освещённости Солнцем (невозможно, например, наблюдать их днём или за пределами сумеречного сегмента ночью). Последнее обстоятельство ограничивает также эффективность наблюдений МСО и с помощью космической техники особенно при малых концентрациях аэрозольных частиц. Однако, как показывают наши исследования, проблема выявления присутствия ледяного аэрозоля и облачных форм в мезосфере решаема на основе анализа высотных профилей относительной концентрации водяных паров в атмосфере, получаемых методами космического зондирования.
Вертикальные профили относительной концентрации водяного пара и температуры получают с помощью аппаратуры спутника AIM (прибор SOFIE) на основе анализа полос поглощения водяного пара строить (рис. 1) [1].
Здесь по вертикальной оси показаны высотные отметки, а по горизонтали значения относительной концентрации (по отношению к концентрации молекул воздуха в миллионных долях) водяного пара и температуры соответственно. Горизонтальная красная линия на всех профилях показывает
* Доцент астрономии кафедры «Физика», кандидат физико-математических наук.
* Магистрант.
