Научная статья на тему 'Влагосодержание тропосферы над пунктом наблюдения Усть-Баргузин'

Влагосодержание тропосферы над пунктом наблюдения Усть-Баргузин Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
153
27
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ / ВЕРТИКАЛЬНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ / ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ / ТРОПОСФЕРНАЯ ЗАДЕРЖКА / ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ / METEOROLOGICAL DATA / VERTICAL SOUNDING OF THE ATMOSPHERE / REFRACTIVE INDEX / TROPOSPHERIC DELAY / MOISTURE CONTENT

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Дембелов Михаил Георгиевич, Овдин Михаил Евгеньевич

Исследуется влагосодержание тропосферы над пунктом наблюдения Усть-Баргузин в период с 2013 по 2017 г. Для изучения влагосодержания тропосферы используются данные приземных метеорологических измерений, а также вертикальных атмосферных профилирований, выполненных методами радиозондирования и спутниковой локации полярно-орбитальной системы NOAA. Результаты вертикальных профилирований позволяют получать метеорологические данные на разных высотных уровнях. Выявлена регрессия зависимости значений средневзвешенной температуры по упругости водяного пара от значений приземной температуры воздуха для пункта Усть-Баргузин по данным зондирований за 2013-2017 гг. Рассчитываются параметры полной тропосферной зенитной задержки, которая является суммой «сухой», или гидростатической, и«влажной» компонент. По значениям последней определяется количество суммарного водяного пара и количество потенциально возможной осаждаемой воды над пунктом наблюдения. Рассмотрена возможность получения исходных данных для создания новых численных моделей тропосферной зенитной задержки и суммарного осаждаемого водяного пара для задач метеорологии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Дембелов Михаил Георгиевич, Овдин Михаил Евгеньевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Moisture Content of the Troposphere Above the Observation Point Ust-Barguzin

The moisture content of the troposphere above the point of observation of Ust-Barguzin in the period from 2013 to 2017 is considered. To study the moisture content of the troposphere, the data of surface meteorological measurements as well as vertical atmospheric profiling carried out by radiosonde and satellite soundings of the NOAA polar-orbital system are used. Results of vertical profiling allow obtaining meteorological data at different altitude levels. The regression of the dependence of the values of the weighted «mean temperature” on the aqueous tension on the values of the surface air temperature for Ust-Barguzin according to soundings for 2013-2017 is revealed. The parameters of the total zenith tropospheric delay (ZTD) which is the sum of «dry» or hydrostatic (ZHD) and «wet» (ZWD) components are calculated. The values of ZWD determine the amount of integrated water vapor (IWV) and the amount of potentially precipitated water (PW) above the observation point. The possibility of obtaining initial data for creating new numerical models of zenith tropospheric delay and integrated precipitated water vapor for meteorological problems is considered.

Текст научной работы на тему «Влагосодержание тропосферы над пунктом наблюдения Усть-Баргузин»

Онлайн-доступ к журналу: http://izvestiageo.isu.ru/ru/index.html

Серия «Науки о Земле»

2019. Т. 27. С. 32-45

Иркутского государственного университета

И З В Е С Т И Я

УДК 551.510.52+556.123

Б01 https://doi.org/10.26516/2073-3402.2019.27.32

Влагосодержание тропосферы над пунктом наблюдения Усть-Баргузин

М. Г. Дембелов

Институт физического материаловедения СО РАН, г. Улан-Удэ

М. Е. Овдин

Институт физического материаловедения СО РАН, г. Улан-Удэ

Объединенная дирекция Баргузинского государственного природного биосферного заповедника и Забайкальского национального парка, пос. Усть-Баргузин

Аннотация. Исследуется влагосодержание тропосферы над пунктом наблюдения Усть-Баргузин в период с 2013 по 2017 г. Для изучения влагосодержания тропосферы используются данные приземных метеорологических измерений, а также вертикальных атмосферных профилирований, выполненных методами радиозондирования и спутниковой локации полярно-орбитальной системы МОЛЛ. Результаты вертикальных профилирований позволяют получать метеорологические данные на разных высотных уровнях. Выявлена регрессия зависимости значений средневзвешенной температуры по упругости водяного пара от значений приземной температуры воздуха для пункта Усть-Баргузин по данным зондирований за 2013-2017 гг. Рассчитываются параметры полной тропосферной зенитной задержки, которая является суммой «сухой», или гидростатической, и «влажной» компонент. По значениям последней определяется количество суммарного водяного пара и количество потенциально возможной осаждаемой воды над пунктом наблюдения. Рассмотрена возможность получения исходных данных для создания новых численных моделей тропосферной зенитной задержки и суммарного осаждаемого водяного пара для задач метеорологии.

Ключевые слова: метеорологические данные, вертикальное зондирование атмосферы, показатель преломления, тропосферная задержка, влагосодержание.

Для цитирования: Дембелов М. Г., Овдин М. Е. Влагосодержание тропосферы над пунктом наблюдения Усть-Баргузин // Известия Иркутского государственного университета. Серия Науки о Земле. 2019. Т. 27. С. 32-45. https://doi.org/10.26516/2073-3402.2019.27.32

Введение

В последние два десятилетия наблюдается заметное сокращение атмосферных осадков на территории Северного Китая, Монголии и Забайкалья [Атмосферные блокинги в Западной ... , 2018]. В течение данного периода отмечается пониженный уровень водостока р. Селенги, основного поставщика водной массы в оз. Байкал, а также повышенный уровень пожарной опасности в лесных массивах. Одной из причин такого явления может быть следствие глобального изменения климата. Цель исследования заключается в определении годовой динамики уровня влагосодержания тропосферы над

пос. Усть-Баргузин как ключевым пунктом наблюдения на территории Забайкальского национального парка на основе метеорологических данных.

Большое внимание в данной работе уделено полному содержанию атмосферного водяного пара, который играет важную роль в качестве основного климатического параметра в динамике тепловых процессов в атмосферных и гидрологических циклах в локальном и глобальном масштабах. Сложное распределение облаков и дождевых осадков обусловлено быстрой изменчивостью содержания водяного пара в нижней части атмосферы. Температура и влажность, как правило, немонотонно изменяются с высотой. Количественная оценка содержания атмосферного водяного пара определяется в суточном ходе по параметру влажной тропосферной зенитной задержки (ZWD). Параметр ZWD можно выделить из полной тропосферной зенитной задержки (ZTD), учитывая дополнительно только барометрические данные в пункте наблюдения. В летнее время при высоком влагосодержании и высокой температуре воздуха значения ZWD принимают максимальные и наиболее вариабельные значения [Хуторова, Хуторов, Тептин, 2018]. Количество водяного пара в атмосфере над пунктом наблюдения определяется в виде вертикально интегрированной массы водяного пара в расчете на единицу площади (IWV). Соответствующая параметру IWV осаждаемая вода определяется в виде колонки жидкой воды (PW, мм) [Диагностика содержания атмосферного ... , 2015; Bevis, Businger, Chriswell, 1994].

В районе пос. Усть-Баргузин под эгидой Аэрологической службы Росгидромета выполняются в целом регулярные запуски метеорологических зондов на высоту до 40 км. Отметим, что запуски метеозондов иногда происходят через продолжительные технические перерывы. Так, отсутствие данных по радиозондированиям в Усть-Баргузине наблюдалось с 28 мая 2017 г. по 28 февраля 2018 г. В настоящее время радиозонды остаются наиболее достоверным средством получения метеорологических данных в условном вертикальном столбе. Новым альтернативным методом получения вертикальных метеоданных является использование современного инструментального комплекса ATOVS на базе полярно-орбитальных спутников NOAA. Для определения высотных изменений давления, температуры и упругости водяного пара практически в любой точке планеты появилась возможность применения новых космических технологий [Кашкин, 2013; Кашкин, Владимиров, Клыков, 2014].

Индекс рефракции и тропосферная зенитная задержка

При использовании высокоточных спутниковых навигационных систем (GPS, ГЛОНАСС, GALILEO) обнаруживаются погрешности позиционирования, связанные с задержкой навигационных сигналов в ионосфере, стратосфере, тропопаузе и тропосфере. Задержка сигналов в нижней части атмосферы, которая является нейтральной, называется тропосферной задержкой. В случае зенитного направления сигнала задержка называется тропосферной зенитной задержкой (ZTD). Скорость распространения сигнала c зависит от коэффициента преломления среды n в нейтральной атмосфере: c = c0/n , где c0 - скорость света в вакууме.

Индекс рефракции в тропосфере (N) подчиняется закону аддитивности и записывается в виде суммы «сухой» и «влажной» компонент [Smith, Wein-traub, 1953]:

N = (n-1) -106 = T P + Tke = Ndry + Nwet , (1)

где n - коэффициент преломления; k1 = 77,6 - первая рефракционная константа, K/мбар (1 мбар = 102 Н/м2); k2 = 3,73 105 - вторая рефракционная константа, К2/мбар; T - абсолютная температура, К; p - атмосферное давление, мбар; e - упругость водяного пара, мбар. Здесь NDRY = p - индекс

рефракции для сухого воздуха, зависящий от изменений температуры и дав-

3,73 -105

ления воздуха, NWET =——— e - индекс рефракции для водяного пара. На

рисунке 1 показан годовой ход приземных параметров N, NDRY и NWET для пос. Усть-Баргузин за 2017 г. «Влажная» компонента NWET вносит существенно меньший вклад в определение индекса рефракции (коэффициент преломления), особенно в зимний период. «Сухая» компонента NDRY составляет значительную часть индекса рефракции.

Рис. 1. Значения Ы, Ытг и Ытт по месяцам 2017 г. для пос. Усть-Баргузин

Формула (1) определяет индекс рефракции Ы, если известны температура, давление и упругость водяного пара в пункте наблюдения. Из формулы для N следует, что 2ТВ также является суммой «сухой» (ZHD) и «влажной» (ZWD) составляющих. Полная задержка пути сигнала от ОР8-спутника до приемной антенны равна разности геометрического расстояния и реального пути сигнала в атмосфере: ZTD = ^ n(h)dh — ^ dh . Следователь-

Атмосф Вакуум

но, компоненты зенитной задержки могут быть получены посредством интегрирования по вертикальному профилю соответствующих индексов рефракции:

¥

1НБ = 10—б J МВЕГ (И)сСИ , (2)

¥

ZWD = 10—б JМшт (И)сСИ , (3)

ь

где Из - высота расположения пункта наблюдения над уровнем моря, МШ¥,

- зависимые от высоты индексы рефракции сухого воздуха и водяного

пара. Отметим, что интегрирование для водяного пара может быть ограничено верхней частью тропосферы, т. е. примерно до 11 000-12 000 м, а для сухого воздуха интегрирование может быть продолжено в область тропопаузы и нижней стратосферы.

Для расчета параметров ZHD и ZWD по приземным метеоданным наиболее точной и обоснованной является модель Саастамоинена [8аа81ашотеп, 1972]:

zнD=0002277Р, (4)

ZWD =

I )

0,002277е 1255

1 ^ Из ) , т

■ + 0,05

(5)

Здесь f (ф,Из) = 1 — 0,002ббео82ф — 0,00028^ , где ф - географическая широта расположения приемника в градусах; - высота приемника над уровнем моря, км. Для пункта Усть-Баргузин знаменатель f (ф, Из) в формулах (4) и (5) равен приблизительно 1,0005, и в расчетах ZHD и ZWD этим множителем можно пренебречь.

Суммарный водяной пар и осаждаемая вода в тропосфере

Текущее значение «сухой» компоненты ZHD может быть достаточно точно рассчитано с использованием значений приземного давления по формуле (4), учитывая приближение f (ф,Из) » 1. При обработке первичных измеренных ОР8-данных учитываются поправки, связанные с неоднородностью нижней части атмосферы в виде тропосферной зенитной задержки ZTD [Каш-кин, 2013]. В этом случае для выявления текущего значения «влажной» составляющей ZWD достаточно вычесть значение «сухой» компоненты из измеренного значения ZTD: ZWD = ZTD — ZHD . При наличии приземных метеорологических данных значение ZWD рассчитывается непосредственно по формуле (5). В качестве примера на рис. 2 показаны графики годовых изменений полной тропосферной зенитной задержки ZTD и ее компонент ZHD и ZWD, рассчитанных для пункта наблюдения Усть-Баргузин за 2017 г.

и

Рис. 2. Годовой ход рассчитанных по метеоданным значений ZTD, ZHD и ZWD для пункта наблюдения Усть-Баргузин за 2017 г.

Выражение NW

3,73 -105

мулу (3) для параметра ZWD:

-e , входящее в формулу (1), вставим в фор-

¥

ZWD = 10-6k2 f ^dh .

e

T2

(6)

В работах [Диагностика содержания атмосферного ... , 2015; GPS meteorology: remote ... , 1992; Geodesy by radio interferometery ... , 1985], посвященных тематике влагосодержания, описывается параметр средневзвешенной температуры по упругости водяного пара Tm над пунктом наблюдения:

f-dh

J T

T =-

f F dh

(7)

Для нормальных атмосферных условий, учитывая формулу (7) и соот-

e

ношение

Pwv ■t

-RW, где pWV - плотность водяного пара, кг/м , RW » 4,6 -

газовая постоянная для водяного пара, ДжК- кг- , формулу (6) можно записать в виде

ZWD = 10-6 RJWV

T

W

(8)

¥

Здесь IWV = f pWVdh - суммарный водяной пар в килограммах в расчете на

единицу площади. Осаждаемая вода определяется в виде колонки жидкой

h

S

S

S

h

воды PW, м. Имеет место соотношение PW = 1ЖУ / р, где р - плотность жидкой воды, кг/м3.

Формула (8) дает возможность определять над пунктом наблюдения суммарный водяной пар (IWУ), а также потенциальный уровень осаждаемой воды в тропосфере (РЖ). В теплое время года количество суммарного водяного пара имеет максимальное значение в тропосфере. Измеряемые величины ZTD практически пропорциональны в летнее время уровню влагосодер-жания над пунктом наблюдения. Поэтому имеется возможность использования в задачах метеорологии значений тропосферной задержки, получаемых в результате обработки первичных данных постоянных ОР8/ГЛОНАСС-измерений, для изучения вариативности влагосодержания нижней части атмосферы.

Вертикальные профили температуры воздуха

Наиболее громоздким при нахождении значений суммарного водяного пара IWУ по данным «влажной» компоненты тропосферной задержки является нахождение значений средневзвешенной температуры по упругости водяного пара по приземным данным температуры воздуха. Для расчета по формуле (7) необходимо знание данных по температуре и упругости водяного пара в вертикальном столбе.

Помимо запусков метеозондов для определения вертикальных профилей температуры, давления и относительной влажности воздуха в настоящее время активно используются современные космические технологии с помощью инструментального комплекса АТОУ8 на полярно-орбитальных спутниках КОЛА [Кашкин, 2013; Кашкин, Владимиров, Клыков, 2014]. При отсутствии облачности сканирующий спектрофотометр, входящий в комплекс ЛТОУ8, позволяет определять профили метеорологических данных до высоты 40 км над поверхностью Земли (http://ready.arl.noaa.gov).

На рисунке 3 а, б показаны сравнительные графики измеренных вертикальных профилей температуры, полученных для разных сезонных условий над пунктом наблюдения Усть-Баргузин по данным запусков радиозондов Аэрологической службой Росгидромета и по данным зондирования спутниками КОЛА. Наблюдается достаточно хорошее соответствие полученных результатов, которые могут быть использованы для целей определения рефракционных параметров тропосферы.

На рисунке 4 приведены линейная (Гт = 43 + 0,83-T) и квадратичная ^п, = 431 - 2,05- T + 0,0053-^) регрессии соотношений приземной температуры (T) и средневзвешенной температуры ^П) по упругости водяного пара. Регрессии выявлены по данным 2715 вертикальных зондирований атмосферы за период с 2013 по 2017 г. и рассчитаны по формуле (7) для пос. Усть-Баргузин. Показано, что средневзвешенная температура до высоты нижней части стратосферы может быть определена по данным приземной температуры воздуха.

Рис. 3. Сравнения высотных температурных профилей, полученных методами радиозондирования и спутникового зондирования КОЛА б марта (а) и б июня 2018 г. (б)

т, к

Рис. 4. Соотношение параметров T и Tm, выявленных по данным метеорологических зондирований над пос. Усть-Баргузин с 2013 по 2017 г.

Численные результаты

Используя метеорологические данные для пункта наблюдения Усть-Баргузин, находящиеся в свободном доступе в сети интернет (http://www.rp5.ru), мы выполнили расчеты полной тропосферной зенитной задержки ZTD, а также ее «сухой» ZHD и «влажной» ZWD компонент по

Известия Иркутского государственного университета Серия «Науки о Земле». 2019. Т. 27. С. 32-45

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

формулам Саастамоинена (4)-(5) за 2013-2017 гг. Для определения суммарного водяного пара по формуле (8) использовались рассчитанные регрессии для средневзвешенной температуры по упругости водяного пара (см. рис. 3). Для квадратичного варианта регрессии СКО температурных данных несколько меньше, чем для линейной регрессии.

На рисунках 5, а-д приведены годовые ряды полученных значений суммарного водяного пара в виде осаждаемой воды в тропосфере PW и положительные значения приземной температуры для пункта наблюдения Усть-Баргузин за 2013-2017 гг. Здесь же указаны уровни выпавших атмосферных осадков, накопленных за 6 предыдущих часов относительно временных отсечек. Как правило, накануне выпадения осадков отмечается заметный рост уровня влагосодержания PW.

Рис. 5

VI VII VIII

месяцы

Рис. 5. Временные ряды влагосодержания тропосферы PW и положительной приземной температуры, а также текущие уровни 6-часовых накоплений атмосферных осадков (мм) над пунктом наблюдения Усть-Баргузин за 2013-2017 гг.

Как видно на рис. 5 а—д, высокие значения PW не всегда связаны с выпадением атмосферных осадков ввиду недостаточности на тот момент степени насыщения водяных паров в тропосфере. Повышение уровня влагосо-держания соответствует выпадениям осадков, как правило, при резком понижении температуры воздуха и наличии восходящих потоков воздушных масс [Марченко, Мордвинов, Антохин, 2012; Benevides P., Catalao J., Miranda, 2015]. Можно наблюдать соответствие фактов выпадений осадков повышению уровня влагосодержания и понижению приземной температуры.

В течение пяти рассматриваемых лет наименьшее количество годовых суммарных атмосферных осадков наблюдалось в 2015 г. (рис. 6). В летний период этого года на территории Забайкальского национального парка была зафиксирована максимальная площадь лесных пожаров за последние 30 лет.

350 -

г

СЕ 300 -8"

а> ш 250 -о о

X *

а.4 200 -п я Е »

Е ° 150 -" 100 -

2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

годы

Рис. 6. Межгодовые изменения количества суммарных атмосферных осадков в пос. Усть-Баргузин с 2013 по 2017 г.

Летний период времени, когда приземная температура воздуха и уровень влагосодержания тропосферы принимают максимальные значения, особенно интересен с точки зрения возможности возникновения лесных пожаров из-за недостатка дождей. На рисунке 7 приведены графики межгодовых суммарных за летний период значений атмосферных осадков и усредненные за сутки значения приземной температуры воздуха и уровня влаго-содержания тропосферы в летний период над пунктом наблюдения Усть-Баргузин с 2013 по 2017 г. Из рисунка видно, что минимальному значению суммарных летних атмосферных осадков в 2015 г. соответствуют в этот же год максимальное значение усредненной температуры воздуха и минимальное значение усредненного уровня влагосодержания. Таким образом, для сильно засушливого летнего периода 2015 г. характерен повышенный уровень среднего температурного значения, а также пониженный средний уровень влагосодержания тропосферы. Для возникновения обильных атмосферных осадков необходимы: 1) повышенный уровень влагосодержания нижней атмосферы, а также 2) существенное понижение температуры воздуха и 3) сильные восходящие потоки воздушных масс [Caldas-Alvarez, Khodayar, Bock, 2017]. К сожалению, летом 2015 г. таких благоприятных условий для сильных осадков наблюдалось незначительно. 8 июля 2015 г. имело место выпадение наиболее существенных атмосферных осадков на уровне 13 мм, затем заметные дожди прошли лишь 31 августа и 7 сентября

на уровне 5 и б мм соответственно. Образование засушливых периодов обычно происходит при отсутствии трех вышеназванных факторов осадкообразования, а также при недостаточном уровне одного из факторов. В Байкальской зоне за последние семь лет отмечалось преобладание траекторий северо-западных и северных направлений переноса воздушных масс. Наблюдалось ослабление восточноазиатского муссона, который оказывал существенное влияние на количество атмосферных осадков в Прибайкалье и Забайкалье [Атмосферные блокинги в Западной ... , 2018].

19 -I-,-,-,-,-,-

2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

годы

Рис. 7. Графики межгодовых суммарных значений атмосферных осадков и усредненные за сутки значения приземной температуры воздуха и уровня влагосодержания тропосферы над пунктом наблюдения Усть-Баргузин в летний период с 2013 по 2017 г.

Заключение

Определены количественные характеристики значений полной тропосферной зенитной задержки ZTD, ее «влажной» компоненты ZWD и уровней влагосодержания в виде осаждаемой воды PW для пункта наблюдения Усть-Баргузин в течение 2013-2017 гг. В теплое время года (май - сентябрь) данные по ZWD и PW имеют высокий коэффициент взаимной корреляции, достигающий 0,93. В более холодное время года (октябрь - апрель) существенную роль в формировании ZTD начинает играть атмосферное давление, которое в этот период имеет большую вариативность. Применение технологии спутникового зондирования атмосферы NOAA и данных запусков метеорологических зондов для вертикального профилирования температуры воздуха до уровней нижней части стратосферы (до 40 км) позволили получить линейную и квадратичную регрессии соотношений приземной темпе-

ратуры T и средневзвешенной температуры Tm по вертикальным значениям упругости водяного пара. Рассмотрено сравнение количества атмосферных осадков с 2013 по 2017 г. в летний период со среднесуточными значениями приземной температуры воздуха и уровней влагосодержания тропосферы над пос. Усть-Баргузин. Сравнение вариаций ZWD и PW с атмосферными осадками в течение всего пятилетнего периода над пунктом наблюдения Усть-Баргузин показало закономерный рост уровней ZWD и PW накануне выпадения осадков. Использование радиофизических данных по тропосферной задержке сигналов (ZTD), полученных, например, посредством GPS-измерений, позволит улучшить систему краткосрочного прогноза погоды, а также проводить исследования в области атмосферной циркуляции воздуха и влагосодержания тропосферы.

Список литературы

Атмосферные блокинги в Западной Сибири. Ч. 2: Долговременные вариации повторяемости ситуаций блокирования и их связь с изменением климата в Азии / О. Ю. Анто-хина, П. Н. Антохин, Е. В. Девятова, Ю. В. Мартынова // Метеорология и гидрология. 2018. Т. 43, № 3. С. 16-28. https://doi.org/10.3103/S1068373918030020.

Диагностика содержания атмосферного водяного пара по данным GPS-измерений / М. Г. Дембелов, Ю. Б. Башкуев, А. В. Лухнев, О. Ф. Лухнева, В. А. Саньков // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28, № 2. С. 172-177. https://doi.org/10.1134/S1024856015040053

Кашкин В. Б. Внутренние гравитационные волны в тропосфере // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26, № 10. С. 908-916. https://doi.org/10.1134/S1024856014010059

Кашкин В. Б., Владимиров В. М., Клыков А. О. Оценка тропосферной задержки сигналов глобальных навигационных спутниковых систем // Успехи современной радиоэлектроники. 2014. № 5. С. 37-42.

Марченко О. Ю., Мордвинов В. И., Антохин П. Н. Исследование долговременной изменчивости и условий формирования атмосферных осадков в бассейне реки Селенга // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25, № 12. C. 1084-1090.

Хуторова О. Г., Хуторов В. Е., Тептин Г. М. Межгодовая изменчивость приземного и интегрального влагосодержаний на территории Европы и атмосферная циркуляция // Оптика атмосферы и океана. Т. 31, № 6. 2018. С. 432-437. https://doi.org/10.15372/A0020180602

Benevides P., Catalao J., Miranda P. M. A. On the inclusion of GPS precipitable water vapour in the nowcasting of rainfall // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2015. Vol. 15. P. 2605-2616.

Bevis M., Businger S., Chriswell S. GPS meteorology: mapping zenith wet delays onto precipitable water // Journal of Applied Meteorology. 1994. Vol. 33. P. 379-386.

Caldas-Alvarez A., Khodayar S., Bock O. GPS - Zenith Total Delay assimilation in different resolution simulations of a heavy precipitation event over southern France // Advances in Science and Research, 2017. Vol. 14. P. 157-162. https://doi.org/10.5194/asr-14-157-2017

Geodesy by radio interferometery: effects of atmospheric modeling errors on the estimates on baseline lengths / J. Davis, T. A. Herring, I. I. Shapiro, A. E. E. Rogers, G. Elgered // Radio Science. 1985. Vol. 20, N 6. P. 1593-1607.

GPS meteorology: remote sensing of atmospheric water vapor using the global positioning system / M. Bevis, S. Businger, T., Herring C. Rocken, R. A. Anthes, R. H. Ware // J. of Geoph. Res. 1992. Vol. 97, N d14. P. 15787-15801.

Saastamoinen J. Atmospheric correction for the troposphere and stratosphere in radio ranging of satellites // Henriksen, The Use of Artificial Satellites for Geodesy. Geophys. Monogr. Ser. AGU. Washington. D. C. 1972. Vol. 15. P. 247-251.

Smith E. K., Weintraub S. The constants in the equation for atmospheric refractive index at radio frequencies // Proceedings of the institute of Radio Science. 1953. Vol. 41. P. 1035-1037.

Moisture Content of the Troposphere Above the Observation Point Ust-Barguzin

M. G. Dembelov

Institute of Physical Materials Science SB RAS, Ulan-Ude

M. E. Ovdin

Institute of Physical Materials Science SB RAS, Ulan-Ude

Joint Directorate of Barguzin State Natural Biosphere Reserve and Transbaikal National Park, Ust-Barguzin

Abstract. The moisture content of the troposphere above the point of observation of Ust-Barguzin in the period from 2013 to 2017 is considered. To study the moisture content of the troposphere, the data of surface meteorological measurements as well as vertical atmospheric profiling carried out by radiosonde and satellite soundings of the NOAA polar-orbital system are used. Results of vertical profiling allow obtaining meteorological data at different altitude levels. The regression of the dependence of the values of the weighted «mean temperature" on the aqueous tension on the values of the surface air temperature for Ust-Barguzin according to soundings for 2013-2017 is revealed. The parameters of the total zenith tropospheric delay (ZTD) which is the sum of «dry» or hydrostatic (ZHD) and «wet» (ZWD) components are calculated. The values of ZWD determine the amount of integrated water vapor (IWV) and the amount of potentially precipitated water (PW) above the observation point. The possibility of obtaining initial data for creating new numerical models of zenith tropospheric delay and integrated precipitated water vapor for meteorological problems is considered.

Keywords: meteorological data, vertical sounding of the atmosphere, refractive index, tropospheric delay, moisture content.

For citation: Dembelov M. G., Ovdin M. E. Moisture Content of the Troposphere Above the Observation Point Ust-Barguzin. The Bulletin of Irkutsk State University. Series Earth Sciences, 2019, vol. 27, pp. 32-45. https://doi.org/10.26516/2073-3402.2019.27.32 (in Russian)

References

Antokhina O.Y., Antokhin P.N., Devyatova E.V., Martynova Y.V. Atmospheric blockings in Western Siberia. Part 2. Long-term variations in blocking frequency and their relation with climatic variability over Asia. Russian Meteorology and Hydrology, 2018, vol. 43, no. 3, pp. 143-151. https://doi.org/10.3103/S1068373918030020

Dembelov M.G., Bashkuev Y.B., Lukhnev A.V., Lukhneva O.F., San'kov V.A. Diagnostics of atmospheric water vapor content according to GPS measurements. Atmospheric and oceanic optics, 2015, vol. 28, no. 4, pp. 291-296. https://doi.org/10.1134/S1024856015040053

Kashkin V.B. Internal gravity waves in troposphere. Atmospheric and oceanic optics, 2014, vol. 27, no. 1, pp. 1-9. https://doi.org/10.1134/S1024856014010059

Kashkin V.B., Vladimirov V.M., Klykov A.O. Otsenka troposfernoy zaderzhki signalov globalnyh navigatsionnyh sputnikovyh system [Estimation of the tropospheric signals delay of global navigation satellite systems]. Uspehi sovremennoy redioelektroniki. [Successes of modern radio electronics], 2014, no. 5, pp. 37-42. (in Russian)

Marchenko O.Yu., Mordvinov V.I., Antokhin P.N. Issledovaniye dolgovremennoy iz-menchivosti I usloviy formirovaniya atmosfernyh osadkov v basseyne reki Selenga [Study of long-term variability and conditions of precipitation formation in the Selenga river basin]. Optika atmosfery i okeana. [Atmospheric and oceanic optics], 2012, vol. 25, no. 12, pp. 10841090. (in Russian)

Khutorova O.G., Khutorov V.E., Teptin G.M. Mezhgodovaya izmenchivost prizemnogo I inegralnogo vlagosoderzhaniy na territorii Evropy I atmosfernaya tsirkulyatsiya [Inter-annual variability of surface and integral water contents on a territory of Europe and atmospheric cir-

culation]. Atmospheric and oceanic optics, 2018, vol. 31, no. 6, pp. 432-437. https://doi.org/10.15372/AOO20180602 (in Russian)

Benevides P., Catalao J., Miranda P. M. A. On the inclusion of GPS precipitable water vapour in the nowcasting of rainfall. Natural Hazards and Earth System Sciences, 2015, vol. 15, pp. 2605-2616.

Bevis M., Businger S., Chriswell S. GPS meteorology: mapping zenith wet delays onto precipitable water. Journal of Applied Meteorology, 1994, vol. 33, pp. 379-386.

Caldas-Alvarez A., Khodayar S., Bock O. GPS - Zenith Total Delay assimilation in different resolution simulations of a heavy precipitation event over southern France // Advances in Science and Research, 2017, vol. 14, pp. 157-162. https://doi.org/10.5194/asr-14-157-2017

Davis J., Herring T.A., Shapiro I.I., Rogers A.E.E., Elgered G. Geodesy by radio inter-ferometery: effects of atmospheric modeling errors on the estimates on baseline lengths. Radio Science, 1985, vol. 20, no. 6. pp. 1593-1607.

Bevis M., Businger S., Herring T., Rocken C., Anthes R.A. Ware R.H. GPS meteorology: remote sensing of atmospheric water vapor using the global positioning system. Journal of Geophysical Research, 1992, vol. 97, no. d14, pp. 15787-15801.

Saastamoinen J. Atmospheric correction for the troposphere and stratosphere in radio ranging of satellites. Henriksen, The Use of Artificial Satellites for Geodesy. Geophys. Monogr. Ser. AGU. Washington. D.C. 1972, vol. 15, pp. 247-251. '

Smith E.K., Weintraub S. The constants in the equation for atmospheric refractive index at radio frequencies. Proceedings of the institute of Radio Science, 1953, vol. 41, pp. 10351037. ' '

Дембелов Михаил Геогргиевич

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатория электромагнитной диагностики

Институт физического материаловедения СО РАН

Россия, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 тел.: (3012) 43-32-10 e-mail: [email protected]

Овдин Михаил Евгеньевич

научный сотрудник, лаборатория электромагнитной диагностики Институт физического материаловедения СО РАН

Россия, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 тел.: (3012) 43-32-10 директор

Объединенная дирекция Баргузинского

государственного природного биосферного

заповедника и Забайкальского

национального парка

Россия, 671623, пос. Усть-Баргузин,

ул. Ленина, 71

тел.: (30131) 91-5-75

e-mail: [email protected]

Dembelov Mikhail Georgievich

Candidate of Science (Physics and Mathematics), Senior Research Scientist Laboratory of Electromagnetic Diagnostics Institute of Physical Materials Science SB RAS

6, Sakhyanova st., Ulan-Ude, 670047, Russian Federation tel.: (3012) 43-32-10 e-mail: [email protected]

Ovdin Mikhail Evgenievich

Research Scientist

Laboratory of Electromagnetic Diagnostics Institute of Physical Materials Science SB RAS

6, Sakhyanova st., Ulan-Ude, 670047, Russian Federation tel.: (3012) 43-3210 Director

Joint Directorate of Barguzin State Natural Biosphere Reserve and Transbaikal National Park

71, Lenin st., Ust-Barguzin, 671623, Russian Federation tel.: (30131) 91-5-75 e-mail: [email protected]

Дата поступления: 26.12.2018 Received: December, 26, 2018

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.