Средняя атмосфера

Значительный вклад в структуру и энергетику средней атмосферы и термосферы вносят также различные динамические процессы, включая волновые движения. Динамика, связанная с общей циркуляцией, обусловливает перераспределение вещества и энергии в глобальном масштабе. Она во многом определяет (через обмен массой, импульсом и энергией) общий энергетический баланс, отражая тем самым глубокие внутренние связи во всем околопланетном пространстве. Вместе с тем, важную роль в тепловом балансе различных областей и наблюдаемых пространственно-временных вариациях структурных параметров играют также динамические вариации поля давления, в первую очередь уже упоминавшиеся атмосферные приливы и внутренние гравитационные волны ВГВ). Основным источником приливов в атмосферах планет земной группы служат солнечный нагрев и гравитационное притяжение Солнца (для Земли также и Луны). [c.42]

Важным динамическим и энергетическим фактором, особенно в нижней термосфере, является турбулентность, временная и пространственная морфология которой остается до конца не выясненной. Ее возникновение обусловлено, главным образом, конвективной неустойчивостью, ветровыми сдвигами, приливными колебаниями, нестабильностью и/или распадом ВГВ и другими возмущениями. Поэтому, при анализе термогидродинамических процессов в средней атмосфере часто оказывается необходимым одновременно рассматривать уравнения, определяющие осредненные поля концентраций, температуры и скорости ветра вместе с такими характеристиками интенсивности турбулентных движений [c.43]

Рассмотренные особенности верхней и средней атмосферы Земли имеют много аналогов в атмосферах других планет Солнечной системы и нескольких их спутников, обладающих газовыми оболочками. Огромный прогресс в наших [c.45]

Вместе с тем, для большого числа турбулентных режимов движения в средней атмосфере относительные пульсации плотности многокомпонентной смеси, вызванные пульсациями давления, пренебрежимо малы по сравнению с ее относительными изменениями, вызванными пульсациями температуры и концентраций компонентов. Поэтому возможен более простой путь определения корреляций ру А " через известные турбулентные потоки диффузии и тепла, основанный на использовании некоторого алгебраического соотношения, выводимого при помощи бароклинного уравнения состояния для давления смеси. [c.161]

Одно из важных приложений теории турбулентности многокомпонентных сред связано с моделированием динамических свойств средней атмосферы. При этом, в качестве исходных, используются различные данные измерений, в том числе данные, получаемые по результатам зондирования атмосферы в диапазонах оптических и радиоволн. Все более важную роль приобретают методы регулярного космического мониторинга, в связи с чем возрастает значимость разработки соответствующих физико-математических моделей, служащих целям аккуратной оперативной дешифровки измерительной информации в реальном масштабе времени. [c.274]

Действительно, на высотах средней атмосферы спектр пульсаций показателя преломления воздуха в области масштабов волновых чисел 10 см < к < см неплохо аппроксимируется в инерционном интервале законом Колмогорова 2 [c.274]

Специальное внимание уделено проблеме определения коэффициентов переноса средней атмосферы по данным о высотном распределении структурной [c.315]

Серая в среднем атмосфера. Уравнение (8) записано для некоторого участка спектра, для которого построена функция распределения поглощения. Чтобы рассчитать модель атмосферы, необходимо охватить весь спектр. Поэтому вернемся к исходному уравнению (6), [c.207]

Свойства серой в среднем атмосферы. Ядерная функция (12) при всех возможных р(а) имеет нулевой и первый моменты. [c.209]

Рис. 2.10. Высотные профили концентрации аэрозольных частиц в средней атмосфере.

Учитывая ограниченный объем и противоречивый характер экспериментальных данных о концентрации аэрозольных частиц в средней атмосфере, далее мы использовали результаты теорети- [c.39]

Рис. 2.22. Теоретическая модель спектров распределения частиц в средней атмосфере [120] (пунктиром выделены распределения частиц транзитивной фракции) в сопоставлении с результатами

В средней атмосфере концентрация субмикронного серно-кислотного и пылевого аэрозоля значительно уменьшается и ТФ ста- [c.72]

Экспериментальные измерения спектра частиц ТФ крайне ограничены ввиду их технической сложности, особенно при измерении в стратосфере и средней атмосфере в целом (исключая серебристые облака). В этих условиях для обоснования адекватности выбора микрофизической модели следует ориентироваться на данные оптических измерений, в первую очередь ракетных и лидарных. [c.72]

В средней атмосфере (выше 30 км) в химическом составе аэрозольных частиц доминирует метеорная пыль, имеющая специфический состав. В качестве первого приближения т к) в этом случае можно использовать данные, полученные непосредственно на пробах метеоритов, достигших земной поверхности (табл. 3.7). [c.96]

Рис. 5.6. Относительные индикатрисы рассеяния аэрозоля в средней атмосфере (к 80 км).

Этой проблематике и подчинена предлагаемая читателю монография. Ее основная цель состоит в разработке и обосновании полуэмпирических моделей турбулентности многокомпонентных реагирующих газовых смесей как математической основы описания структуры, динамики и теплового режима тех областей планетной атмосферы, которые формируются под воздействием комплекса аэрономических процессов и турбулентного перемешивания. Сюда относятся развитие макроскопической теории диффузионных процессов молекулярного переноса в газовых смесях в качестве основы описания тепло- и массопереноса в многокомпонентной среде верхней и средней атмосферы построение для многокомпонентного реагирующего газового континуума полуэмпирических моделей крупномасштабной турбулентности, позволяющих, в частности, удовлетворительно описывать турбулентный перенос и влияние турбулизации потока на скорости протекания химических реакций разработка усложненных моделей многокомпонентной турбулентности, включающих, в качестве замыкающих, эволюционные уравнения переноса для одноточечных вторых корреляционных моментов турбулентных пульсаций термогидродинамических параметров, предназначенных для постановки и решения разнообразных аэрономических задач, в [c.6]

Верхние атмосферы планет земной группы. Под верхней атмосферой Земли обычно понимают области, лежащие выше стратосферы (-50 км). В последнее время сюда стали относить также и области, расположенные выше тропопаузы (-12-15 км), и весь интервал высот от этого уровня до мезопаузы, включая нижнюю термосферу (-110 км), называют средней атмосферой. В верхней части средней атмосферы и в находящейся над ней термосфере (области положительного температ>фного градиента) происходит основной энергообмен, обусловленный прямым поглощением солнечного коротковолнового излучения в диапазонах далекого ультрафиолета и мягкого рентгена (примерно [c.40]

Помимо поглощения энергии солнечной электромагнитной и корпускулярной радиации, значения таких важнейших параметров верхней атмосферы, как скорость ветра, массовая плотность, температура и химический и ионный состав, во многом определяются переносом массы, энергии и количества движения из нижележащих областей средней атмосферы и тропосферы, а также процессами магнитосферно-ионосферного взаимодействия. Последнее находит наиболее сильное выражение в распределении термогидродинамических параметров вы- [c.40]

Атмосфера до высоты -120 км (уровня гравитационно-диффузионного разделения газов) остается хорошо перемешанной, со средним молекулярным весом М = 28.9. Этот уровень служит, таким образом, границей между гомосферой и гетеросферой. Его также называют турбопаузой (или гомопаузой), характеризуя тем самым высоту, начиная с которой турбулентное перемешивание перестает быть эффективным и сменяется молекулярной диффузией, а атмосферные компоненты распределяются по высоте в соответствии со своей шкалой высот. Несмотря, однако, на постоянство М в средней атмосфере, ее состав подвержен большим изменениям из-за наличия малых (примесных) компонентов. Это связано с чрезвычайно большой сложностью химических и динамических процессов, в первую очередь, в стратосфере, и в меньшей мере - в мезосфере и нижней термосфере. [c.41]

Рис. 1.3.2. Распределение по высоте концентраций малых компонентов в средней атмосфере Земли. Концентрации указаны в виде отношения смеси (по объему), т.е. относительно единичного объема, образованного суммой основных компонентов N2,02 и Аг. Индексами д, н, у, в обозначены соответственно содержания компонентов днем, ночью, утоом и вечеоом. Согласно Солнечно-земные исследования, 198Г.

В отличие от Земли, где в химических превращениях, в основном, участвуют продукты фотолиза кислорода и азот, на других планетах земной группы они определякЬтся фотолизом СО 2, а на Венере важную роль играют также соединения серы и галогены в средней атмосфере. Они поглощают солнечное ультра- [c.46]

Осредненные гидродинамические уравнения смеси. Балансовые дифференциальные уравнения (3.1.22), (3.1.24), (3.1.30), (3.1.35) и (3.1.57) и уравнение состояния (3.2.1) составляют систему точных гидродинамических уравнений смеси масштаба среднего движения (при выводе которых не делалось каких-либо упрощений, связанных, в частности, с априорным отбрасыванием отдельных членов), пригодную для описания турбулизованной средней атмосферы планеты. Для удобства ссылок выпишем здесь эти уравнения Маров, Колесниченко, 1987) [c.137]

На возможность получения информации о статистических параметрах турбулентности при изучении взаимодействия световой волны и турбулизованной газовой среды впервые было указано в работе Обухов, 1953). Принципиальные возможности и перспективы развития подобных исследований широко обсуждались в литературе (см., например, Рытое, 1937 Татарский, 1967 Гурвич и др., 1976)). В отличие от хорошо изученного как теоретически, так и экспериментально, приповерхностного слоя Земли, сведения о турбулентности в средней атмосфере сравнительно немногочисленны. Известно, что вертикальная и горизонтальная структура турбулентности в свободной атмосфере неоднородна. В частности, до высоты стратопаузы существуют слои, которые характеризуются резкими градиентами скорости ветра и температуры, а в ряде случаев - наличием регулярных внутренних гидродинамических волн, являющихся источником энергии турбулентного нагревания Александров и др., 1990 Гаврилов, 1974). Нет достаточно полных сведений о вариациях спектра пульсаций показателя преломления атмосферных газов, учитывающих слоистую структуру атмосферы и особенности, связанные с макромасштабными метеорологическими явлениями. Основываясь на измерениях микроструктуры скорости ветра и температуры в таких слоях можно, тем не менее, считать, что соответствующие спектры близки к степенным. Это позволяет, при учете влияния атмосферной турбулентности на характер распространения зондирующего излучения, использовать в малых областях, пространственные масштабы которых много меньше внешнего масштаба турбулентности Ь (связанного с характерным размером крупных анизотропных энергонесущих вихрей), теорию локально-однородной и локально-изотропной турбулентности Татарский, 1967). [c.274]

Ранее (Гл. 3) была получена система гидродинамических уравнений смеси (3.2.4)-(3.2.8) масштаба среднего движения, которая может быть использована для адекватного моделирования средней атмосферы. В реологические соотношения (3.3.3), (3.3.15), (3.3.19) для входящих в эти уравнения турбулентных потоков диффузии, тепла и тензора турбулентных напряжений входят коэффициенты (в общем случае - тензоры) турбулентного обмена, которые должны быть заданы а priori. Обычно принимается гипотеза Колмогорова Колмогоров, 1941), состав-лющая основу принципа локального подобия в теории полуэмпирического моделирования турбулентных коэффициентов однородной жидкости коэффициенты турбулентного обмена, такие как и скорость диссипации турбулентной энергии в каждой точке развитого турбулентного течения зависят только [c.275]

Таким образом, для успешной реализации проекта важно предусмотреть комплексный анализ экспериментальных данных, с учетом отфильтровывания эффектов, обусловленных влиянием турбулентности среды, которые должны быть скоррелированы с результатами численных расчетов пространственных распределений малых атмосферных составляющих. В свою очередь, по измерениям самих этих эффектов (сцинтилляций) можно определять характеристики турбулентности, в частности коэффициенты турбулентного переноса, и тем самым строить более репрезентативные модели средней атмосферы, состояние которой определяется сложной совокупностью процессов динамики, тепло- и массопереноса и химической кинетики. [c.283]

В заключение еще раз отметим, что для оперативного определения малых атмосферных компонентов в турбулизованной средней атмосфере, в частности по методу космического мониторинга, необходимы осредненные значения структурных параметров среды. Соответственно, при компьютерном моделировании процессов атмосферной динамики и химической кинетики приходится числено решать не только систему гидродинамических уравнений смеси масштаба среднего движения, но и эволюционное уравнение переноса турбулентной энергии, которое следует дополнить выражением (8.2.28) для внешнего масштаба турбулентности Ь и данными по пространственному распределению струк- [c.294]

Одним из важных приложений теории турбулентности многокомпонентных сред является моделирование динамических свойств средней атмосферы Земли с использованием данных измерений, получаемых методом космического мониторинга. В частности, в рамках космического проекта Gomos открывается возможность, наряду с исследованиями состояния озоносферы пр измерению спектров эталонных звезд при их погружении в атмосферу, изучать статистическую структуру турбулентного поля. [c.311]

Обоснование достоверной микрофизической модели аэрозоля средней атмосферы остается проблематичным ввиду дефицита измерительной информации. Мы принимаем в качестве модельных результаты теоретического моделирования Туна и Турко [57], которые оказались в хорошем соответствии с другими данными для уровня стратосферы. Об их адекватности можно судить только по итогам сопоставления рассчитанных оптических характеристик с результатами прямых оптических измерений (лидарных, ракетных). Наибольшие трудности в обосновании микрофизической модели аэрозоля, как оптически активного вещества, связаны с выбором значений комплексного показателя преломления и учета пространственно-высотных изменений. Многообразие источников аэрозоля, сложный химический состав аэрозольных частиц, несовершенство методов измерения оптических постоянных обусловливают эти трудности. [c.143]

Аналогичные характеристики для среднецикличной модели глобального аэрозоля приведены в табл. 5.6 и 5.7. Модель отражает более высокий уровень средней концентрации на всех высотах. В средней атмосфере учитывается количество ядер конденсации космического происхождения, выделен уровень повышенной концентрации и специфического дисперсного состава аэрозолей (концентрические ледяные частицы с металлическим ядром [19]) в зоне появления серебристых облаков (/i 77- 85 км). [c.167]

Более сложно обстоит вопрос с оценкой достоверности результатов, полученных для средней атмосферы в интервале высот Я = = 30-+90 км. Причина состоит в ограниченности результатов прямых контактных измерений микроструктуры и химической природы частиц. Известные результаты, полученные средствами ракетного, лидарного и сумеречного зондирования, достаточно противоречивы в оценке оптической плотности средней атмосферы (см. [20]). Более состоятельны и информативны данные, касаюш,иеся оценки относительных радиационных характеристик индикатрисы рассеяния и степени поляризации. [c.170]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...