Автореферат (1149450)
Текст из файла
Федеральное государственное бюджетное учреждение наукиИнститут космофизических исследований и аэрономииим. Ю.Г. Шафера Сибирского отделения Российской академии наукНа правах рукописиУДК 551.511Колтовской Игорь ИннокентьевичИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ОБЛАСТИВЫСОКОШИРОТНОЙ МЕЗОПАУЗЫ ПО ИЗЛУЧЕНИЮ МОЛЕКУЛГИДРОКСИЛА И КИСЛОРОДА25.00.29 – физика атмосферы и гидросферыАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукЯкутск 2017 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении наукиИнституте космофизических исследований и аэрономии им.
Ю.Г. Шафера Сибирскогоотделения Российской академии наук.Научный руководитель:кандидат физико-математических наук,старший научный сотрудникАммосов Петр ПетровичОфициальные оппоненты:Михалев Александр Васильевичдоктор физико-математических наук,Федеральное государственное бюджетное учреждениянауки Институт солнечно–земной физики Сибирскогоотделения Российской академии наук,ведущий научный сотрудникКоваль Андрей Владиславовичкандидат физико-математических наук,Федеральноегосударственноебюджетноеобразовательное учреждение высшего образованияСанкт-Петербургский государственный университет,старший научный сотрудникВедущая организация:Федеральное государственное бюджетноеучреждение науки Институт физики атмосферыим.
А.М. Обухова Российской академии наукЗащита состоится « 24 » мая 2017 г. в 13:00 на заседании диссертационного советаД 212.232.35 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соисканиеученой степени доктора наук при Санкт-Петербургском государственном университете поадресу: 199034, г. Санкт-Петербург, Средний пр., В.О., дом 41/43, ауд.304С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственногобюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «СанктПетербургский университет» и на сайте по адресу: https://disser.spbu.ru/disser/dissertatsiidopushchennye-k-zashchite-i-svedeniya-ozashchite/details/12/1367.htmlАвтореферат разослан «____»____________2017 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.235.35кандидат физико-математических наук __________________ Кубышкина Марина Валерьевна2 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы.Волновые процессы различного масштаба – от гравитационных до планетарных,доходящие до верхней атмосферы перенося энергию и импульс, играют существеннуюроль в термодинамическом равновесии всей атмосферы, тем самым и в формированииклимата.
С другой стороны, особенности глобальной атмосферной циркуляции, связанныес неравномерностью подстилающей поверхности (орография, граница океан-суша),приводит к неоднозначным условиям их распространения вверх в различныхгеографических зонах. Также, благодаря возрастанию амплитуды этих волн по мере ихпроникновения на большие высоты становится возможным их обнаружение в верхнихслоях атмосферы, что имеет огромное диагностическое значение. Поэтомуэкспериментальное исследование физики волновых процессов в этой области атмосферы сшироким пространственным охватом является одной из актуальных задач современнойаэрономии.Как известно, генерация этих внутренних гравитационных волн (ВГВ) в основномпроисходит в тропосфере или на ее границе во время активных метеорологическихпроцессов.
Они являются переносчиками энергии, импульса из нижней атмосферы вмезосферу и термосферу. На высоте мезопаузы волны подвергаются спектральнойфильтрации из-за ветрового сдвига и поглощаются, отдавая энергию и импульсокружающей среде и вызывая ее избыточное разогревание.
Все эти обстоятельства влияютна динамику и состав нейтральной и ионизованной атмосферы. Поэтому детальноенаблюдение за ВГВ и в особенности за их амплитудами и направлениямираспространения является весьма важной задачей. На высоте мезосферы и нижнейтермосферы волновая активность исследуется разными способами: радарами, лидарами,спутниковыми измерениями и оптическими наблюдениями. Среди них наиболееинформативным и дешевым методом исследования горизонтальных параметров ВГВявляется визуализация волновых структур в эмиссиях свечения ночного неба камерамивсего неба.С другой стороны влияние волновых процессов можно регистрировать повариациям температуры в области мезопаузы. Общепринято, что температура являетсяфундаментальным параметром, который обеспечивает прямую информацию о структуреатмосферы. Простым и надежным способом исследования термического состоянияобласти мезопаузы является измерение эмиссии молекулярных полос ночного неба, аименно гидроксила и кислорода, которые высвечиваются на высотах 87 и 95 кмсоответственно.
В настоящее время появились многочисленные работы, в которых поизлучению полос свечения ночного неба исследуются суточные, полусуточные и третьсуточные компоненты атмосферного прилива.В данной работе исследуются параметры ВГВ и полусуточного термическогоприлива в области высокоширотной мезопаузы.Цели работы.Целью работы является экспериментальное исследование особенностей ихарактеристик распространения ВГВ, полусуточного прилива и температуры в областивысокоширотной мезопаузы.3 Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:Создание автоматизированного программно-аппаратурного комплекса дляфотографических и спектрографических наблюдений волновых процессов в областимезопаузы.
На основе большого экспериментального материала получить статистическизначимые характеристики ВГВ и полусуточного термического прилива в областимезопаузы на высоких широтах.Научная новизна работы.1. Впервые в России создан высокоширотный оптический комплекс длясинхронной, автоматической регистрации спектров молекул гидроксила и кислорода,состоящий из одинаковых спектрографов и камеры всего неба.2. Накоплена уникальная база данных спектрофотографических измеренийхарактеристик излучения гидроксила и молекулярного кислорода на высокоширотнойстанции Маймага, за период 1999-2015 годы.3.
Впервые на длительном, непрерывном ряде данных исследованы параметрывнутренних гравитационных волн и полусуточного термического прилива в областимезопаузы над Якутией.Методы исследования.В качестве основных методов исследований в работе используютсяэкспериментальные методы: визуализация волн по эмиссии молекулы гидроксила иодновременное измерение вращательных температур по молекулам гидроксила икислорода на двух разнесенных по высоте слоях атмосферы, методы статистическогоанализа экспериментальных данных для выявления закономерностей, ВГВ и приливныхволн.Достоверность и обоснованность полученных результатов.Достоверность полученных результатов обусловлена использованием большогомассива экспериментального материала, сопоставлением с результатами другихисследователей,применениемапробированныхметодовэкспериментальныхисследований и математических и статистических методик обработки результатов.
Наработы и результаты автора имеются ссылки отечественных и зарубежныхисследователей.Научная и практическая ценность работы.Практически создана меридиональная сеть станций на основе инфракрасныхспектрографов и камер всего неба для измерения температуры мезопаузы и регистрацииволновых структур, работающих в автономном режиме. Созданная сеть и накопленнаябаза данных могут быть использованы для планирования проведения дальнейшихисследований высокоширотной мезопаузы. Обнаруженные новые характеристикикороткопериодических ВГВ и полусуточного термического прилива могут бытьиспользованы для усовершенствования различных атмосферных моделей.На защиту выносятся:1.
Экспериментальное определение преимущественного распространения взападном направлении короткопериодных ВГВ на высоких широтах в зимний период.4 2. Обнаруженные различия между средними значениями параметровкороткопериодных ВГВ на высоких и средних широтах: на высоких широтах длины волнбольше на ~ 10 км, а скорости распространения больше на ~ 20 м/с.3. Экспериментальное определение амплитуды полусуточного термическогоприлива на двух высотных уровнях высокоширотной мезопаузы: 8 и 6 К на высотахизлучения молекулярного кислорода (~95 км) и гидроксила (~87 км) соответственно.Личный вклад автора.Все представленные в диссертации результаты получены автором самостоятельно,либо при его непосредственном участии. Автор активно участвовал в постановке научныхзадач, планировании экспериментов. Принимал прямое участие в получении, обработке,научном анализе и интерпретации полученных экспериментальных данных.
При участииавтора реконструированы и запущены в эксплуатацию новые инфракрасныеспектрографы, созданы программы автономной работы спектрографов.Апробация работы.Результаты исследований докладывались на симпозиумах и конференциях: XIIIЛаврентьевские чтения для молодых ученых (Якутск, 2009); Международная Байкальскаямолодежная научная школа по фундаментальной физике (Иркутск, 2009);Международный симпозиум «Атмосферная радиация и динамика» (С. Петербург, 2009,2011, 2013); Всероссийская конференция с международным участием «Физикаокружающей среды» (Томск, 2011, 2016); Всероссийская конференция «Космические лучии гелиосфера» (Якутск, 2012); Международный симпозиум "Оптика атмосферы и океана.Физика атмосферы" (Иркутск, 2012); Всероссийская конференция по солнечно-земнойфизике (Иркутск, 2013); 12-ая Российско-китайская конференция по космической погоде(Zhengxiangbaiqi, China, 2014); Международная конференция сети по обнаружениюизменений мезопаузы (NDMC) (Grainau, Germany, 2014); Международная конференция«Japan Geoscience Union Meeting» (Chiba, Japan, 2015); VII международная конференция«Солнечно-земные связи и физика предвестников землетрясений» (ПетропавловскКамчатский, 2016); V международная конференция "Atmosphere, Ionosphere, Safety" (AIS)(Калининград, 2016); на научных семинарах отдела аэрономии ИКФИА СО РАН.Отдельные аспекты работы, положенные в основу диссертации, прошли экспертизуи были поддержаны грантами РФФИ № 16-35-00121-мол_а, 16-35-00204-мол_а, 15-0505320-а, 15-45-05066-р_восток_а.Публикации.Основные результаты диссертации опубликованы в 22 печатных работах, из них 7 врецензируемых журналах, входящих в список ВАК.Структура и объём диссертации.Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и 2приложений, содержит 113 страниц, включая 41 рисунок, 4 таблицы и библиографию из164 наименований.5 КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность исследования, сформулированы цель изадачи, которые решались для ее достижения, а также отмечена новизна работы,практическая значимость, описан личный вклад автора, кратко изложено содержаниеработы.Первая глава представляет собой обзор современных теоретических иэкспериментальных представлений о волновых процессах в области мезопаузы.Рассмотрены механизмы возбуждения различных колебательно-вращательных уровнеймолекул гидроксила в основном электронном состоянии Х2П и процессы возникновенияАтмосферной системы молекулы кислорода – полоса (0-1) 0.8545 мкм в областимезопаузы.
Представлен краткий обзор современных работ по исследованиям внутреннихгравитационных волн. Также дается краткое описание механизма образования иповедения солнечных приливов.Во второй главе приводится описание комплекса оптических приборов, поданным которых выполнена диссертационная работа. Приведены основные техническиехарактеристики приборов, для регистрации особенностей и характеристикраспространения волновых процессов и температуры в области высокоширотноймезопаузы.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
