Исследование мезомасштабной неоднородной структуры тропосферы и ее влияния на распространение радиоволн методом численного моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, кандидат физико-математических наук Зинин, Денис Петрович

• Зинин, Денис Петрович
• кандидат физико-математических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Зинин, Денис Петрович

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕЗОМАСШТАБНЫЕ АТМОСФЕРНЫЕ ПРОЦЕССЫ

1.1 Динамика атмосферы.

1.2 Методы исследования атмосферы.

1.3 Распространение радиоволн в атмосфере.

1.4 Выводы.

ГЛАВА 2. МЕЗОМАСШТАБНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ

2.1 при вязка к реальным данным.'.

2.2 модель атмосферных процессов.

2.3 Коэффициент преломления.

2.4 Распределенные вычисления.

2.5 Модель реальной атмосферы.

2.6 Достоверность результатов моделирования.

2.7 Выводы.

ГЛАВА 3. МЕЗОМАСШТАБНАЯ НЕОДНОРОДНАЯ СТРУКТУРА МЕТЕОПАРАМЕТРОВ И ПРИМЕСЕЙ В ТРОПОСФЕРЕ

3.1 Неоднородная структура метеопараметров.

3.2 Неоднородная структура примесей.

3.3 Выводы.

ГЛАВА 4.1У1КЗОМАСШТАБНАЯ НЕОДНОРОДНАЯ СТРУКТУРА КОЭФФИЦИЕНТА ПРЕЛОМЛЕНИЯ РАДИОВОЛН В АТМОСФЕРЕ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ

РАДИОВОЛН

4.1 Модель неоднородной с груктуры коэффициента преломления радиоволн в нижней атмосфере.

4.2 дос говериость результатов моделирования.

4.3 Неоднородная структура коэффициента преломления радиоволн в атмосфере.

4.4 Распространение радиоволн в неоднородной нейтральной атмосфере.

4.5 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование мезомасштабной неоднородной структуры тропосферы и ее влияния на распространение радиоволн методом численного моделирования»

Диссертация посвящена исследованию мезомасштабной неоднородной структуры атмосферы и ее влиянию на распространение радиоволн. Под мезомасштабами в данной работе подразумеваются характерные временные интервалы от десятков минут до десятков часов, пространственные интервалы от километров до сотен километров. Разработана модель мезомасштабной неоднородной структуры реальной атмосферы на основе методов трехмерного численного моделирования динамики атмосферы, с использованием эмпирических данных, реальных геофизических данных, с учетом нестационарного характера атмосферных процессов. Получены параметры мезомасштабных пространственно-временных вариаций метеопараметров, концентрации ряда примесей, коэффициента преломления радиоволн. Исследовано влияние мезомасштабной неоднородной структуры атмосферы на физические характеристики радиотрасс при различных зенитных углах с учетом зависимости от времени суток и сезонов года.

Актуальность темы. В реальной атмосфере присутствуют неоднородности и возмущения в широком спектре масштабов. В настоящее время мезомасштабная пространственно-временная неоднородная структура атмосферы остается изученной недостаточно. Изучение мезомасштабной неоднородной структуры атмосферных параметров необходимо для решения фундаментальных и прикладных задач экологии, распространения радиоволн в атмосфере, физики атмосферных процессов, и является одним из актуальных направлении современных исследований в области физики атмосферы и радиофизики.

Для задач спутникового радиозондирования земной поверхности и навигации представляет интерес всестороннее исследование возмущения, которое оказывает мезомасштабная неоднородная структура реальной атмосферы на распространение радиоволн по различным трассам. Для получения точных параметров указанного возмущения необходимо восстановление реальной мезомасштабпой неоднородной структуры коэффициента преломления по всей длине радиотрассы на момент распространения радиоволн. Мезомасштабная неоднородная структура реальной атмосферы, в том числе поля коэффициента преломления, меняется во времени, зависит от реальных гео- и метеоусловий на местности.

Для всестороннего изучения указанных явлений и процессов необходимы трехмерные данные о полях атмосферных параметров в реальной атмосфере п их динамика. Получение подобных данных в достаточном разрешении экспериментальными методами сопряжено с рядом практических трудностей, высоких материальных затрат, иногда вовсе технически неосуществимо. Рост вычислительной мощности современных распределенных вычислительных систем и указанные выше проблемы делают актуальным направление исследований мезомасштабных атмосферных процессов на основе сочетания экспериментальных методов и методов численного моделирования [53, 60, 61, 108], что снимает часть ограничений чистых экспериментальных методик.

Целыо работы является исследование мезомасштабных пространственно-временных вариаций полей различных атмосферных параметров (метеопараметры, примеси, коэффициент преломления радиоволн), а также влияния мезомасштабной структуры коэффициента преломления на распространение радиоволн в атмосфере.

Решаемые задачи. Поставленная цель потребовала решения следующих задач:

• Создание адекватной трехмерной модели мезомасштабной неоднородной структуры атмосферы (температуры, давления, влагосодержания, ряда примесей, коэффициента преломления радиоволн) и ее динамики.

• Получение достоверных мезомасштабных неоднородных полей атмосферных параметров и их динамики.

• Исследование пространственно-временной изменчивости мезомасштабной неоднородной структуры атмосферы.

• Исследование влияния мезомасштабной неоднородной структуры атмосферы на физические характеристики радиотрасс.

Методы исследования. Решение поставленных задач базируется на комплексном подходе, использующем мезомасштабную численную метеомодель, реальные метео- и геофизические данные, длинные ряды натурных измерений, модель коэффициента преломления радиоволн, модель .распространения радиоволн в неоднородной среде. Применяется метод параллельных расчетов на высокопроизводительном вычислительном кластере. Анализ мезомасштабных пространственно-временных вариаций атмосферных параметров и их влияния на распространение радиоволн проводится с использованием статистических методов.

Научная новизна данной работы заключается в следующем:

• Впервые создана модель мезомасштабной пространственно-временной изменчивости атмосферных параметров, включающая концентрацию ряда примесей и коэффициент преломления радиоволн, на основе численной метеомодели и длинных рядов натурных ежеминутных измерений.

• Впервые получена приближенная к реальной детальная мезомасштабная трехмерная динамика неоднородной структуры метеопараметров, концентрации ряда примесей (аэрозоль, HN04, N205, HN03, О3, S02, CO, H2O2), коэффициента преломления радиоволн в атмосфере над территорией РТ.

• Впервые получены параметры мезомасштабной пространственно-временной изменчивости полей метеопараметров, концентрации примесей, коэффициента преломления в атмосфере над территорией РТ на основе трехмерных полей и их динамики.

• Впервые получены значения возмущения физических характеристик радиотрасс мезомасштабной неоднородной структурой атмосферы с учетом зависимости от времени суток и сезонов года, на основе трехмерных полей коэффициента преломления и их динамики.

На защиту выносятся:

• Нестационарная модель мезомасштабной неоднородной структуры метеопараметров, примесей (аэрозоль, HN04, N205, HNO3, 03, S02, СО, Н202), коэффициента преломления радиоволн в тропосфере над территорией РТ.

• Закономерности пространственно-временной изменчивости мезомасштабной неоднородной структуры атмосферы для метеопараметров, примесей (аэрозоль, HN04, N205, HN03, 03, S02, СО, Н202), полученные по длинным рядам трехмерных полей высокого разрешения над территорией РТ.

• Мезомасштабная неоднородная структура коэффициента преломления радиоволн в атмосфере и параметры возмущения характеристик радиотрасс с учетом зависимости от времени суток и сезонов года.

Достоверность полученных результатов подтверждена базой уникальных данных ежеминутного мониторинга метеопараметров и примесей на сети пространственно разнесенных станций в восточно-европейской области России (г. Азнакаево - станция с координатами 54.85° с.ш., 53.1° в.д.; г. Альметьевск - сеть из 5 станций, разнесенных на расстояния от 1 до 6 км, с координатами центра 54.9° с.ш., 52.3° в.д.; г. Зеленодольск - станция с координатами 55.85° с.ш., 48.5° в.д.; г. Казань - станция с координатами 55.8° с.ш., 49.1° в.д.; г. Миннибаево - 2 станции, разнесенные на расстояние 2.5 км по долготе, с координатами центра 54.8° с.ш., 52.2° в.д.) с 1996 года по 2005 год включительно.

Практическая ценность работы.

Модель мезомасштабной неоднородной структуры атмосферы над территорией РТ, включающая метеопараметры, концентрации ряда примесей, коэффициент преломления, применима для научных исследований и решения широкого круга задач в области физики атмосферы, радиофизики, экологии. Модель применима для исследований атмосферы над другими территориями с некоторыми переработками под локальные особенности местности. Использование модели позволяет сократить расходы на получение экспериментальных данных, позволяет получить данные недоступные экспериментальными методами.

Массив данных о динамике реальной атмосферы над территорией РТ и пространственно-временные характеристики мезомасштабной неоднородной структуры атмосферы отражают особенности атмосферной физики, могут быть использованы при разработке соответствующих теоретических концепций, применимы для научных исследований и решения широкого круга задач в области физики атмосферы, радиофизики, экологии.

Результаты и закономерности по влиянию мезомасштабной неоднородной структуры атмосферы на характеристики радиотрасс отражают особенности и атмосферной физики, ценны для понимания сущности атмосферной радиофизики, применимы для практического совершенствования методов спутникового дистанционного зондирования земной поверхности, повышения точности современных средств навигации, радиолокации и др., позволяют сократить расходы измерения радиоволновых характеристик атмосферы.

Степень внедрения. Созданная модель и другие результаты данной работы применяются в различных научных исследованиях в области физики атмосферы и радиофизики в Казанском Государственном Университете, в частности для исследований с использованием просвечивания атмосферы радиоволнами на трассах "приемник - спутник (GPS-Глонасс)".

Личный вклад автора. Автором выполнены работы по решению поставленных задач аналитическими и численными методами. Проведены работы по созданию вычислительного кластера. Разработана распределенная численная модель мезомасштабной неоднородной структуры реальной атмосферы над территорией РТ, включающей поля концентрации примесей и коэффициента преломления. Проведено моделирование и получены трехмерные поля мезомасштабной неоднородной структуры атмосферы и ее динамика. Проведен анализ пространственно-временных вариаций мезомасштабной неоднородной структуры атмосферы. Проведено численное моделирование распространения радиоволн в полученной неоднородной среде и анализ полученных результатов. Сделаны основные выводы по полученным результатам.

Апробация результатов. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: XI Рабочая группа "Аэрозоли Сибири", Томск, Ноябрь 2004; XXI Всероссийская научная конференция "Распространение радиоволн", Йошкар-Ола, Май 2005; 3-я международная конференция "Фундаментальные проблемы физики", Казань, Июнь 2005; European Aerosol

Conference 2005 (EAC 2005), Ghent, August 2005; Международная конференция "Аэрозоли и Безопасность - 2005", Обнинск, Октябрь 2005; XII Рабочая группа "Аэрозоли Сибири", Томск, Ноябрь 2005; XXIV Всероссийский симпозиум "Радиолокационное исследование природных сред", Санкт-Петербург, Апрель 2006; Российско-Канадский семинар "Моделирование атмосферного переноса загрязнений при террористических актах, взрывах и пожарах промышленных предприятий", Москва, Июнь 2006; Advanced atmospheric aerosol symposium, Milan, November 2006; XIII Рабочая группа "Аэрозоли Сибири", Томск, Ноябрь 2006; Региональная научно-практическая конференция "Картография. Навигация. Геоинформационные системы", Казань, Июнь 2007; European Aerosol Conference 2007 (EAC 2007), Salzburg, September 2007; XIV Рабочая группа "Аэрозоли Сибири", Томск, Ноябрь 2007; Региональная научно-практическая конференция "Геоинформационные системы. Тенденции, проблемы, решения", Казань, Июнь 2008; III Межрегиональная конференция "Промышленная экология и безопасность", Казань, Сентябрь 2008; XXII Всероссийская научная конференция "Распространение радиоволн", Сочи, Сентябрь 2008.

Автор принимал участие в качестве исполнителя в исследованиях, поддержанных грантами: РФФИ 04-05-64194, РФФИ 03-05-96211, НИОКР 09-9.5187, госконтрактами Академии наук РТ №№ 06-6.3-13 и 09-9.5-32, "Университеты России" УР 01.01.074. Автор принимал участие в качестве научного руководителя в исследовании, поддержанном грантом молодых ученых Академии наук РТ 072/2008.

Работа удостоена наград: 1 место в секции радиофизика на итоговой студенческой научно-практической конференции КГУ, Казань, Май 2004; Грамота молодых ученых на XII рабочей группе "Аэрозоли Сибири", Томск, Ноябрь 2005; Победитель конкурса на соискание именных стипендий Мэра города Казани,

Казань, 2006; Грамота молодых ученых (1-е место) на XIV рабочей группе "Аэрозоли Сибири", Томск, Ноябрь 2007.

Публикации. Автором опубликовано по теме диссертации 32 работы. Из них 11 статей в научных журналах (из них 4 по списку ВАК), 4 статьи в сборниках трудов научных конференций, 17 опубликованных тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Содержит 159 страниц печатного текста, в том числе 65 рисунков, 6 таблиц. Список литературы содержит 151 источник.

Заключение диссертации по теме «Физика атмосферы и гидросферы», Зинин, Денис Петрович

4.5 Выводы

Создана модель мезомасштабной неоднородной структуры коэффициента преломления радиоволн и ее нестационарной динамики в реальной атмосфере, прошедшая верификацию по данным многолетних непрерывных натурных измерений. Отклонение результатов моделирования от эксперимента не более 10° % по значениям п, не более 4 % по значениям п-1.

Полученная динамика коэффициента преломления над территорией РТ за длительные периоды времени показывает значительную горизонтальную, высотную, временную изменчивость мезомасштабной неоднородной структуры, показывает анизотропию горизонтальной пространственной структуры коэффициента преломления определяемую полями скорости ветра и синоптического градиента атмосферного давления.

Полученные результаты показывают значительную зависимость возмущения оптической длины (ВОД) радиотрасс мезомасштабной неоднородной структурой реальной атмосферы от длины трассы, зенитного угла и направления трассы, времени суток, конкретной метеоситуации. Для одного момента времени ВОД имеет значительную зависимость от направления, но осредненные за сезон характеристики - <ВОД> и 8(ВОД), показывают изотропию по горизонтальному направлению трассы. Значения ВОД по рассмотренным статистическим ансамблям имеют значительный разброс от своего среднего, значит оценкой несистематической (а значит трудной для учета) погрешности, возникающей в радиофизических задачах при расчете оптических длин радиотрасс без учета мезомасштабной неоднородной структуры атмосферы (плоскослоистые приближения), являются значения 8(ВОД).

Основная вариация (изменение) ВОД происходит при прохождении радиотрассами слоя атмосферы высотой от 0 до 10 км. Значение ВОД на высоте 20 км служит мерой изменения оптической толщины атмосферы мезомасштабной неоднородной структурой. 8(ВОД) для трасс с нулевым зенитным углом составляет летом до 12-15 мм, зимой до 3-4 мм., принимает промежуточные значения весной н осенью - до 9-11 и до 8-9 мм. соответственно. 8(ВОД) растет с ростом зенитного угла достигая при 60° зимой до 7-9 мм, летом до 25-30 мм, весной до 18-22 мм., осенью до 17-19 мм.

Мезомасштабная неоднородная структура атмосферы оказывает существенное влияние на отклонение реальной радиотрассы от идеализированной при спутниковой связи. Отклонение показывает существенную зависимость от времени суток и сезонов года, достигая для трасс с зенитным углом 60° средних значений до 450 м, СКО до 330 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

• Создана нестационарная модель мезомасштабной неоднородной структуры реальной атмосферы для метеопараметров (давления, температуры, скорости ветра, влагосодержания), малых газовых примесей и аэрозоля, коэффициента преломления радиоволн. Модель прошла верификацию по данным многолетних непрерывных натурных измерений на сети станций атмосферного мониторинга и показала хорошую достоверность результатов моделирования.

• Получены закономерности пространственно-временной изменчивости мезомасштабной неоднородной структуры атмосферы для метеопараметров, примесей (аэрозоль, газы HN04, N205, HN03, 03, S02, СО, Н202) по длинным рядам трехмерных полей высокого разрешения над территорией РТ. Приземный слой атмосферы формирует два характерных режима горизонтальной неоднородной структуры в зависимости от локальной скорости ветра. С мена режима происходит при значении скорости ветра около 5 м/с. Характерные горизонтальные размеры неоднородностей 4-8, 1525 км.

• Получена мезомасштабная неоднородная структура коэффициента преломления радиоволн в нижней атмосфере и характеристики радиотрасс с учетом времени суток и сезонов года. Среднее вызванное отклонение траектории при связи земля-спутник для трасс с зенитным углом 60° может достигать значений до 450 м, при среднеквадратичном отклонении от среднего до 330 м.

В заключение автор выражает глубокую благодарность научным руководителям Тептину Герману Михайловичу и Хуторовой Ольге Германовне за внимание и помощь в работе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Зинин, Денис Петрович, 2009 год

1. Зинин Д.П., Тептин Г.М., Хуторова О.Г., Шлычков А.П. Моделирование динамики поля коэффициента преломления радиоволн сантиметрового диапазона в нижнем слое атмосферы. / Доклады Академии Наук. 2007. Т. 416. № 1.С. 112-114.

2. Зинин Д.П., Тептин Г.М., Хуторова О.Г. Применение'мезомасштабной модели WRF-CHEM для исследования вертикальной и горизонтальной структуры нижней атмосферы в Республике Татарстан. / Оптика атмосферы и океана. 2008. Т. 21. № 1. С. 69-74.

3. Zinin D.P., Teptin G.M., Khutorova O.G., Shlychkov A.P. Modeling the Dynamics of the Refraction Coefficient Field for Radiowaves of the Centimeter Range in the Lower Atmospheric Layer. / Doklady Earth Sciences. 2007. V. 416. № 7. P. 1062-1065.

4. Остальные публикации автора

5. Зинин Д.П. Моделирование атмосферных параметров в районе города Альметьевск с учетом орографии. / Тезисы докладов итоговой научной студенческой конференции физического факультета КГУ. Казань, 2004. С. 74.

6. Зинин Д.П., Тептин Г.М. Моделирование методом конечных объемов возмущения рельефом атмосферного потока. Исследование параметров модели. / Тезисы докладов XII рабочей группы "Аэрозоли Сибири". Томск, 2005. С. 24.

7. Зинин Д.П., Тептин Г.М., Хуторова О.Г. Вертикальная и горизонтальная структура нижней атмосферы в регионе восточной Европы на базе модели WRF. / Тезисы конференции "Аэрозоли Сибири". Томск, 2006. С. 30.

8. Зинин Д.П., Тептин Г.М., Хуторова О.Г. Моделирование коэффициента преломления для УКВ диапазона с учетом локальной орографии. / Тезисы докладов 3-й международной конференции "Fundamental Problems of Physics". Казань, 2005. С. 80.

9. Зинин Д.П., Тептин Г.М., Хуторова О.Г. Численная модель физики атмосферы Татарстана и возможности ее использования в геоинформационных системах. / Журнал экологии и промышленной безопасности. 2008. № 3. С. 26-28.

10. Зинин Д.П., Тептин Г.М., Хуторова О.Г. Численная модель физики атмосферы Татарстана и возможности ее использования в системах атмосферного мониторинга. / Материалы III научной конференции «Промышленная экология и безопасность». Казань 2008. С. 65-66.

11. Зинин Д.П., Хуторова О.Г. Моделирование мезомасштабной структуры атмосферных параметров с учетом локальной орографии. / Тезисы докладов XI рабочей группы "Аэрозоли Сибири". Томск, 2004. С. 20.

12. Тептин Г.М., Хуторова О.Г., Зинин Д.П. Влияние локальной орографии на мезомасштабные вариации концентрации аэрозоля. / Сборник тезисов международной конференции "Аэрозоли и Безопасность". Обнинск, 2005. С. 143-144.

13. Тептин Г.М., Хуторова О.Г., Зинин Д.П. Модель атмосферы Республики Татарстан с учетом быстропротекающих молекулярных процессов. / Отчеты НИОКР за 2006 г., г. Казань, АН РТ. С. 19-23.

14. Тептин Г.М., Хуторова О.Г., Зинин Д.П. Прогнозирование мезомасштабной структуры загрязнения. / Отчеты НИОКР за 2005 г., г. Казань, АН РТ С. 21-25.

15. Хуторова О.Г., Зинин Д.П., Тептин Г.М. Моделирование мезомасштабной структуры индекса рефракции радиоволн и сравнение с результатами наземных наблюдений. / Труды конференции "Распространение радиоволн XXII". Ростов-на-Дону, 2008. Т. 3. С. 207-210.

16. Khoutorova O.G., Zinin D.P. The effect of local orography in modeling of atmospheric parameters. / ERAE. 2004. V. 10. № 2. P. 3-18.

17. Khutorova O.G., Zinin D.P., Teptin G.M. Numerical modeling of wave effects of mesoscale inhomogeneities of troposphere. / Abstracts of European Aerosol Conference 2008. P. 340.

18. Teptin G.M., Khoutorova O.G., Zinin D.P. Effect of local orography on mesoscale structure for aerosol concentration. / Abstracts of European Aerosol Conference 2005. Ghent, 2005. P. 328.

19. Zinin D.P. Numerical regional modeling of summer time-spatial structure of background atmospheric admixtures concentration. / ERAE.2006. V. 12. № 4. P. 3-27.

20. Zinin D.P., Khoutorova O.G., Slychkov A.P. Investigation of time variation of spatial structure of atmospheric pollutants concentration in industrial region of Tatarstan by numerical modeling. / ERAE. 2006. V. 12. № 3. P. 10-26.

21. Zinin D.P., Teptin G.M., Khoutorova O.G. Modeling of relief influence on bottom layer atmospheric flow in scale of 25 Ion. / ERAE. 2005. V. 11. № 2. P. 3-15.

22. Алимов В.А., Рахлин А.В. О фазовых флуктуациях радиоволн за турбулентным фазовым экраном. / Известия вузов. Радиофизика. 2005. Т. 48. №7. С. 563-573.

23. Алоян А.Е., Арутюнян В.О. Математическое моделирование изменчивости газового и аэрозольного состава атмосферы в региональном масштабе. / География и природные ресурсы. 2005. Спец. выпуск. С. 125-131.

24. Алоян А.Е., Пененко В.В., Козодеров В.В. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. / Современные проблемы вычислительной математики и математического моделирования. Т. 2. Матмоделирование. М.: Наука, 2005. С. 279-351.

25. Берлянд М.Е. О закономерностях распространения атмосферных примесей и их учете при моделировании загрязнения. / Инф. Бюллетень "Вопросы охраны атмосферы от загрязнения". НПК "Атмосфера" при ГГО им. А.И. Воейкова. СПб, 2002. № 2 (26). С. 5-12.

26. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. Гидрометеоиздат, 1985. 272 С.

27. Бин Б.Р., Даттон Е.Д. Радиометеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 207 С.

28. Воронцов A.M., Парамонов П.В. Моделирование протяженных фазовых экранов в задачах распространения оптического излучения в атмосфере. / Известия вузов. Радиофизика. 2006. Т. 49. № 1. С. 21-34.

29. Гаврилов Н.М., Карпова Н.В. Глобальная структура мезомасштабной изменчивости атмосферы по спутниковым измерениям рефракции радиоволн. / Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2004. Т. 40. № 6. С. 747-758.

30. Гилл А. Динамика атмосферы и океана. T.l М: Мир. 1986. 399 С.

31. Гилл А. Динамика атмосферы и океана. Т.2 М: Мир. 1986. 416 С.

32. Голицын Г.С. Природные процессы и явления: волны, планеты, конвекция, климат, статистика. М: Физматлит, 2004. 344 С.

33. Госсард Э., Хук У. Волны в атмосфере. М.: Мир, 1985. 582 С.

34. Дикий JI.A. Теория колебаний земной атмосферы. / JL: Гидрометеорологическое издательство, 1969. 193 С.

35. Журавлев А.А., Тептин Г.М., Хуторова О.Г. Пространственная структура мезомасштабных неоднородностей концентрации примеси в нижней тропосфере. / Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14. № 6-7. С. 543-546.

36. Зуев В.Е., Банах В.А., Покасов В.В. Современные проблемы атмосферной оптики. Т.5. JL: Гидрометеоиздат, 1988. 270 С.

37. Казаков Л.Я., Ломакин А.Н. Неоднородности коэффициента преломления воздуха в тропосфере. М.: Наука, 1976. 185 С.

38. Карпова Н.В., Петрова Л.Н., Швед Г.М. Колебания атмосферы и земной поверхности с устойчивыми частотами в диапазонах периодов 0.7-1.5 и 2.5-5 час. / Известия РАН: Физика атмосферы и океана. 2004. Т. 40. № 1. С.13-24.

39. Колосов М.А., Арманд Н.А., Яковлев О.И. Распространение радиоволн при космической связи. М.: Связь, 1969. 155 С.

40. Колосов М.А., Шабельников А.В. Рефракция электромагнитных волн в атмосферах Земли, Венеры, Марса. М: Сов. радио, 1976. 219 С.

41. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: 2003. 736 С.

42. Марчук Г.И. Численное решение задач динамики атмосферы и океана JL: Гидрометеоиздат, 1974. 351 С.

43. Матвеев JI.T. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 752 С.

44. Монин А.С. Введение в теорию климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 246 С.

45. Монин А.С. Прогноз погоды как задача физики. М.: Наука, 1969. 184 С.

46. Монин А.С., Обухов A.M. Основные закономерности турбулентного перемешивания в приземном слое атмосферы. / Тр. Геофиз. Ин-та АН СССР. 1954. №24(151). С. 163-187.

47. Монин А.С., Шишков Ю.А. Климат как проблема физики. УФН, 2000. Т. 170. 429 С.

48. Паршуков В. А. Влияние ошибок измерения метеопараметров на результаты расчета видимого угла места астрономического объекта. / Тезисы докладов XIX Всероссийской конференции по распространению радиоволн. Казань, 1999. С. 178-179.

49. Пененко В.В. Методы численного моделирования атмосферных процессов. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 352 С.

50. Пененко В.В., Алоян А.Е. Модели и методы для задач охраны окружающей среды. Новосибирск: Наука, 1985. 252 С.

51. Старченко А.В., Беликов Д.А., Вражнов Д.А., Есаулов А.О. Применение мезомасштабных моделей ММ5 и WRF к исследованию атмосферных процессов. / Оптика атмосферы и океана. 2005. Т. 18. № 5-6. С. 455-461.

52. Седунов 10.С. и др. Атмосфера. Справочник. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 510 С.

53. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1967. 548 С.

54. Тептин Г.М. Макротурбулентные характеристики средней и нижней атмосферы и рассеяние радиоволн. Казань: Центр инновационных технологий, 2004. 159 С.

55. Троицкий А.В., Востоков А.В., Китай Ш.Д. Исследование поглощения атмосферы в областях микроволновых линий водяного пара 22.2 и 183 ГГЦ. / Труды конференции "Распространение радиоволн XXII". Ростов-на-Дону, 2008. Т. 1. С. 275-277.

56. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 646 С.

57. Хуторова О.Г. Волновые процессы в приземном слое по синхронным измерениям примесей и метеопараметров. Казань: Центр инновационных технологий, 2005. 275 С.

58. Хуторова О.Г., Корчагин Г.Е. Исследование пространственной структуры мезомасштабных вариаций приземного аэрозоля различными методами. / Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14. № 6-7. С. 630-632.

59. Хуторова О.Г., Тептин Г.М. Временные вариации аэрозоля и малых газовых примесей в приземном городском воздухе. // Известия АН. Физика атмосферы и океана. 2003. Т. 39. № 6. С. 782-790.

60. Хуторова О.Г., Тептин Г.М. Исследование мезомасштабных вариаций концентраций примесей в тропосфере. / Известия АН. Физика атмосферы и океана. 2001. Т. 37. № 6. С. 853-856.

61. Хуторова О.Г., Тептин Г.М. О природе мезомасштабных вариаций концентрации приземных атмосферных примесей. / Оптика атмосферы и океана. 2005. Т. 18. № 5-6. С. 425-429.

62. Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. Москва: Советское радио, 1962.475 С.

63. Швед Г.М. Циркуляция атмосферы. / Соросовский образовательный журнал. 1997. № 3. С. 75-81.

64. Шлычков В.А., Мальбахов В.М., Леженин А.А. Численное моделирование атмосферной циркуляции и переноса загрязняющих веществ в Норильской долине. / Оптика атмосферы и океана. 2005. Т. 18. № 5-6. С. 490-496.

65. Яковлев О.И. Космическая радиофизика. М.Ж Научная книга, 1998. 432 С.

66. Яковлев О.И., Викерт Й., Матюгов С.С., Ануфриев В.А. Флуктуации радиоволн в полярной ионосфере на трассах спутник-спутник при высокой солнечной активности. / Известия вузов. Радиофизика. 2006. Т. 49. №3. С. 185-193.

67. Ackermann I.J., Hass Н., Memmesheimer М., Ebel A., Binkowski F.S., Shankar U. Modal aerosol dynamics model for Europe: Development and first applications. / Atmospheric environment. 1998. V. 32. № 17. P. 2981-2999.

68. Beljaars A.C.M. The parameterization of surface fluxes in large-scale models under free convection. / Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 1994. V. 121. P. 255-270.

69. Betts A.K. A new convective adjustment scheme. Part I: Observational and theoretical basis. / Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 1986. V. 112. P. 677-691.

70. Betts A.K., Miller M.J. A new convective adjustment scheme. Part II: Single column tests using GATE wave, BOMEX, and arctic air-mass data sets. / Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 1986. V. 112. P. 693-709.

71. Chen F., Dudhia J. Coupling an advanced land-surface hydrology model with the Penn State NCAR MM5 modeling system. Part I: Model description and implementation. / Mon. Wea. Rev. 2001. V. 129. P. 569-585.

72. Chen S.-H., Sun W.-Y. A one-dimensional time dependent cloud model. / J. Meteor. Soc. Japan, 2002. V. 80. P. 99-118.

73. Chou M.-D., Suarez M.J. An efficient thermal infrared radiation parameterization for use in general circulation models. NASA Tech. Memo. 104606. 1994. V. 3. 85 P.

74. Cooper W.A. Ice initiation in natural clouds. / Precipitation Enhancement A Scientific Challenge. Meteor. Monogr. № 43. Amer. Met. Soc. 1986. P. 29-32.

75. Dudhia J. Numerical study of convection observed during the winter monsoon experiment using a mesoscale two-dimensional model. / J. Atmos. Sci. 1989. V. 46. P. 3077-3107.

76. Dyer A.J., Hicks B.B. Flux-gradient relationships in the constant flux layer. / Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 1970. V. 96. P. 715-721.

77. Erisman J.W., van Pul A., Wyers P. Parameterization of surface resistance for the quantification of atmospheric deposition of acidifying pollutants and ozone. / Atmospheric environment. 1994. V. 28. P. 2595-2607.

78. Fels S.B., Schwarzkopf M.D. The Simplified Exchange Approximation: A New Method for Radiative Transfer Calculations. / J. Atmos. Sci. 1975. V. 32. P. 1475-1488.

79. Grell G.A., Devenyi D. A generalized approach to parameterizing convection combining ensemble and data assimilation techniques. / Geophys. Res. Lett. 2002. V. 29(14). Article 1693.

80. Grell G. A., Peckham S. E., Schmitz R., McKeen S. A., Frost G., Skamarock W. C., Eder B. Fully coupled online chemistry within the WRF model. / Atmos. Environ. 2005. V. 39. P. 6957-6975.

81. Guenther A.B., Zimmerman P.R., Harley P.C., Monson R.K., Fall R. Isoprene and monoterpene emission rate variability: model evaluations and sensitivity analyses. / J. Geophys. Res. 1993. V. 98D. P. 12609-12617.

82. Hill R.I., Lawrence R.S., Priestley I.T. Theoretical and calculational aspects of the radio refractive index of water vapor. / Radio Sci. 1982. V. 17. № 5. P. 1251.

83. Holton J.R. An introduction to dynamic meteorology. 3d ed. Academic Press, 1992. 511 P.

84. Hong S.-Y., Dudhia J., Chen S.-H. A Revised Approach to Ice Microphysical Processes for the Bulk Parameterization of Clouds and Precipitation. / Mon. Wea. Rev. 2004. V. 132. P. 103-120.

85. Hong S.-Y., Juang H.-M.H., Zhao Q. Implementation of prognostic cloud scheme for a regional spectral model. / Mon. Wea. Rev. 1998. V. 126. P. 26212639.

86. Hong S.-Y., Pan H.-L. Nonlocal boundary layer vertical diffusion in a medium-range forecast model. / Mon. Wea. Rev. 1996. V. 124. P. 2322-2339.

87. Janjic Z.I. Comments on "Development and Evaluation of a Convection Scheme for Use in Climate Models". / J. Atmos. Sci. 2000. V. 57. P. 3686.

88. Janjic Z.I. Nonsingular Implementation of the Mellor-Yamada Level 2.5 Scheme in the NCEP Meso model. NCEP Office Note. 2002. V. 437. 61 P.

89. Janjic Z.I. The step-mountain coordinate: physical package. / Mon. Wea. Rev. 1990. V. 118. P. 1429-1443.

90. Janjic Z.I. The step-mountain eta coordinate model: further developments of the convection, viscous sublayer and turbulence closure schemes. / Mon. Wea. Rev. 1994. V. 122. P. 927-945.

91. Janjic Z.I. The surface layer in the NCEP Eta Model. / Eleventh Conference on Numerical Weather Prediction, Norfolk, VA. Amer. Meteor. Soc. 1996. P. 354-355.

92. Kain J.S., Fritsch J.M. A one-dimensional entraining-detraining plume model and its application in convective parameterization. / J. Atmos. Sci. 1990. V. 47. P. 2784-2802.

93. Kain J.S., Fritsch J.M. Convective parameterization for mesoscale models: The Kain-Fritcsh scheme, the representation of cumulus convection in numerical models. K. A. Emanuel and D.J. Raymond, Eds. Amer. Meteor. Soc. 1993. 246 P.

94. Kalnay E. Atmospheric Modeling, Data Assimilation, and Predictability. Cambridge, 2003. 369 P.

95. Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W ., DeavenD., GandinL., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J., Zhu Y., Chelliah M., Ebisuzaki W., Higgins W., Janowiak J., Mo K.C., Ropelewski C., Wang J., Leetmaa A.,

96. Reynolds R., Jenne R., Joseph D. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project. / Bull. Amer. Meteor. Soc. 1996. V. 77. P. 437-471.

97. Kessler E. On the distribution and continuity of water substance in atmospheric circulation. Meteor. Monogr. V. 10. № 32. Amer. Meteor. Soc. 1969. 84 P.

98. Khoutorova O.G., Douryagin D.N., Vasilyev A.A., Korchagin G.E. Waves in air impurities and their influence on atmospheric optical properties. / Atmospheric Environment. 2001. V. 35. P. 5131-5134.

99. Klemp J.B., Skamarock W.C., Dudhia J. Conservative Split-Explicit Time Integration Methods for the Compressible Nonhydrostatic Equations. 2000. http://www.mmm.ucar.edu/individual/skamarockywrf equations eulerian.pdf

100. Lacis A.A., Hansen J.E. A parameterization for the absoiption of solar radiation in the earth's atmosphere. / J. Atmos. Sci. 1974. V. 31. P. 118-133.

101. Lin Y.-L., Farley R.D., Orville H.D. Bulk parameterization of the snow field in a cloud model. / J. Climate Appl. Meteor. 1983. V. 22. P. 1065-1092.

102. Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems. / Rev. Geophys. Space Phys. 1982. V. 20. P. 851875.

103. Mlawer E.J., Taubman S.J., Brown P.D., Iacono M.J., Clough S.A. Radiative transfer for inhomogeneous atmosphere: RRTM, a validated correlated-k model for the longwave. / J. Geophys. Res. 1997. V. 102 (D14). P. 1666316682.

104. Paulson С.A. The mathematical representation of wind speed and temperature profiles in the unstable atmospheric surface layer. / J. Appl. Meteor. 1970. V. 9. P. 857-861.

105. Reisner J.R., Rasmussen R.M., Bruintjes R.T. Explicit forecasting of supercooled liquid water in winter storms using the MM5 mesoscale model. / Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 1998. V. 124. P. 1071-1107.

106. Roberts R.E., Selby J.E.A., Biberman L.M. Infrared continuum absorption by atmospheric water-vapor in 8-12 um window. / Applied Optics. 1976. V. 15 (9). P. 2085-2090.

107. Rodgers C.D. Some extensions and applications of the new random model for molecular band transmission. / Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 1968. V. 94. P. 99102.

108. Ryan B.F. On the global variation of precipitating layer clouds. / Bull. Amer. Meteor. Soc. 1996. V. 77. P. 53-70.

109. Sasamori Т., London J., Hoyt D.V. Radiation budget of the Southern Hemisphere. / Meteor. Monogr. 1972. V. 13. № 35. P. 9-23.

110. Schwarzkopf M.D., Fels S.B. Improvements to the algorithm for computing C02 transmissivities and cooling rates. / J. Geophys. Res. 1985. V. 90 (ND6). P. 541-550.

111. Schwarzkopf M.D., Fels S.B. The simplified exchange method revisited — an accurate, rapid method for computation of infrared cooling rates and fluxes. / J. Geophys. Res. 1991. V. 96 (D5). P. 9075-9096.

112. Sharma A., Kumar D.V., Ghatak A.K. Tracing rays through graded-index media: a new method. / Appl. Opt. 1982. V. 21. № 6. P. 984-986.

113. Skamarock W.C., Klemp J.B., Dudhia J., Gill D.O., Barker D.M., Wang W., Powers J.G. A description of the Advanced Research WRF Version 2. NCAR Tech Notes, 2005. http://www.mmm.ucar.edu/wrf/users/docs/arw v2.pdf

114. Smirnova T.G., Brown J.M., Benjamin S.G. Performance of different soil model configurations in simulating ground surface temperature and surface fluxes. /Mon. Wea. Rev. 1997. V. 125. P. 1870-1884.

115. Smirnova T.G., Brown J.M., Benjamin S.G., Kim D. Parameterization of cold-season processes in the MAPS land-surface scheme. / J. Geophys. Res. 2000. V. 105 (D3). P. 4077-4086.

116. Stephens G.L. Radiation profiles in extended water clouds. Part II: Parameterization schemes. / J. Atmos. Sci. 1978. V. 35. P. 2123-2132.

117. Stockwell W.R., Middleton P., Chang J.S., Tang X. The second generation regional acid deposition model chemical mechanism for regional air quality modeling. / J. Geophys. Res. 1990. V. 95. P. 16343-16367. .

118. Tao W.-K., Simpson J., McCumber M. An ice-water saturation adjustment. / Mon. Wea. Rev. 1989. V. 117. P. 231-235.

119. Thompson G., Rasmussen R.M., Manning K. Explicit forecasts of winter precipitation using an improved bulk microphysics scheme. Part I: Description and sensitivity analysis. / Mon. Wea. Rev. 2004. V. 132. P. 519-542.

120. Walko R.L., Cotton W.R., Meyers M.P., Harrington J.Y. New RAMS cloud microphysics parameterization. Part I: The single-moment scheme. / Atmos. Res. 1995. V. 38. P. 29-62.

121. Webb E.K. Profile relationships: The log-linear range, and extension to strong stability. / Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 1970. V. 96. P. 67-90.

122. Wicker L.J., Skamarock W.C. Time Splitting Methods for Elastic Models Using Forward Time Schemes. MWR. August 2002. http://www.mmm.ucar.edu/individual/skamarock/rk3 mwr 2002.pdf

123. Zhang D.-L., Anthes R.A. A high-resolution model of the planetary boundary layer-sensitivity tests and comparisons with SESAME-79 data. / J. Appl. Meteor. 1982. V. 21. P. 1594-1609.

124. The Weather Research and Forecasting Model Website: http://wrf-model.org

125. MM5 Community Model Homepage: http://www.mmm.ucar.edu/mm5/

126. WRF Model Users Site: http:/Avww.mmm.ucar.edu/wrf/users/

127. WRF Documentation Page. Documents and Publications: http://www.mmm.ucar.edu/wrf/users/pub-doc.html

128. NCEP/EMC Global Modeling Branch. About the Global Parallel System: http://wwwt.emc.ncep.noaa.gov/gmb/para/parabout.html

129. National Centers for Environmental Prediction (NCEP). EMC Model Documentation: http://www.emc.ncep.noaa.gov/modelinfo/index.html

130. DOC/NO AA/NWS/NCEP, 1994: NCEP/NCAR Global Reanalysis Products, 1948-continuing, updated monthly. Published by the CISL Data Support Section at the National Center for Atmospheric Research, Boulder, CO (ds090.0): http://dss.ucar.edU/datasets/ds090.0/

131. NCEP/NCAR Reanalysis. Model Description: http://dss.ucar.edu/pub/reanalysis/reanmodel.html

132. WRF Physics: http://www.mmm.ucar.edu/wrf/users/docs/wrf-phy.html

133. WRF Working Group 11. Atmospheric Chemistry: http://ruc.fsl.noaa.gov/wrt/WGl 1/