Исследование облачных проявлений атмосферных гравитационных волн над акваторией Курильских островов в моменты прохождения сильных трансокеанских цунами

В настоящее время цунами являются одними из наименее прогнозируемых и наиболее разрушительных природных явлений, хотя их инструментальные исследования только в нашей стране начались уже в середине 60-х годов прошлого столетия. При этом существуют как мировая система непрерывного мониторинга цунами DART, датчики которой расположены вблизи всех сейсмоопасных зон Мирового океана, так и региональные (например, у Японии и России), осуществляющие более детальные измерения колебаний уровня водной поверхности вблизи побережья [1]. Однако последствия катастрофических землетрясений и последовавших за ними волн, произошедших в последнее десятилетие, свидетельствуют о невысокой эффективности работы Службы предупреждения о цунами. Поэтому исследования рассматриваемых явлений по-прежнему являются актуальными.
В последнее время появились новые подходы к изучению цунами и их последствий, связанных с развитием методов дистанционного зондирования Земли на основе лидаров и спутниковых систем. Одним из основных результатов их применения является доказательство существования ионосферных откликов, вызванных рассматриваемыми явлениями, связанными с вариациями полного электронного содержания на основе данных GPS-сигналов [2]. Теоретические же предпосылки указанных эффектов предполагают, что волны цунами генерируют внутренние гравитационные волны в атмосфере [3]. Современными методами обнаружения подобных волновых процессов являются лидарное зондирование и измерения путем применения высокочувствительных барографов. При этом атмосферные гравитационные волны могут формировать периодические облачные структуры, которые отчетливо видны на спутниковых снимках даже видимого диапазона спектра [4].
В докладе представлены результаты анализа спутниковых данных MODIS для акватории Курильских островов и соответствующих аэрологических измерений в моменты прохождения сильных трансокеанских цунами и их афтершоков, произошедших 03.01.2009 г. возе берегов Папуа (Индонезия), 15.01.2009 г. в центральной части Курильской гряды, 29.09.2009 г. возле островов Самоа, 07.10.2009 г. между островами Вануату и Санта-Круз и 27.02.2010 г. на побережье Центрального Чили. Рассматриваемые в докладе изображения из космоса содержат облачные проявления атмосферных гравитационных волн, представляющие собой группы упорядоченных квазипараллельных полос, состоящие из облаков различных типов. Необходимыми условиями возникновения исследуемых волновых процессов являются устойчивая стратификация, наличие температурных инверсий и струйных течений [5]. Возможными причинами генерации атмосферных гравитационных волн в исследуемом регионе являются рельеф подстилающей поверхности и океанический апвеллинг, приводящий к возникновению конвективных процессов. В докладе обсуждаются результаты анализа атмосферных условий и состояния подстилающей поверхности для каждого рассматриваемого случая. При этом на основе спутниковых данных определены: тип и высота верхней границы облачности, оценки длин волн, а также температура поверхности океана. Аэрологические измерения позволили получить профили, направления и скорости ветра и температуры воздуха. На основе сопоставления этих данных определены оценки периодов атмосферных гравитационных волн. Полученные результаты свидетельствуют о наличии благоприятных условий окружающей среды для генерации и распространения исследуемых явлений. Присутствие конвективных процессов подтверждается наблюдением на спутниковых снимках облаков вертикального развития. Обсуждаются результаты сопоставления оценок периодов и направления распространения волновых процессов в атмосфере и на водной поверхности.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-37-60019 мол_а_дк.