Особенности прохождения внутренних гравитационных волн из тропосферы на ионосферные высоты

На основе двумерных численных расчетов траекторий внутренних гравитационных волн (ВГВ) рассмотрено распространение ВГВ в неоднородной по вертикали атмосфере с тропосферных высот в ионосферу при наличии зональных потоков с учетом их неоднородности по высоте. В тропосфере внутренние гравитационные волны могут возбуждаться различными источниками, в частности, за счет подготовки и развития кризисных процессов типа крупномасштабных вихрей, землетрясений и пр. Для ряда данных по высотным профилям частоты Вяйляля-Брента и высотному профилю скорости зонального потока в атмосфере выполнен анализ возможности прохождения внутренних гравитационных волн из тропосферы (менее 14 км) в ионосферу (высоты более 90 км). Численные расчеты показали, что в зависимости от параметров ВГВ и зонального потока в атмосфере возможны различные варианты распространения ВГВ в неоднородной системе тропосфера-ионосфера. Например, за счет наличия критических слоев или слоев вертикального отражения прохождение ВГВ в ионосферу становится невозможным. Так при наличии критического слоя внутренняя гравитационная волна распространяясь к нему снизу сильно замедляется, волновой вектор ВГВ значительно возрастает, волна около этого слоя резко меняет направление распространения на практически горизонтальное и за счет значительно возрастающей роли вязкости полностью поглощается на высоте критического слоя. Возможны также ситуации, когда на некоторой высоте возникает слой горизонтального отражения и ВГВ отражается (распространяясь наверх) назад - к источнику ее возбуждения. Затем выше может также возникнуть слой вертикального отражения ВГВ и волна смещаясь от него вниз вновь подходит к слою горизонтального отражения и после отражения в этом слое возвращается к источнику уже с другой стороны. Согласно проведенным численным расчетам горизонтальное смещение пакета ВГВ при распространении из тропосферы в ионосферу оказывается весьма вариабельно (в зависимости от выбора исходных параметров задачи, высотных профилей зонального потока, частоты Вяйсяля-Брента) и может достигать тысяч километров и даже больше. Следовательно, в благоприятных условиях реализации прохождения внутренних гравитационных волн из тропосферы на ионосферные высоты предвестники кризисных событий в ионосфере (включая возмущения плазмы) могут наблюдаться спутниковой аппаратурой на больших расстояниях по горизонтали от источника генерации внутренних гравитационных волн. Вполне очевидно, что это принципиальное обстоятельство и его необходимо учитывать при анализе и интерпретации экспериментальных данных по связи ионосферных возмущений с кризисными событиями в тропосфере, например, землетрясениями.