<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Solnechno-Zemnaya Fizika</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Solnechno-Zemnaya Fizika</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Солнечно-земная физика</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="online">2712-9640</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">11372</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/18890</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Результаты  исследований</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Results of current research</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Результаты  исследований</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Modeling of the effect of internal gravity waves on upper atmospheric conditions during sudden stratospheric warming</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Моделирование воздействия внутренних гравитационных волн на состояние верхней атмосферы в период внезапного стратосферного потепления</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Васильев</surname>
       <given-names>Павел Анатольевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Vasilyev</surname>
       <given-names>Pavel Anatol'evich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>pvasiliev93@gmail.com</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Карпов</surname>
       <given-names>Иван Викторович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Karpov</surname>
       <given-names>Ivan Viktorovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>ivkarpov@inbox.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор физико-математических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of physical and mathematical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Кшевецкий</surname>
       <given-names>Сергей Петрович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kshevetskii</surname>
       <given-names>Sergey Petrovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>spkshev@gmail.com</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор физико-математических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of physical and mathematical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-4"/>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-5"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Балтийский федеральный университет имени И. Канта</institution>
     <city>Калининград</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">I. Kant Baltic Federal University</institution>
     <city>Kaliningrad</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Калининградский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН</institution>
     <city>Калининград</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">West Department of Pushkov Institute of Terrestrial Mag-netism, Ionosphere and Radio Wave Propagation RAS</institution>
     <city>Kaliningrad</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Балтийский федеральный университет имени И. Канта</institution>
     <city>Калининград</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">I. Kant Baltic Federal University</institution>
     <city>Kaliningrad</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-4">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Санкт-Петербургский государственный университет</institution>
     <city>Санкт-Петербург</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">St. Petersburg State University</institution>
     <city>Saint Petersburg</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-5">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Балтийский федеральный университет имени И. Канта</institution>
     <city>Калининград</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">I. Kant Baltic Federal University</institution>
     <city>Kaliningrad</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2016-09-27T00:00:00+03:00">
    <day>27</day>
    <month>09</month>
    <year>2016</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2016-09-27T00:00:00+03:00">
    <day>27</day>
    <month>09</month>
    <year>2016</year>
   </pub-date>
   <volume>2</volume>
   <issue>3</issue>
   <fpage>69</fpage>
   <lpage>73</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://naukaru.ru/en/nauka/article/11372/view">https://naukaru.ru/en/nauka/article/11372/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Представлены результаты моделирования влияния стратосферных внутренних гравитационных волн (ВГВ), возбуждаемых в области развития внезапного стратосферного потепления (ВСП), на состояние верхней атмосферы. В численном эксперименте использовалась двумерная модель распространения атмосферных волн, учитывающая диссипативные и нелинейные процессы, сопровождающие распространение волн. В качестве источника возмущений рассматривались возмущения температуры и плотности в стратосфере в периоды ВСП. Амплитудные и частотные характеристики источника возмущений оценивались из результатов наблюдений и теории ВГВ. Результаты численных расчетов показали, что волны, возникающие в периоды развития ВСП на стратосферных высотах, могут порождать изменения температуры в верхней атмосфере. Максимальные относительные возмущения, создаваемые такими волнами по отношению к невозмущенным условиям, отмечаются на высотах 100–200 км. Возмущения верхней атмосферы, в свою очередь, оказывают влияние на динамику заряженной компоненты в ионосфере и вносят вклад в наблюдаемые ионосферные эффекты ВСП.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>We present results of modeling of the effect of internal gravity waves (IGW), excited in the region of development of a sudden stratospheric warming (SSW), on upper atmospheric conditions. In the numerical experiment, we use a two-dimensional model of propagation of atmospheric waves, taking into account dissipative and nonlinear processes accompanying wave propagation. As a source of disturbances we consider temperature and density disturbances in the stratosphere during SSWs. Amplitude and frequency characteristics of the source of disturbances are estimated from observations and IGW theory. Numerical calculations showed that waves generated at stratospheric heights during SSW can cause temperature changes in the upper atmosphere. Maximum relative disturbances, generated by such waves, with respect to quiet conditions are observed at 100–200 km. Disturbances of the upper atmosphere in turn have an effect on dynamics of a charged component in the ionosphere and can contribute to observable ionospheric effects of SSW.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>Внутренние гравитационные волны</kwd>
    <kwd>внезапные стратосферные потепления</kwd>
    <kwd>моделирование</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>Internal gravity waves</kwd>
    <kwd>sudden stratospheric warmings</kwd>
    <kwd>modeling</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>ВВЕДЕНИЕВнутренние гравитационные волны (ВГВ) являются важным механизмом связи процессов в нижней и верхней атмосфере. Распространение ВГВ из нижних слоев существенно влияет на многие явления в атмосфере и ионосфере [Pancheva, Mukhtarov, 2011]. Одним из примеров реализации таких связей между динамикой нижних и верхних атмосферных слоев являются ионосферные возмущения в периоды внезапных стратосферных потеплений (ВСП).ВСП — явление резкого, до 80° за несколько дней, повышения температуры стратосферы в области высоких широт. Характерный масштаб нагретой области может достигать 4000 км вдоль долготы. ВСП наблюдаются в зимнее время преимущественно в Северном полушарии [Harada, et al., 2010]. На сегодняшний день накоплено большое количество данных о потеплениях. В то же время до сих пор нет полного теоретического описания механизма возникновения и эволюции ВСП. Наиболее распространенной является гипотеза о взаимодействии зонального ветра и планетарных волн в стратосфере [Labitzke, Kunze, 2009].Важной особенностью ВСП является их воздействие на атмосферные процессы вне области потепления. В частности, в исследованиях [Pancheva, Mukhtarov, 2011; Polyakova et al., 2014; Шпынев и др., 2013] было отмечено влияние ВСП на различные ионосферные параметры, такие как критическая частота F2-слоя (foF2), высота его максимума (hmF2) и полное электронное содержание (ПЭС). Особый интерес представляют сведения об изменениях параметров ионосферы на нижних широтах, удаленных от области ВСП на тысячи километров [Sumod et al., 2012]. На основании анализа длительных наблюдений было выдвинуто предположение, что причиной реакции верхней атмосферы и ионосферы на ВСП является усиление приливной активности на высотах нижней термосферы, которое приводит к изменению электрических полей в динамо-области ионосферы и соответствующим эффектам в ионосфере. Результаты модельных исследований в целом показывают, что различные схемы усиления приливных вариаций в нижней термосфере в периоды ВСП позволяют качественно воспроизвести пространственно-временные особенности ионосферных возмущений, однако теоретические амплитудные характеристики оказываются значительно меньше наблюдаемых.Наблюдения показывают, что временная задержка в возникновении возмущений в нижней атмосфере и ионосфере весьма незначительна в сравнении с длительностью существования ВСП и периодами планетарных волн. Можно предположить, что в качестве физического процесса, обеспечивающего быструю реализацию связей динамики нижней и верхней атмосферы, могут выступать ВГВ, возбуждаемые в области возникновения ВСП. В экспериментальных исследованиях действительно приводятся данные наблюдений, свидетельствующие об усилении волновой активности ВГВ в условиях ВСП [Wang, Alexander, 2009]. В теоретическом исследовании [Карпов, Кшевецкий, 2014] показана высокая эффективность таких волн, распространяющихся из нижней атмосферы, в формировании крупномасштабных возмущений верхней атмосферы.Цель настоящей работы заключается в исследовании возможности возбуждения ВГВ, способных распространяться в верхнюю атмосферу, вследствие возмущений параметров стратосферы в периоды ВСП.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Григорьев Г.И. Акустико-гравитационные волны в атмосфере Земли (обзор) // Изв. вузов. Радиофизика. 1999. Т. 42, № 1. С. 3-25.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Grigoriev G.I. Acoustic-gravity waves in the Earth's atmosphere (review). Izvestiya Vuzov. Radiophysics [Radio Physics and Quantum Electronics] 1999, vol. XLII, no. 1, pp. 3-25 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Карпов И.В., Кшевецкий С.П. Механизм формирования крупномасштабных возмущений в верхней атмосфере от источников АГВ на поверхности земли // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54, № 4. С. 553-562.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Harada Y., Goto A., Hasegawa H., Fujikawa N. A major stratospheric sudden warming event in January 2009. J. Atm. Sci. 2010, vol. 67, pp. 2052-2069. DOI: 10.1175/2009JAS3320.1.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Куркин В.И., Черниговская М.А., Марычев В.Н. и др. Особенности проявления зимних внезапных стратосферных потеплений в период 2008-2010 гг. над регионами Сибири и Дальнего Востока России по данным лидарных и спутниковых измерений температуры // Солнечно-земная физика. 2011. Вып. 17. С. 166-173.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Jin H., Miyoshi Y., Pancheva D., Mukhtarov P., Fujiwara H., Shinagawa H. Response of migrating tides to the stratospheric sudden warming in 2009 and their effects on the ionosphere studied by a whole atmosphere-ionosphere model GAIA with COSMIC and TIMED/SABER observations. J. Geophys. Res. 2012, vol. 117, A10323. DOI: 10.1029/2012JA017650.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Шпынев Б.Г., Панчева Д., Мухтаров П. и др. Отклик ионосферы над регионом Восточной Сибири во время внезапного стратосферного потепления 2009 г. по данным наземного и спутникового радиозондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10, № 1. С. 153-163.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Karpov I.V., Kshevetskii S.P. Mechanism of formation of large-scale disturbances in the upper atmosphere by acoustic gravity wave sources on the Earth's surface. Geomagnetizm i Aeronomiya [Geomagnetism and Aeronomy]. 2014, vol. 54, no. 4, pp. 553-562. (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Harada Y., Goto A., Hasegawa H., Fujikawa N. A major stratospheric sudden warming event in January 2009 // J. Atmos. Sci. 2010. V. 67. P. 2052-2069. DOI: 10.1175/2009JAS3320.1.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kshevetskii S.P. Modeling of propagation of internal gravity waves in gases. Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2001, vol. 41, no 2. pp. 273-288.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Jin H., Miyoshi Y., Pancheva D., et al. Response of migrating tides to the stratospheric sudden warming in 2009 and their effects on the ionosphere studied by a whole atmosphere-ionosphere model GAIA with COSMIC and TIMED/SABER observations // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. N A10323. DOI:10.1029/2012JA017650.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kurkin V.I., Chernigovskaya M.A., Marychev V.N., Nikolashkin S.V., Bychkov V.V. Effects of winter sudden stratospheric warmings over Siberia and Russian Far East in 2008-2010 according to lidar and satellite measurements of temperature. Solnechno-Zemnaya Fizika [Solar-Terrestrial Physics]. 2011, vol. 17, pp. 166-173 (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Kshevetskii S.P. Modeling of propagation of internal gravity waves in gases // Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2001. V. 41, N 2. P. 273-288.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Labitzke K., Kunze M. On the remarkable Arctic winter 2008/2009. J. Geophys. Res. 2009, vol. 114, no. D00I02. DOI: 10.1029/2009JD012273.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Labitzke K., Kunze M. On the remarkable Arctic winter 2008/2009 // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. N D00I02. DOI: 10.1029/2009JD012273.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pancheva D., Mukhtarov P., Stratospheric warmings: The atmosphere-ionosphere coupling paradigm. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2011, vol. 73, pp. 1697-1702.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Pancheva D., Mukhtarov P. Stratospheric warmings: The atmosphere-ionosphere coupling paradigm // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2011. V. 73. Р. 1697-1702.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Picone J.M., Hedin A.E., Drob D.P., Aikin A.C., NRLMSISE-00 empirical model of the atmosphere: Statistical comparisons and scientific issues. J. Geophys. Res. 2002, vol. 107, no. A12, pp. 1468-1483. DOI: 10.1029/ 2002JA009430.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Picone J.M., Hedin A.E., Drob D.P., Aikin A.C. NRLMSISE-00 empirical model of the atmosphere: Statistical comparisons and scientific issues // J. Geophys. Res. 2002. V. 107, N A12. Р. 1468-1483. DOI: 10.1029/2002JA009430.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Polyakova A.S., Chernigovskaya M.A., Perevalova N.P. Ionospheric effects of sudden stratospheric warmings in Eastern Siberia region. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2014; 120:15-23.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Polyakova A.S., Chernigovskaya M.A., Perevalova N.P. Ionospheric effects of sudden stratospheric warmings in Eastern Siberia region. J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2014; 120:15-23.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Shpynev B.G., Pancheva D., Mukhtarov P., Kurkin V.I. Ratovsky K.G., Chernigovskaya M.A., Belinskaya A.Yu., Stepanov A.E. Ionosphere response over Eastern Siberia during the 2009 sudden stratospheric warming from data of ground- based and satellite radio sounding. Sovremennye Problemy Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa [Current problems in remote sensing of the earth from space]. 2013, vol. 10, no 1, pp. 153-163. (in Russian).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Sumod S.G., Pant T.K., Lijo J., et al. Signatures of sudden stratospheric warming on the equatorial ionosphere-thermosphere system // Planetary and Space Sci. 2012. V. 63-64. Р. 49-55.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Sumod S.G., Pant T.K., Lijo J., Hossain M.M., Kumar K.K. Signatures of sudden stratospheric warming on the equatorial ionosphere-thermosphere system. Planetary and Space Sci. 2012, vol. 63-64, pp. 49-55.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Wang L., Alexander M.J. Gravity wave activity during stratospheric sudden warmings in the 2007-2008 Northern Hemisphere winter // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. N D18108. DOI: 10.1029/2009JD011867.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Wang L., Alexander M.J. Gravity wave activity during stratospheric sudden warmings in the 2007-2008 Northern Hemisphere winter. J. Geophys. Res. 2009, vol. 114, no. D18108. DOI: 10.1029/2009JD011867</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
