рус eng
««ИЗВЕСТИЯ ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА». СЕРИЯ «НАУКИ О ЗЕМЛЕ»
«IZVESTIYA IRKUTSKOGO GOSUDARSTVENNOGO UNIVERSITETA». SERIYA «NAUKI O ZEMLE»
«THE BULLETIN OF IRKUTSK STATE UNIVERSITY». SERIES «EARTH SCIENCES»
ISSN 2073-3402 (Print)

Список выпусков > Серия «Науки о Земле». 2025. Том 54

Оценка высоты пограничного слоя атмосферы в Перми по данным температурно-ветрового зондирования атмосферы

Автор(ы)

Е. Ю. Федурин, Н. А. Калинин

Пермский государственный национальный исследовательский университет, г. Пермь, Россия

Аннотация

Рассмотрены методы определения высоты пограничного слоя атмосферы по данным температурно-ветрового зондирования атмосферы. Для расчетов был использован архив наблюдений с аэрологической станции Пермь за 2018–2024 гг. Высота пограничного слоя атмосферы определялась на основе расчетов объемного числа Ричардсона и вертикального градиента виртуальной потенциальной температуры. Установлено, что наиболее корректные данные о высоте показывает критическое значение числа Ричардсона RiBC = 1,0. Определено, что максимальная мощность пограничного слоя атмосферы наблюдается днем в летний период (1800 м), а минимальная – ночью в летний период (500 м). При этом в дневные часы прослеживается тенденция к увеличению высоты пограничного слоя атмосферы от зимы к лету, а в ночные часы высота пограничного слоя атмосферы имеет максимальные значения в весенний и осенний периоды. Показано, что данные о высоте пограничного слоя атмосферы, определенного по результатам расчетов вертикального градиента виртуальной потенциальной температуры, оказываются завышенными. Использование рассмотренных в работе методов позволяет проводить оценку высоты пограничного слоя атмосферы по результатам температурноветрового зондирования атмосферы без проведения дополнительных измерений, благодаря чему эти методы могут быть использованы для исследования атмосферных процессов, протекающих в данном слое.

Об авторах

Федурин Егор Юрьевич, аспирант, кафедра метеорологии и охраны атмосферы Пермский государственный национальный исследовательский университет Россия, 614068, г. Пермь, ул. Букирева, 15 e-mail: egor.fedurin@gmail.com 

Калинин Николай Александрович, доктор географических наук, профессор кафедры метеорологии и охраны атмосферы Пермский государственный национальный исследовательский университет Россия, 614068, г. Пермь, ул. Букирева, 15 e-mail: kalinin@psu.ru 

Ссылка для цитирования
Федурин Е. Ю., Калинин Н. А. Оценка высоты пограничного слоя атмосферы в Перми по данным температурно-ветрового зондирования атмосферы // Известия Иркутского государственного университета. Серия Науки о Земле. 2025. Т. 54. С. 105–117. https://doi.org/10.26516/2073-3402.2025.54.105
Ключевые слова
число Ричардсона, потенциальная температура, пограничный слой атмосферы, температурно-ветровое зондирование, турбулентность.
УДК
551.551(470.53)
DOI
https://doi.org/10.26516/2073-3402.2025.54.105
Литература
  1. Воронцов П. А. Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы. Л. : Гидрометеоиздат, 1960. 455 с. 
  2. Калинин Н. А. Физическая метеорология : учеб. пособие. Пермь : ПГНИУ, 2023. 257 с. 
  3. Ключникова Л. А., Лайхтман Д. Л., Цейтин Т. Х. К вопросу о расчете вертикального профиля ветра в пограничном слое атмосферы // Труды ГГО. Физика пограничного слоя атмосферы. 1965. № 167. С. 3–28. 
  4. Определение высоты пограничного слоя атмосферы по наземным метеорологическим наблюдениям / С. Н. Степаненко, В. Г. Волошин, В. Ю. Курышина [и др.] // ScienceRise. 2016. Т. 7, № 1 (24). С. 6–10. 
  5. Практикум по аэрологическим методам зондирования окружающей среды : учеб. пособие / К. Л. Восканян, Н. К. Екатериничева, А. Д. Кузнецов, [и др.]. СПб. : РГГМУ, 2020. 268 с. 
  6. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей : справ. пособие : пер. с англ. Л. : Химия, 1982. 592 с. 
  7. Теоретические модели высоты пограничного слоя атмосферы и турбулентного вовлечения на его верхней границе / С. С. Зилитинкевич, С. А. Тюряков, Ю. И. Троицкая [и др.] // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48, № 1. С. 150–159. 
  8. Учебное пособие «Основы термодинамики атмосферы» по дисциплине «Физика атмосферы» / Е. Г. Головина, В. Н. Абанников, И. Н. Ааед Мханна [и др.]. СПб. : Ниц Арт, 2022. 61 с. 
  9. Швед Г. М. Введение в динамику и энергетику атмосферы : учеб. пособие. СПб. : Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2020. 396 с. 
  10. Шишкин Г. И., Гурьянов В. В. Высота пограничного слоя атмосферы и тенденции ее изменения на территории приволжского федерального округа // Вестник Удмуртского университета. Серия биология. Науки о Земле. 2023. Т. 33. № 3. С. 312–317. 
  11. Comparison of Estimated Atmospheric Boundary Layer Mixing Height in the Arctic and Southern Great Plains under Statically Stable Conditions: Experimental and Numerical Aspects / A. A. Aliabadi, R. M. Staebler, M. Liu [et al.] // Atmosphere-Ocean. 2016. Vol. 54, N 1. P. 60–74. https://doi.org/10.1080/07055900.2015.1119100
  12. Evaluation of the boundary layer depth in semi-arid region of India / M. Kumar, C. Mallik, A. Kumar [et al.] // Dynamics of Atmospheres and Oceans. 2010. Vol. 49, N 2–3. P. 96–107. https://doi.org/10.1016/j.dynatmoce.2009.01.002
  13. Guide to Instruments and Methods of Observation. Vol. 1. Measurement of Meteorological Variables. (WMO-No. 8). Geneva : WMO, 2023. Vol. 1. 571 p. 
  14. Holtslag A. A. M., De Bruijn E. I. F., Pan H.-L. A High Resolution Air Mass Transformation Model for Short-Range Weather Forecasting // Mon. Wea. Rev. 1990. Vol. 118, N 8. P. 1561–1575. https://doi.org/10.1175/1520-0493(1990)118<1561:AHRAMT>2.0.CO;2
  15. Mahrt L. Stratified Atmospheric Boundary Layers // Boundary-Layer Meteorology. 1999. Vol. 90, N 3. P. 375–396. https://doi.org/10.1023/A:1001765727956
  16. Markowski P., Richardson Y. Mesoscale meteorology in midlatitudes. Chichester : WileyBlackwell, 2010. 430 p. 
  17. On the computation of planetary boundary layer height using the bulk Richardson number method / Y. Zhang, Z. Gao, D. Li [et al.] // Geoscientific Model Development. 2014. Vol. 7, N 6. P. 4045–4079. https://doi.org/10.5194/gmdd-7-4045-2014
  18. Sonntag D. Fortschritte in der Hygrometrie // Meteorologische Zeitschrift. 1994. Vol. 3, N 2. P. 51–66. https://doi.org/10.1127/metz/3/1994/51
  19. Stull R. B. An introduction to boundary layer meteorology. Reprinted. Dordrecht: Springer, 2009. 670 p. 
  20. Su T., Zheng Y., Li Z. Methodology to determine the coupling of continental clouds with surface and boundary layer height under cloudy conditions from lidar and meteorological data // Atmos. Chem. Phys. 2022. Vol. 22, N 2. P. 1453–1466. https://doi.org/10.5194/acp-22-1453-2022
  21. Tennekes H. A Model for the Dynamics of the Inversion Above a Convective Boundary Layer // J. Atmos. Sci. 1973. Vol. 30, N 4. P. 558–567. https://doi.org/10.1175/1520-0469(1973)030<0558:AMFTDO>2.0.CO;2
  22. Troen I. B., Mahrt L. A simple model of the atmospheric boundary layer; sensitivity to surface evaporation // Boundary-Layer Meteorol. 1986. Vol. 37, N 1–2. P. 129–148. https://doi.org/10.1007/BF00122760.
  23. Vickers D., Mahrt L. Evaluating Formulations of Stable Boundary Layer Height // Journal of Applied Meteorology. 2004. Vol. 43, N 11. P. 1736–1749. https://doi.org/10.1175/JAM2160.1
  24. Zhang D., Anthes R. A. A High-Resolution Model of the Planetary Boundary Layer–Sensitivity Tests and Comparisons with SESAME-79 Data // J. Appl. Meteor. 1982. Vol. 21, N 11. P. 1594– 1609. https://doi.org/10.1175/1520-0450(1982)021<1594:AHRMOT>2.0.CO;2
  25. Zilitinkevich S., Baklanov A. Calculation of the height of the stable boundary layer in practical applications // Boundary-Layer Meteorol. 2002. Vol. 105, N 3. P. 389–409. https://doi.org/10.1023/A:1020376832738



Полная версия (русская)