Waves in heavy stratified gas: splitting into acoustic and gravity waves subproblems
- Авторлар: Kshevetskii S.P.1,2,3, Kurdyaeva Y.A.4, Gavrilov N.M.3
-
Мекемелер:
- Kant Baltic Federal University
- A. M. Obukhov Institute of Atmospheric Physics of the Russian Academy of Sciences
- Saint Petersburg State University
- Kaliningrad Branch of the N.V. Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation of the Russian Academy of Sciences
- Шығарылым: Том 70, № 6 (2024)
- Беттер: 891-906
- Бөлім: АТМОСФЕРНАЯ И АЭРОАКУСТИКА
- URL: https://clinpractice.ru/0320-7919/article/view/648437
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0320791924060085
- EDN: https://elibrary.ru/JTLPNU
- ID: 648437
Дәйексөз келтіру
Аннотация
Two-dimensional linearized hydrodynamic equations describing the wave propagation in a stratified heavy gas are considered. The hydrodynamic equation system is reformulated as a single Schr?odinger type operator equation. The waves with are considered, where and are the characteristic vertical and horizontal scales, respectively, and the asymptotic behavior of solutions as . It is shown that the set of solutions depending on β form two disjoint classes. For solutions from each of the selected classes, its own, asymptotic as , approximate equation system is proposed. The selected classes of solutions are acoustic and internal gravity waves. It is shown that the hydrodynamic variables of acoustic and gravity waves are related by certain stationary relationships, different for each class. This allows to pose the problem of separating the contributions of acoustic and gravity waves in the initial condition. The existence of a solution to this wave separation problem is shown. Examples of solving the problem of dividing the general problem into subproblems on the propagation of acoustic and gravity waves are given. Estimates for the division of the energy of the initial disturbance by wave type are obtained.
Толық мәтін

Авторлар туралы
S. Kshevetskii
Kant Baltic Federal University; A. M. Obukhov Institute of Atmospheric Physics of the Russian Academy of Sciences; Saint Petersburg State University
Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: spkshev@gmail.com
Ресей, 236041, A. Nevskogo str. 14, Kaliningrad; 119017, Pyzhevsky per., 3, Moscow; 199034, Universitetskaya nab., 7/9, Saint Petersburg
Yu. Kurdyaeva
Kaliningrad Branch of the N.V. Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation of the Russian Academy of Sciences
Email: yakurdyaeva@gmail.com
Ресей, 236035, ul. Pionerskaya 61, Kaliningrad
N. Gavrilov
Saint Petersburg State University
Email: n.gavrilov@spbu.ru
Ресей, 199034, Universitetskaya nab., 7/9, Saint Petersburg
Әдебиет тізімі
- Краснов В.М., Кулешов Ю.В. Изменение спектра инфразвукового сигнала при распространении волн от земной поверхности до высот ионосферы // Акуст. журн. 2014. Т. 60(1). С. 21–30.
- Петухов Ю.В. О возможности безотражательного распространения плоских акустических волн в непрерывно-стратифицированных средах // Акуст. журн. 2022. Т. 68(2). С. 129–138.
- Hines C.O. Atmospheric gravity waves. In Thermospheric circulation; Mir Press: Moscow, 1975.
- Yeh K.C. and Liu C.H. Acoustic-Gravity Waves in the Upper Atmosphere // Reviews of Geophysics and Space Physics. 1974. V. 12. P. 193–216.
- Григорьев Г.И. Акустико-гравитационные волны в атмосфере Земли (обзор) // Изв. вузов. Радиофизика. 1999. Т. 42(1). С. 3–24.
- Kshevetskii S.P., Kurdyaeva Y.A., Gavrilov N.M. Spectra of Acoustic-Gravity Waves in the Atmosphere with a Quasi-Isothermal Upper Layer // Atmosphere. 2021. V. 12. P. 818.
- Марчук Г.И. Численные методы в прогнозе погоды. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 356 c.
- Gossard E.E., Hooke W.H. Waves in the Atmosphere, Elsevier Scientific Publishing Company, New York, 1975. 456 pp.
- Richmond A.D., Matsushita S. Thermospheric response to a magnetic substorm // J. Geoph. Res. 1975. V. 80. P. 2839–2850.
- Lions J.L., Temam R., Wang S. New formulations of the primitive equations of atmosphere and applications // Nonlinearity. 1992. V. 5. P. 237–288.
- Юдин В.А., Гаврилов Н.М. Алгоритм расчета распространения гравитационных волн от нестационарных локальных источников в стратифицированной атмосфере // Деп. в ВИНИТИ, 1985. № 2865–85. 41 c.
- Кшевецкий С.П. О длинных акустикогравитационных волнах в атмосфере с произвольной стратификацией по плотности // Известия РАН. Физ. атмосферы и океана. 1992. Т. 28. № 5. С. 558–559.
- Голицин Г.С., Григорьев Г.И., Докучаев В.П Излучение акустико-гравитационных волн при движении метеоров в атмосфере // Изв. АН СССР. Физ. атмосферы. и океана. 1977. T. 13. № 9. С. 926–935.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Том VI. Гидродинамика. М.: Наука, 1988. 735 c.
- Дикий Л.А. Теория колебаний земной атмосферы. Ленинград. Гидрометеоиздат, 1969. 194 с.
- Ладыженская О.А. О разрешимости нестационарных операторных уравнений // Матем. сб. 1956. Т. 39(81). № 4. С. 491–524.
- Richtmyer R.D. Princeples of Advanced Mathematical Physics. Springer: New York, NY, USA, 1978.
- Березин Ф.А., Шубин М.А. Уравнение Шредингера. М.: Издательство Московского университета. 1983.
- Габов С.А., Свешников А.Г. Задачи динамики стратифицированных жидкостей. М.: Наука, 1986. 288с.
- Габов С.А., Свешников А.Г. Линейные задачи теории нестационарных внутренних волн. М.: Наука, 1990. 344с.
