ПОЛЯРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
В 1968 г. был опубликован план проведения «Натурного эксперимента по проблеме взаимодействия океана и атмосферы» [3]. Впоследствии при обсуждении международной Программы исследований глобальных атмосферных процессов (ПИГАП) было решено .планировать и проводить комплекс наблюдений в полярных областях Земли «в рамках этой программы в виде подпрограммы, назвав ее «Полярный эксперимент» (ПОЛЭКС). Е. К. Федоров [4] указал на роль и принципиальные задачи, как
ПИГАП, так и ее подпрограмм в виде «Тропического эксперимента», «Полярного эксперимента», «Эксперимента суша — атмосфера», или, как он назван в работе [2], «Комплексного энергетического эксперимента».
Анализ некоторых экспериментальных данных, указывающих на роль полярных районов в формировании крупномасштабных глобальных процессов и в изучении процессов взаимодействия атмосферы и океана, изложены в работе Е. П. Борисенкова и А. Ф. Трешникова [1].
В настоящей статье представлены научные задачи и особенности Полярного эксперимента, а также некоторые предложения по выполнению комплекса целенаправленных наблюдений на научно-исследовательских судах, дрейфующих льдах, с помощью спутников и самолетов, на существующей метеорологической и аэрологической сети.
Основные особенности Полярного эксперимента заключаются в следующем:
1. При широкой постановке задачи, которая может быть решена лишь при тесной международной кооперации, Полярный эксперимент нужно осуществлять в двух районах — в северной полярной и южной полярной областях.
На первом этапе можно ограничить задачи и проводить Полярный эксперимент только в северном полушарии, процессы которого непосредственно влияют на характер погодных и климатических условий Советского Союза и прилегающих территорий.
Одновременно целесообразно подготовить проект программы для проведения Полярного эксперимента в южной полярной области, который полезно осуществить на базе широкой международной кооперации.
2. Известно, что несколько десятилетий назад существовала точка зрения, согласно которой Арктика является «кухней погоды». Для получения данных наблюдений из этого района были организованы исследования в Международные полярные годы и другие международные геофизические проекты. Главной целью был сбор данных о состоянии атмосферы без надлежащего учета конкретных путей их использования. Планом настоящего Полярного эксперимента предусматривается получение только тех
данных, которые необходимы для применения в теоретических моделях циркуляции атмосферы, учитывающих специфику полярных районов.
3. Важная особенность Полярного эксперимента, равно как и ПИГАП в целом, заключается в изучении атмосферных процессов с привлечением 'исследований процессов в океане и на дрейфующих льдах в той мере, в какой это необходимо для создания надежных методов численных долгосрочных прогнозов погоды.
4. Районы Полярного эксперимента в северном полушарии ограничиваются 50° с. ш. Они включают обширные территории Евразии и Северной Америки, а также экватории Арктического бассейна и северных частей Атлантического и Тихого океанов.
5. Выбранная для эксперимента область удобна следующим:
а) здесь довольно ярко проявляется специфика полярного района при взаимодействии атмосферы и океана, а также при формировании составляющих энергетического баланса полярной зоны;
б) атмосферные процессы этого района оказывают существенное влияние на процессы умеренных широт;
в) акватории довольно четко ограничены проливами, благодаря чему сравнительно легко могут быть определены океанические характеристики наблюдательной системы, включающей имеющиеся здесь корабли погоды;
г) территории, входящие в зону эксперимента, достаточно хорошо освещены материалами наблюдений;
д) оказывая существенное влияние на развитие макропроцессов в прилегающих районах, эта область представляет самостоятельный практический интерес ввиду интенсивного развития производительных сил Крайнего Севера.
Математическое моделирование циркуляционных процессов на базе теоретических моделей и проведение натурных наблюдений для уточнения тех или иных параметров, входящих в теоретические модели, являются главным в ПИГАП. Это в равной степени относится к целям и задачам Полярного эксперимента.
Численные эксперименты, составляющие основу его научной программы, предусматривают решение следующих конкретных задач:
1. Построение гидродинамических и стохастических моделей атмосферной циркуляции с учетом взаимодействия атмосферы и океана при наличии ледяного покрова.
2. Проведение серии численных экспериментов с учетом динамики ледяного покрова, формирующего неоднородную подстилающую поверхность. Выяснение влияния неоднородной подстилающей поверхности полярной зоны на атмосферную циркуляцию высоких и умеренных широт.
3. Оценку на базе гидродинамических моделей влияния сезонных особенностей радиационных притоков тепла в полярных районах на характер глобальных циркуляционных процессов.
4. Исследование механизма преобразования основных форм энергии в процессе численных экспериментов с попыткой замкнуть уравнение баланса энергии на каждом шаге интегрирования уравнений динамики атмосферы.
5. Математическое моделирование физических процессов, приводящих к формированию инверсий и слоистообразной облачности в Арктике в период таяния ледяного покрова и в зимнее время.
6. Оценку роли потока энергии в системе океан — атмосфера через границу зоны эксперимента в формировании энергетического баланса атмосферы полярных районов. Выяснение спектра этих потоков, необходимости ,и возможных способов их учета .в гидродинамических моделях.
7. Выяснение роли акваторий в формировании энергетического баланса атмосферы в Арктике. Обоснование на этой основе состава наблюдений над акваториями в северных частях Атлантического и Тихого океанов.
8.Построение гидродинамических моделей циркуляции в полярной стратосфере для оценки влияния вертикальных движений и солнечной активности на температурный режим стратосферы.
9.Исследования статистической структуры гидрометеорологических полей, необходимой для математического моделирования процессов взаимодействия атмосферы и океана на базе гидродинамических и стохастических моделей.
10. Разработку методов динамического объективного анализа метеорологических и аэрологических полей для полярной зоны с использованием данных наблюдений с помощью спутников и автоматических дрейфующих станций.
11. Оценку влияния погрешности измерений и частоты наблюдательной сети на точность гидродинамических прогностических схем. Выдачу на этой основе рекомендаций по созданию необходимой системы наблюдений в полярном районе.
12. Анализ на основе численных моделей возможных последствий воздействия на арктические льды и на сток сибирских рек в связи с имеющимися проектами уничтожения арктических льдов и изменения русел крупных сибирских рек.
Целью упомянутых численных экспериментов должно быть получение конкретных рекомендаций для учета специфики полярных районов северного полушария в глобальных гидродинамических моделях, описывающих циркуляцию атмосферы, и выяснения роли полярной области северного полушария в формировании погодного и климатического режима прилегающих территорий.
Полученные результаты будут использованы для усовершенствования существующих и разработки новых гидродинамических и физико-статистических методов долгосрочных прогнозов погоды.
При проведении Полярного эксперимента предусматривается выполнение серии научно-исследовательских и экспериментальных работ в океане на научно-исследовательских судах и дрейфующих льдах в Центральной Арктике. Главной задачей этих исследований является уточнение механизма обмена теплом, влагой и количеством движения между атмосферой и океаном при наличии ледяного покрова и в условиях сильно взволнованной поверхности океана.
Результаты этих работ должны послужить основой для решения таких задач, как:
1. Уточнение методов расчета турбулентных потоков количества движения тепла и влаги надо льдом при различном состоянии поверхности льда в разные сезоны с использованием современных технических средств;
2. Уточнение параметров, необходимых для расчета испарения в период таяния ледяного покрова;
3. Исследование аэродинамической шероховатости морской поверхности в высоких широтах в зависимости от характеристик атмосферной турбулентности и ветрового волнения;
4. Уточнение коэффициентов ветрового дрейфа льда;
5.Исследование законов теплоотдачи и испарения с умеренной и сильно-взволнованной поверхности океана при различных гидрометеорологических условиях в зависимости от параметров турбулентности и волнения;
6.Изучение влияния высокой влажности воздуха на турбулентный режим в приводном слое атмосферы;
7.Исследование эффективного излучения подстилающей поверхности в период полярной ночи при различных метеорологических условиях.
Градиентные измерения в приводном слое при наблюдениях с научно-исследовательских судов должны производиться на нескольких уровнях в условиях, когда способ установки приборов не искажает их показаний. Одновременно с наблюдениями в приводном слое атмосферы предусматриваются измерения турбулентных пульсаций в приповерхностном и подледном слоях воды,
а также определения гидрологических характеристик в деятельном слое океана до глубины 2000 м.
Целью этих измерений является оценка воздействия атмосферных процессов на формирование деятельного слоя океана и влияние динамики деятельного слоя океана в обмене энергией, влагой и количеством движения между атмосферой и океаном.
Наблюдательная часть программы Полярного эксперимента включает выполнение следующих комплексов наблюдений.
А. На научно-исследовательских судах. Научно-исследовательские суда используются в северных частях Атлантического и Тихого океанов. Предусматриваются следующие режимы работы судов.
1.На полигонах. Целью этих работ является изучение взаимодействия атмосферы и океана. Основной состав наблюдений производится с помощью:
а) буев и платформ, оборудованных градиентной установкой икомплексом приборов для градиентных и прямых изменений турбу
лентности в приповерхностном слое океана и надводном слое атмосферы;
б) автономных буйковых станций с фототермографами и вертушками;
в)гидрозонда, снабженного датчиками температуры и солености;
г)притопленных термобуев с малоинерционными датчиками температуры;
д) термокос для производства наблюдений на ходу судна;
е)привязных аэростатов и змеев, снабженных соответствующей аппаратурой для измерения характеристик турбулентности в пограничном слое;
ж) инфракрасных и микроволновых радиометров для измерения температуры поверхности воды и содержания влаги в атмосфере
с судна.
Одновременно на судах предусматривается производство стандартных метеорологических, актинометрических и аэрологических наблюдений, а также прием информации с метеорологических спутников, работающих в режиме непосредственной передачи.
Технические задания на комплекс недостающей аппаратуры подготовлены, а часть ее находится в стадии изготовления.
2.На разрезе. Целью этих работ является определение потоков энергии в океане и атмосфере над океаническими районами
эксперимента через их южную границу. В связи с этим предусматривается выполнение двух стандартных разрезов в северных частях Атлантического и Тихого океанов в определенные месяцы различных сезонов года. Один разрез выполняется в зоне полярного круга (на востоке, в районе Берингова пролива, и на западе, в районе стандартного гидрологического разреза). Второй разрез выполняется в Атлантическом и Тихом океанах на южной границе зоны эксперимента.
Основной состав наблюдений производится с помощью:
а) автономных буйковых станций, снабженных фототермографами вертушками;
б) термокос;
в) притопленных термобуев, снабженных малоинерционными датчиками температуры;
г) гидрозонда с датчиками температуры и солености;
д) радиационных термометров для измерения температуры по верхности океана;
е) микроволновой аппаратуры для измерения с судна профилей влажности и общего влагосодержания;
ж) стандартной аэрологической, актинометрической и метеорологической аппаратуры;
з) судовых приемных станций APT (наблюдения с помощью спутников).
Предусматривается также производство стандартных гидрологических станций. Работы по этому пункту обязательно должны производиться в одни и те же сроки на одних и тех же разрезах одновременно в Атлантическом и Тихом океанах. Каждый разрез необходимо выполнять с использованием не менее двух-трех судов.
3. На временных полигонах. Указанные работы выполняются эпизодически, их целью является:
а) исследование морских акваторий в зонах зарождения циклонов и зонах фронтогенеза. Основной комплекс измерений тот, который указан в пункте 2, плюс расширенный комплекс стандартных метеорологических и аэрологических наблюдений;
б) ракетные и аэрологические исследования верхних слоев атмосферы в период зимних стратосферных потеплений.
Б. На дрейфующих станциях. Стандартные работы на дрейфующих станциях дополняются специальными наблюдениями. Используется та же измерительная аппаратура, что и при наблюдениях с научно-исследовательских судов, приспособленная для градиентных измерений в приводном слое атмосферы и приповерхностном слое воды в условиях дрейфующих станций. Кроме того, на одной из дрейфующих станций организуется цикл измерений вертикального распределения озона.
В. С помощью автоматических дрейфующих станций. Предполагается установить на дрейфующих льдах Центральной Арктики 20— 25 автоматических дрейфующих станций повышенной надежности, производящих измерения температуры, давления, направления и скорости ветра 4 раза в сутки с автоматической передачей данных по радио. Конструкция таких станций разрабатывается в Арктическом и антарктическом институте.
Г. Специализированные аэрологические наблюдения. Производство этих наблюдений в период эксперимента предусматривает:
а) учащенное зондирование с научно-исследовательских судов с помощью радиозондов и ракет в период зимних стратосферных по
теплений;
б) синхронное с научно-исследовательскими судами учащенное зондирование атмосферы, производимое на о. Хейса с помощью радио зондов и ракет и на дрейфующих станциях «Северный полюс» с помощью радиозондов;
в) организацию измерений вертикального распределения озона на о. Хейса и одной из дрейфующих станций;
г) измерение радиационных потоков тепла с помощью актинометрических радиозондов на о. Хейса и одной из дрейфующих станций;
д) исследование оптических характеристик подстилающей поверхности и облаков в Арктике в широком участке спектра с помощью
специально оборудованных самолетов (Центральная аэрологическая обсерватория или Главная геофизическая обсерватория).
Д. С метеорологических спутников. В период проведения полярного эксперимента рассматриваемый район будет хорошо охвачен данными наблюдений с помощью спутников.
Спутниковая информация будет поступать в следующем виде:
1.Данные об облачности и уходящей радиации со спутников, работающих в режиме непосредственной передачи. Эта информация будет приниматься в Арктическом и антарктическом институте, на научно-исследовательских судах, оснащенных приемной аппаратурой, и в бухте Тикси.
2.Данные со спутников, работающих в режиме запоминания, включают следующие виды информации: распределение облачных и ледовых полей в дневное и ночное время суток; распределение суммарной коротковолновой и длинноволновой уходящей радиации в различных участках спектра; радиационные температуры верхней границы облаков, поверхности воды, льда и снега.
Данные о ледяном покрове будут дополнены результатами наблюдений ледовой авиаразведки.
Указанные сведения будут использованы в численных экспериментах как в схемах объективного анализа, так и в гидродинамических моделях предвычисления.
Предусматривается, что большая часть получаемой информации будет обрабатываться на ЭВМ. В связи с этим предъявляется ряд требований к измерительным средствам, предусматривающих запись результатов наблюдений в виде, удобном для непосредственного ввода их в ЭВМ, и к комплексам сопряжения измерительных средств и ЭВМ.
Для судового варианта имеется аванпроект и технические задания на разработку судовой информации гидрометеорологической автоматизированной системы (СИГМА-С).
Советские предложения по проведению Полярного эксперимента объявлены как часть плана ПИГАП.
Весьма желательно участие в указанном эксперименте ведомств и учреждений Советского Союза и других стран. С учетом вклада исследований зарубежных стран программа Полярного эксперимента может быть уточнена.
Поступила 31/XII 1970 г.
ЛИТЕРАТУРА
1.Борисенков Е. П., Трешников А. Ф. О роли полярных районов в проблеме глобальных исследований циркуляции атмосферы и океана. Тр. Аркт. и антаркт. ин-та, т. 296, Л., Гидрометеоиздат, 1971.
2.Кондратьев К. Я. [и др.]. Комплексный энергетический эксперимент (КЭНЭКС). Бюлл. Всемирн. Метеорол. Организ., 1970, т. XIX, № 4, октябрь.
3.Трешников А. Ф. [и др.]. Натурный эксперимент по проблеме взаимодействия океана и атмосферы. В сб.: «Проблемы Арктики и Антарктики», вып. 28. Л., Гидрометеоиздат, 1968.
4.Федоров Е. К. Основные проблемы ПИГАП. Метеорология и гидрология, 1970, № 7.
ПИГАП, так и ее подпрограмм в виде «Тропического эксперимента», «Полярного эксперимента», «Эксперимента суша — атмосфера», или, как он назван в работе [2], «Комплексного энергетического эксперимента».
Анализ некоторых экспериментальных данных, указывающих на роль полярных районов в формировании крупномасштабных глобальных процессов и в изучении процессов взаимодействия атмосферы и океана, изложены в работе Е. П. Борисенкова и А. Ф. Трешникова [1].
В настоящей статье представлены научные задачи и особенности Полярного эксперимента, а также некоторые предложения по выполнению комплекса целенаправленных наблюдений на научно-исследовательских судах, дрейфующих льдах, с помощью спутников и самолетов, на существующей метеорологической и аэрологической сети.
Основные особенности Полярного эксперимента заключаются в следующем:
1. При широкой постановке задачи, которая может быть решена лишь при тесной международной кооперации, Полярный эксперимент нужно осуществлять в двух районах — в северной полярной и южной полярной областях.
На первом этапе можно ограничить задачи и проводить Полярный эксперимент только в северном полушарии, процессы которого непосредственно влияют на характер погодных и климатических условий Советского Союза и прилегающих территорий.
Одновременно целесообразно подготовить проект программы для проведения Полярного эксперимента в южной полярной области, который полезно осуществить на базе широкой международной кооперации.
2. Известно, что несколько десятилетий назад существовала точка зрения, согласно которой Арктика является «кухней погоды». Для получения данных наблюдений из этого района были организованы исследования в Международные полярные годы и другие международные геофизические проекты. Главной целью был сбор данных о состоянии атмосферы без надлежащего учета конкретных путей их использования. Планом настоящего Полярного эксперимента предусматривается получение только тех
данных, которые необходимы для применения в теоретических моделях циркуляции атмосферы, учитывающих специфику полярных районов.
3. Важная особенность Полярного эксперимента, равно как и ПИГАП в целом, заключается в изучении атмосферных процессов с привлечением 'исследований процессов в океане и на дрейфующих льдах в той мере, в какой это необходимо для создания надежных методов численных долгосрочных прогнозов погоды.
4. Районы Полярного эксперимента в северном полушарии ограничиваются 50° с. ш. Они включают обширные территории Евразии и Северной Америки, а также экватории Арктического бассейна и северных частей Атлантического и Тихого океанов.
5. Выбранная для эксперимента область удобна следующим:
а) здесь довольно ярко проявляется специфика полярного района при взаимодействии атмосферы и океана, а также при формировании составляющих энергетического баланса полярной зоны;
б) атмосферные процессы этого района оказывают существенное влияние на процессы умеренных широт;
в) акватории довольно четко ограничены проливами, благодаря чему сравнительно легко могут быть определены океанические характеристики наблюдательной системы, включающей имеющиеся здесь корабли погоды;
г) территории, входящие в зону эксперимента, достаточно хорошо освещены материалами наблюдений;
д) оказывая существенное влияние на развитие макропроцессов в прилегающих районах, эта область представляет самостоятельный практический интерес ввиду интенсивного развития производительных сил Крайнего Севера.
Математическое моделирование циркуляционных процессов на базе теоретических моделей и проведение натурных наблюдений для уточнения тех или иных параметров, входящих в теоретические модели, являются главным в ПИГАП. Это в равной степени относится к целям и задачам Полярного эксперимента.
Численные эксперименты, составляющие основу его научной программы, предусматривают решение следующих конкретных задач:
1. Построение гидродинамических и стохастических моделей атмосферной циркуляции с учетом взаимодействия атмосферы и океана при наличии ледяного покрова.
2. Проведение серии численных экспериментов с учетом динамики ледяного покрова, формирующего неоднородную подстилающую поверхность. Выяснение влияния неоднородной подстилающей поверхности полярной зоны на атмосферную циркуляцию высоких и умеренных широт.
3. Оценку на базе гидродинамических моделей влияния сезонных особенностей радиационных притоков тепла в полярных районах на характер глобальных циркуляционных процессов.
4. Исследование механизма преобразования основных форм энергии в процессе численных экспериментов с попыткой замкнуть уравнение баланса энергии на каждом шаге интегрирования уравнений динамики атмосферы.
5. Математическое моделирование физических процессов, приводящих к формированию инверсий и слоистообразной облачности в Арктике в период таяния ледяного покрова и в зимнее время.
6. Оценку роли потока энергии в системе океан — атмосфера через границу зоны эксперимента в формировании энергетического баланса атмосферы полярных районов. Выяснение спектра этих потоков, необходимости ,и возможных способов их учета .в гидродинамических моделях.
7. Выяснение роли акваторий в формировании энергетического баланса атмосферы в Арктике. Обоснование на этой основе состава наблюдений над акваториями в северных частях Атлантического и Тихого океанов.
8.Построение гидродинамических моделей циркуляции в полярной стратосфере для оценки влияния вертикальных движений и солнечной активности на температурный режим стратосферы.
9.Исследования статистической структуры гидрометеорологических полей, необходимой для математического моделирования процессов взаимодействия атмосферы и океана на базе гидродинамических и стохастических моделей.
10. Разработку методов динамического объективного анализа метеорологических и аэрологических полей для полярной зоны с использованием данных наблюдений с помощью спутников и автоматических дрейфующих станций.
11. Оценку влияния погрешности измерений и частоты наблюдательной сети на точность гидродинамических прогностических схем. Выдачу на этой основе рекомендаций по созданию необходимой системы наблюдений в полярном районе.
12. Анализ на основе численных моделей возможных последствий воздействия на арктические льды и на сток сибирских рек в связи с имеющимися проектами уничтожения арктических льдов и изменения русел крупных сибирских рек.
Целью упомянутых численных экспериментов должно быть получение конкретных рекомендаций для учета специфики полярных районов северного полушария в глобальных гидродинамических моделях, описывающих циркуляцию атмосферы, и выяснения роли полярной области северного полушария в формировании погодного и климатического режима прилегающих территорий.
Полученные результаты будут использованы для усовершенствования существующих и разработки новых гидродинамических и физико-статистических методов долгосрочных прогнозов погоды.
При проведении Полярного эксперимента предусматривается выполнение серии научно-исследовательских и экспериментальных работ в океане на научно-исследовательских судах и дрейфующих льдах в Центральной Арктике. Главной задачей этих исследований является уточнение механизма обмена теплом, влагой и количеством движения между атмосферой и океаном при наличии ледяного покрова и в условиях сильно взволнованной поверхности океана.
Результаты этих работ должны послужить основой для решения таких задач, как:
1. Уточнение методов расчета турбулентных потоков количества движения тепла и влаги надо льдом при различном состоянии поверхности льда в разные сезоны с использованием современных технических средств;
2. Уточнение параметров, необходимых для расчета испарения в период таяния ледяного покрова;
3. Исследование аэродинамической шероховатости морской поверхности в высоких широтах в зависимости от характеристик атмосферной турбулентности и ветрового волнения;
4. Уточнение коэффициентов ветрового дрейфа льда;
5.Исследование законов теплоотдачи и испарения с умеренной и сильно-взволнованной поверхности океана при различных гидрометеорологических условиях в зависимости от параметров турбулентности и волнения;
6.Изучение влияния высокой влажности воздуха на турбулентный режим в приводном слое атмосферы;
7.Исследование эффективного излучения подстилающей поверхности в период полярной ночи при различных метеорологических условиях.
Градиентные измерения в приводном слое при наблюдениях с научно-исследовательских судов должны производиться на нескольких уровнях в условиях, когда способ установки приборов не искажает их показаний. Одновременно с наблюдениями в приводном слое атмосферы предусматриваются измерения турбулентных пульсаций в приповерхностном и подледном слоях воды,
а также определения гидрологических характеристик в деятельном слое океана до глубины 2000 м.
Целью этих измерений является оценка воздействия атмосферных процессов на формирование деятельного слоя океана и влияние динамики деятельного слоя океана в обмене энергией, влагой и количеством движения между атмосферой и океаном.
Наблюдательная часть программы Полярного эксперимента включает выполнение следующих комплексов наблюдений.
А. На научно-исследовательских судах. Научно-исследовательские суда используются в северных частях Атлантического и Тихого океанов. Предусматриваются следующие режимы работы судов.
1.На полигонах. Целью этих работ является изучение взаимодействия атмосферы и океана. Основной состав наблюдений производится с помощью:
а) буев и платформ, оборудованных градиентной установкой икомплексом приборов для градиентных и прямых изменений турбу
лентности в приповерхностном слое океана и надводном слое атмосферы;
б) автономных буйковых станций с фототермографами и вертушками;
в)гидрозонда, снабженного датчиками температуры и солености;
г)притопленных термобуев с малоинерционными датчиками температуры;
д) термокос для производства наблюдений на ходу судна;
е)привязных аэростатов и змеев, снабженных соответствующей аппаратурой для измерения характеристик турбулентности в пограничном слое;
ж) инфракрасных и микроволновых радиометров для измерения температуры поверхности воды и содержания влаги в атмосфере
с судна.
Одновременно на судах предусматривается производство стандартных метеорологических, актинометрических и аэрологических наблюдений, а также прием информации с метеорологических спутников, работающих в режиме непосредственной передачи.
Технические задания на комплекс недостающей аппаратуры подготовлены, а часть ее находится в стадии изготовления.
2.На разрезе. Целью этих работ является определение потоков энергии в океане и атмосфере над океаническими районами
эксперимента через их южную границу. В связи с этим предусматривается выполнение двух стандартных разрезов в северных частях Атлантического и Тихого океанов в определенные месяцы различных сезонов года. Один разрез выполняется в зоне полярного круга (на востоке, в районе Берингова пролива, и на западе, в районе стандартного гидрологического разреза). Второй разрез выполняется в Атлантическом и Тихом океанах на южной границе зоны эксперимента.
Основной состав наблюдений производится с помощью:
а) автономных буйковых станций, снабженных фототермографами вертушками;
б) термокос;
в) притопленных термобуев, снабженных малоинерционными датчиками температуры;
г) гидрозонда с датчиками температуры и солености;
д) радиационных термометров для измерения температуры по верхности океана;
е) микроволновой аппаратуры для измерения с судна профилей влажности и общего влагосодержания;
ж) стандартной аэрологической, актинометрической и метеорологической аппаратуры;
з) судовых приемных станций APT (наблюдения с помощью спутников).
Предусматривается также производство стандартных гидрологических станций. Работы по этому пункту обязательно должны производиться в одни и те же сроки на одних и тех же разрезах одновременно в Атлантическом и Тихом океанах. Каждый разрез необходимо выполнять с использованием не менее двух-трех судов.
3. На временных полигонах. Указанные работы выполняются эпизодически, их целью является:
а) исследование морских акваторий в зонах зарождения циклонов и зонах фронтогенеза. Основной комплекс измерений тот, который указан в пункте 2, плюс расширенный комплекс стандартных метеорологических и аэрологических наблюдений;
б) ракетные и аэрологические исследования верхних слоев атмосферы в период зимних стратосферных потеплений.
Б. На дрейфующих станциях. Стандартные работы на дрейфующих станциях дополняются специальными наблюдениями. Используется та же измерительная аппаратура, что и при наблюдениях с научно-исследовательских судов, приспособленная для градиентных измерений в приводном слое атмосферы и приповерхностном слое воды в условиях дрейфующих станций. Кроме того, на одной из дрейфующих станций организуется цикл измерений вертикального распределения озона.
В. С помощью автоматических дрейфующих станций. Предполагается установить на дрейфующих льдах Центральной Арктики 20— 25 автоматических дрейфующих станций повышенной надежности, производящих измерения температуры, давления, направления и скорости ветра 4 раза в сутки с автоматической передачей данных по радио. Конструкция таких станций разрабатывается в Арктическом и антарктическом институте.
Г. Специализированные аэрологические наблюдения. Производство этих наблюдений в период эксперимента предусматривает:
а) учащенное зондирование с научно-исследовательских судов с помощью радиозондов и ракет в период зимних стратосферных по
теплений;
б) синхронное с научно-исследовательскими судами учащенное зондирование атмосферы, производимое на о. Хейса с помощью радио зондов и ракет и на дрейфующих станциях «Северный полюс» с помощью радиозондов;
в) организацию измерений вертикального распределения озона на о. Хейса и одной из дрейфующих станций;
г) измерение радиационных потоков тепла с помощью актинометрических радиозондов на о. Хейса и одной из дрейфующих станций;
д) исследование оптических характеристик подстилающей поверхности и облаков в Арктике в широком участке спектра с помощью
специально оборудованных самолетов (Центральная аэрологическая обсерватория или Главная геофизическая обсерватория).
Д. С метеорологических спутников. В период проведения полярного эксперимента рассматриваемый район будет хорошо охвачен данными наблюдений с помощью спутников.
Спутниковая информация будет поступать в следующем виде:
1.Данные об облачности и уходящей радиации со спутников, работающих в режиме непосредственной передачи. Эта информация будет приниматься в Арктическом и антарктическом институте, на научно-исследовательских судах, оснащенных приемной аппаратурой, и в бухте Тикси.
2.Данные со спутников, работающих в режиме запоминания, включают следующие виды информации: распределение облачных и ледовых полей в дневное и ночное время суток; распределение суммарной коротковолновой и длинноволновой уходящей радиации в различных участках спектра; радиационные температуры верхней границы облаков, поверхности воды, льда и снега.
Данные о ледяном покрове будут дополнены результатами наблюдений ледовой авиаразведки.
Указанные сведения будут использованы в численных экспериментах как в схемах объективного анализа, так и в гидродинамических моделях предвычисления.
Предусматривается, что большая часть получаемой информации будет обрабатываться на ЭВМ. В связи с этим предъявляется ряд требований к измерительным средствам, предусматривающих запись результатов наблюдений в виде, удобном для непосредственного ввода их в ЭВМ, и к комплексам сопряжения измерительных средств и ЭВМ.
Для судового варианта имеется аванпроект и технические задания на разработку судовой информации гидрометеорологической автоматизированной системы (СИГМА-С).
Советские предложения по проведению Полярного эксперимента объявлены как часть плана ПИГАП.
Весьма желательно участие в указанном эксперименте ведомств и учреждений Советского Союза и других стран. С учетом вклада исследований зарубежных стран программа Полярного эксперимента может быть уточнена.
Поступила 31/XII 1970 г.
ЛИТЕРАТУРА
1.Борисенков Е. П., Трешников А. Ф. О роли полярных районов в проблеме глобальных исследований циркуляции атмосферы и океана. Тр. Аркт. и антаркт. ин-та, т. 296, Л., Гидрометеоиздат, 1971.
2.Кондратьев К. Я. [и др.]. Комплексный энергетический эксперимент (КЭНЭКС). Бюлл. Всемирн. Метеорол. Организ., 1970, т. XIX, № 4, октябрь.
3.Трешников А. Ф. [и др.]. Натурный эксперимент по проблеме взаимодействия океана и атмосферы. В сб.: «Проблемы Арктики и Антарктики», вып. 28. Л., Гидрометеоиздат, 1968.
4.Федоров Е. К. Основные проблемы ПИГАП. Метеорология и гидрология, 1970, № 7.