Волны эффект: В чем заключается эффект Доплера? — DesignLessons – все о дизайне

Содержание

В чем заключается эффект Доплера?

Эффект Доплера или доплеровский сдвиг возникает при движении наблюдателя относительно источника излучения (или наоборот) и заключается в изменении длины волны или частоты сигнала. Это явление, обнаруженное австрийским физиком Кристианом Доплером в 1803 году, может проявляться по-разному. Классическим примером данного эффекта является слышимое изменение высоты звука от проезжающей мимо машины скорой помощи. Программное обеспечение COMSOL Multiphysics® позволяет эффективно моделировать эффект Доплера в акустических системах и приложениях.

Первоначальная версия статьи была написана Александрой Фоули (Alexandra Foley) и опубликована 15 июля 2013 года. По сравнению с оригиналом данная заметка была значительно переработана, в неё были добавлены новые материалы и анимации на основе обновлённой версии демонстрационной модели, созданной в нашем пакете.

Суть эффекта Доплера

Мы часто сталкиваемся с эффектом Доплера, улавливая изменение высоты тона звука вследствие движения источника звука относительно неподвижного наблюдателя или, наоборот, при движении приемника относительно неподвижного излучателя.

Когда источник звука неподвижен, звук, который мы слышим (будучи также в неподвижном состоянии), имеет ту же высоту (частоту), что и звук, непосредственно излучаемый источником.

Звуковые волны, распространяющиеся от неподвижного источника звука в однородном потоке флюида. Данная постановка аналогична случаю, когда источник движется с постоянной скоростью.

При движении источника, звук, который мы слышим, изменяется. Вернёмся к примеру с машиной скорой помощи. Когда она проезжает мимо, сирена звучит иначе, чем если бы мы стояли непосредственно рядом с ней все время. Высота звука, создаваемого сиреной машины скорой помощи, изменяется, когда она приближается, проезжает прямо мимо нас и уезжает.

В процессе приближения машины каждая последующая звуковая волна излучается с более близкого расстояния, чем предыдущая. Из-за этого изменения положения для каждой последующей волны уменьшается время, за которое она доходит до нас. Следовательно, уменьшается расстояние между гребнями волны (длина волны), а значит частота волны увеличивается и звук воспринимается, как более высокий.

Это работает и в противоположном направлении. Когда источник звука удаляется, волны идут до нас всё дольше и дольше. Длина волны увеличивается, воспринимаемая частота уменьшается, высота звука понижается. Аналогичный эффект будет наблюдаться, если мы сами будет проезжать мимо припаркованной машины скорой помощи. В этом случае наблюдатель, то есть мы, движется к источнику. Каждая последующая звуковая волна всё быстрей доходит до нас по мере приближения.

Визуализация ещё одного примера эффекта Доплера

Другим наглядным примером эффекта Доплера является распространение волн на поверхности водоема. К примеру, жук лежит на поверхности лужи. Когда жук неподвижен, он все равно двигает конечностями, чтобы оставаться на плаву. Эти возмущения флюида распространяются по направлению от жука на поверхности воды в виде сферических волн.

Если жук начинает плыть, то это влияет на поток воды вокруг него. Пики волн следуют ближе друг к другу, когда жук приближается к нам и, наоборот, дальше, когда он уплывает. На анимации выше концептуально показано распространение волн на воде со скоростью, которая намного медленнее, чем скорость звука. Из-за маленькой скорости эффект Доплера в данном случае можно увидеть невооружённым глазом.

Численное моделирование эффекта Доплера

С использованием программного обеспечения COMSOL Multiphysics® и уникальных возможностей модуля расширения Акустика можно смоделировать эффект Доплера и рассчитать изменение частоты для источника, движущегося с заданной скоростью. Предположим, что воздух вокруг источника звука (в данном случае – это скорая помощь) движется со скоростью V = 50 м/с в отрицательном направлении по оси

z. Также будем считать, что наблюдатель стоит на расстоянии 1 метра от скорой помощи, когда она проезжает мимо. На изображении ниже показан график зависимости звукового давления от расстояния для двух противоположных случаев, когда машина приближается и отдаляется от наблюдателя.

На этом графике по оси x представлено расстояние от машины скорой помощи до

наблюдателя. Сплошной линией обозначен график звукового давления, которое воспринимает наблюдатель при приближении машины, а пунктирной линией — давление при удалении машины.

Представленный график позволяет увидеть, как амплитуда волны (или давление) быстрее уменьшается при удалении машины скорой помощи от наблюдателя по сравнению с тем, когда она приближается. Изменение амплитуды волны подтверждает наш эмпирический опыт: сирена становится тише по мере удаления от нас машины скорой помощи. Скорость, с которой уровень звука уменьшается при удалении скорой помощи, намного выше, чем скорость, с которой звук становится выше при приближении машины (как показано на графике выше).

Давайте теперь взглянем на этот эффект в немного другом представлении. Мы можем визуализировать уровень звукового давления вокруг источника звука. Помните, что источник движется в положительном направлении по оси z.

Распределение уровня звукового давления вокруг источника звука градиентом цвета и контурными линиями. Отчетливо видно, что самый внешний контур проходит через внутреннюю часть области моделирования к внешнему слою с идеально согласованными слоями (PML), область которые не показан на графике. Указанный факт также подтверждает тот факт, что звук ниже источника больше, чем над ним.

Другие примеры эффекта Доплера

Эффект Доплера проявляется (и используется) в самых различных приложениях. Одним из распространённых примеров является доплеровский радар, волновой пучок которого направляется на движущийся объект. Зная время, в течении которого волновой пакет доходит до цели, отражается и возвращается обратно к передатчику, можно рассчитать скорость цели. Доплеровский радар используется полицейскими для обнаружения машин, которые движутся быстрее, чем установленное скоростное ограничение.

Эффект Доплера также используется в астрономии для определения направления и скорости, с которой звёзды, планеты и галактики движутся относительно Земли. Измеряя изменение «цвета» электромагнитных волн, астроном может определить радиальную скорость небесного тела.

В данном случае обычно оперируют терминами redshift или blueshift, т.е. красное или синее смещение. Если вы заметите «красную» звезду, это значит, что она довольно далеко от Земли. Кроме того, это явный индикатор того, что Вселенная расширяется!

Эффект Доплера также используется в метеорологических прогнозах, гидролокаторах, медицинской интроскопии, измерении кровотока и спутниковой связи.

Дальнейшие шаги

Нажмите на кнопку ниже, чтобы самостоятельно попробовать смоделировать эффект Доплера. При наличии учетной записи COMSOL Access и действующей лицензии на программное обеспечение вы сможете загрузить MPH-файл учебной модели, описанной в данной заметке.

Дополнительные материалы

Эффект «Волны и Пены» по цене 250 руб. в Екатеринбурге

Пигмент чистого белого цвета, нетоксичный, безвредный. высококачественный, мелкодисперсный. В технике ResinArt используется для создания реалистичных морских волн,наплывов. Пигмент добавляется в смолу, тщательно перемешивается. Добавляется отвердитель согласно инструкции к смоле и наносится горизонтальными линиями на фон- затем аккуратно раздувается феном.

Адрес магазина в Екатеринбурге

Г. Екатеринбург, ул. Мельникова 27, оф. 8.2 (вход со стороны Мельникова, направо за фитнес клубом)

Время работы : ПН-ПТ с 11-18, СБ с 11 до 13- выдача интернет-заказов

ДОСТАВКА:

Доставка по г. Екатеринбургу ОПЛАЧЕННЫХ на сайте заказов осуществляется день-в-день (на следующий день) курьерской службой Достависта, стоимость доставки зависит от адреса.

Посчитать можно на сайте https://ekb.dostavista.ru/, выбрав адрес отправки Мельникова 27. Доставка оплачивается курьеру по прибытию наличными.

Доставка по г. Екатеринбургу с ОПЛАТОЙ ЗАКАЗОВ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ осуществляется СДЕК, стоимость до двери (до 3х кг посылка 20*20*25) — 270 р, стоимость до Пункта СДЕК — 130 р, к доставке прибавляется сумма наложенного плтажа, которая составляет 4% от стоимости заказа. Срок такой доставки — 2 дня.

Доставка по всей территории России осуществляется СДЕК, рассчитывается в зависимости от города, веса в калькуляторе на сайте. Вы можете оплатить доставку вместе с заказом на сайте при помощи банковской карты, Сбербанк Онлайн, Яндекс Деньги. Также можно оплатить доставку и сумму заказа при получении в другом городе, в этом случае наложенный платеж составит 4% от суммы заказа.

В Регионы, где нет СДЕК отправляем ОПЛАЧЕННЫЕ заказы Почтой России, стоимость доставки рассчитывается индивидуально и оплачивается Покупателем посредством отправленной на электронный адрес ссылки, отправка на следующий день после оплаты.

Наша компания осуществляет доставку по всей территории России, Казахстана и СНГ через Траспортные Компании (ТК), до транспортной компании заказ до 100 кг довозим бесплатно. Стоимость доставки вы можете рассчитать самостоятельно на сайте Транспортной Компании или же связаться с нашим менеджером по электронной почте [email protected].

Доставка осуществляется следующими ТК:

Калькулятор перевозки ТК Экспресс-Авто
Калькулято перевозки ТК Деловые Линии
ТК КИТ

Калькулятор перевозки ТК Энергия

Компания АртХаус активно развивается в таких регионах, как: Красноярский край, Приморский край, Пермский край, Тюменская область, ХМАО, Курганская область, Челябинская область и Хабаровский край. Поэтому доставка здесь осуществляется быстрее.

*Москва*	Волгоград	*Пермь*	Красноярск	*Воронеж*	Нефтеюганск
Санкт-Петербург	*Саратов*	Краснодар	*Тольятти*	Ижевск	*Нижний Тагил*
*Новосибирск*	Ульяновск	*Ярославль*	Магнитогорск	*Владивосток*	Чайковский
Сургут	*Иркутск*	Тюмень	*Тобольск*	Хабаровск	*Кемерово*
*Нижний Новгород*	Рязань	*Томск*	Пенза	*Астрахань*	Ростов-на Дону
Самара	*Новокузнецк*	Соликамск	*Миасс*	Оренбург	*Барнаул*
*Омск*	Казань	*Челябинск*	Уфа	*Орск*	Березники

Все расходы, связанные с доставкой товара (заказ, возврат, обмен и т. д.), оплачивает покупатель.
Магазин Art-House не несет ответственности за действия или бездействие служб доставки. Обязательства магазина Art-House перед покупателем считаются выполненным в полном объеме с момента передачи заказа в выбранную заказчиком службу доставки. Дальнейшие претензии по срокам доставки, утрате или порче груза целеком лежат на службе доставки.

Школа-семинар Волны-2021

Идентификатор конференции Zoom: 652 709 9582
Код доступа: 2021
Время московское

Безус Евгений Анатольевич
Институт систем обработки изображений ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН
Резонансные структуры интегральной нанофотоники для поверхностных электромагнитных волн и волноводных мод
Пятница, 11 июня, 9. 00
Будут рассмотрены элементы «двумерной оптики» для поверхностных волн и мод плоскопараллельных волноводов. Будут обсуждены подходы к уменьшению «паразитного» рассеяния в таких структурах и возникающие в них оптические эффекты, в т.ч. высокодобротные резонансы и связанные состояния в континууме.

Болтасева Александра Евгеньевна и Шалаев Владимир Михайлович
Purdue University
Space-Time 4D Photonics
К сожалению, лекция отменена.

Кившарь Юрий Семенович
The Australian National University
Метафотоника с резонансными диэлектрическими структурами и метаповерхностями
Четверг, 10 июня, 10.30
Новые перспективные технологии, обеспечивающие создание высокопроизводительных линий оптической связи, сверхбыстрых вычислительных устройств и компактных биосенсоров будут связаны с перестраиваемыми оптическими схемами разрабатываемых в рамках современной нанофотоники. Продолжительное время плазмоника рассматривалась как безальтернативная технологическая платформа для нано-оптики, однако стремительно развивающееся новое направление, получившее название резонансная метафотоника, позволяет создавать энергоэффективные структуры нано-оптики, функционал которых обеспечен резонансами Ми, возбуждающимися в отдельных элементах, сделанных из материалов с высоким значением диэлектрической проницаемости. Мы представим новыe тенденции в физике высокодобротных диэлектрических наноструктур для эффективного управления светом в пространстве и времени благодаря использованию мультипольных резонансов и связанных состояний в континууме, для нелинейной оптики, нанолазеров, субволновых сенсоров и волноводов.

Кундикова Наталия Дмитриевна
Институт электрофизики УрО РАН
Структурированное излучение и спин-орбитальное взаимодействие света
Пятница, 11 июня, 14.30
Эффекты спин-орбитального взаимодействия света проявляются при взаимодействии трех угловых моментов светового излучения. Именно внутренний орбитальный угловой момент связан со структурированным светом. Простейший пример структурированного излучения — световой пучок с топологическим зарядом.

Лукьянчук Борис Семенович
МГУ имени М.В.Ломоносова
Оптические явления в микрометровых диэлектрических сферах
Понедельник, 7 июня, 11.15
В исследованиях по оптике диэлектрических сфер с микрометровыми размерами были обнаружены новые необычные явления, включая фотонные наноструи, оптические нановихри, Фано резонансы, магнитный свет, эффекты преодоления дифракционного предела в мнимом изображении и др.

Любчанский Игорь Леонидович
Донецкий физико-технический институт им. А.А.Галкина НАНУ
Мандельштам-Бриллюэновское рассеяние света и эффект Гуса-Хэнхен, нелинейная акустооптическая дифракция
Понедельник, 7 июня, 10.15

Манцызов Борис Иванович
МГУ имени М. В.Ломоносова
Широкополосная квази-РТ-симметрия в оптике
Пятница, 11 июня, 10.30
Рассматриваются оптические явления в РТ-симметричных средах, т.е. средах с усилением и поглощением, в которых диэлектрическая проницаемость описывается функцией с симметрией четность-время (РТ-симметричной функцией). Основное внимание уделяется случаю распространения коротких широкополосных оптических импульсов в диспергирующих квази-РТ-симметричных средах.

Носов Михаил Александрович
МГУ имени М.В.Ломоносова
Математическое моделирование волн цунами
Среда, 9 июня, 9.45
Волны цунами являются одной из наиболее опасных природных катастроф, которая может сопровождаться многочисленными человеческими жертвами и колоссальным материальным ущербом. Математическое моделирование широко используется как при решении задач оперативного и долгосрочного прогноза цунами, так и для исследования природы этого грозного природного явления. В лекции будут описаны современные способы моделирования процесса генерации цунами подводными землетрясениями, а также представлены некоторые подходы к математическому описанию волн, возбуждаемых оползнями, метеорологическими причинами и падением метеоритов. Будет рассмотрена задача о распространении цунами в открытом океане и обсуждено влияние на этот процесс фазовой дисперсии гравитационных волн, эффектов вращения Земли, сжимаемости воды и упругости дна. В заключение будет кратко представлена проблема наката волн на берег.

Павлов Виктор Владимирович
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН
Генерация оптических гармоник на экситонных переходах
Четверг, 10 июня, 9.00
Будут рассмотрены оптические эффекты, связанные с генерацией оптических гармоник на экситонных переходах в нескольких классах материалов: объемных полупроводниках – GaAs, ZnO, Cu2O, магнитных диэлектриках – Cr2O3, CuB2O4.
К сожалению, лекция отменена.

Пирогов Юрий Андреевич
МГУ имени М.В.Ломоносова
Мультиядерные МРТ исследования в МГУ
Понедельник, 7 июня, 15.15
Рассмотрены новые подходы к МРТ на ядрах тяжелее протона. Целью визуализации тяжелых ядер является обнаружение не содержащих протонов тканей и лекарственных препаратов внутри организма in vivo.

Поддубный Александр Никитич
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН
Многофотонные квантовые взаимодействия в волноводах с атомами
Среда, 9 июня, 9.00
Лекция посвящена новой быстро развивающейся области квантовой оптики – квантовой электродинамике волноводов, изучающей взаимодействие фотонов, распространяющихся в волноводах с локализованными квантовыми излучателями (холодными атомами, квантовыми точками и дефектами, сверхпроводящими кубитами).

Пожидаев Евгений Павлович
Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН
Электрооптика спиральных наноструктур жидкокристаллических сегнетоэлектриков и антисегнетоэлектриков
Четверг, 10 июня, 15.15
Рассматриваются электрооптические эффекты, обусловленные малыми деформациями спиральных наноструктур жидкокристаллических сегнетоэлектриков и антисегнетоэлектриков в электрическом поле, а также наиболее перспективные дисплейные и фотонные устройства на основе этих эффектов.

Пятаков Александр Павлович
МГУ имени М.В.Ломоносова
Поверхностная энергия границ и интерфейсов в моделях теории волн, микромагнетизма … и языкознания
Пятница, 11 июня, 15.15
Поверхностная энергия и силы поверхностного натяжения, с ней связанные — понятия, распространяющиеся далеко за пределы науки о мыльных пленках и пузырях. Они определяют дисперсию волн на границе двух сред, процессы самоорганизации в динамических системах, условия зарождения магнитных доменов и даже форму границ на карте диалектов.

Розанов Николай Николаевич
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН
Электрическая площадь импульса и униполярный свет
Среда, 9 июня, 14.30
При использовании свойств электрической площади – интеграла по времени от напряженности электрического поля – дан обзор основных свойств предельно коротких и униполярных импульсов излучения. Демонстрируется высокая эффективность их воздействия на микрообъекты и резонансные среды.

Садреев Алмаз Фаттахович
Институт физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН
Интерференция запирает волну в открытом резонаторе: связанные состояния в континууме
Понедельник, 7 июня, 12.00
Дается обзор различных механизмов связанных состояний в континууме (БИКов) в приложении к микроволновым, акустическим и диэлектрическим резонаторам, открытых за счет присоединения направленных волноводов или помещенных в радиационный континуум.

Сазонов Сергей Владимирович
НИЦ «Курчатовский институт»
Консервативные и диссипативные солитоны
Вторник, 8 июня, 14.30
Проведен сравнительный анализ свойств консервативных и диссипативных оптических солитонов. Отмечаются яркие отличия консервативных резонансных солитонов в равновесной среде от резонансных диссипативных солитонов в неравновесной среде с необратимыми потерями.

Соколов Дмитрий Дмитриевич
МГУ имени М.В.Ломоносова
Динамо-волны и их математическое моделирование
Четверг, 10 июня, 14.30
На Солнце известны волны различной природы. Большинство из них описывается волновым уравнением и их моделирование укладывается в обычные методы моделирования, используемые в математической физике. Однако один вид волн – динамо-волны — является интересным исключением, который и составляет предмет лекции.

Сухоруков Андрей Анатольевич
The Australian National University
Многомерные синтетические фотонные решетки
Четверг, 10 июня, 9. 45
В докладе представлены теоретические подходы и экспериментальные результаты по созданию синтетических многомерных фотонных решеток и рассмотрены их применения для управления и измерения оптических сигналов.

Твердислов Всеволод Александрович
МГУ имени М.В.Ломоносова
Автоволновая самоорганизация биологических молекулярных машин
Вторник, 8 июня, 9.45

Тиходеев Сергей Григорьевич
МГУ имени М.В.Ломоносова
Резонансы в фотонно-кристаллических слоях и метаповерхностях
Понедельник, 7 июня, 14.30
Лекция посвящена свойствам фотонных резонансов в модулированных структурах фотоники и плазмоники: методам их вычисления, способам управления с их помощью излучательными, поляризационными и нелинейно-оптическими свойствами фотонно-кристаллических слоев и метаповерхностей.

Уваров Александр Викторович
МГУ имени М. В.Ломоносова
Влияние пленки на границе раздела «жидкость-газ» на распространение поверхностных волн и структуру приповерхностных течений
Среда, 9 июня, 10.30
Влияние пленок c высокой концентрацией примесей на распространение поверхностных волн хорошо известно. В то же время, исследования последнего времени продемонстрировали существенное влияние поверхностных пленок с очень низкой концентрацией примесей как на распространение поверхностных волн, так и на структуру приповерхностных течений. Достаточно отметить, что даже дистиллированная вода существенно отличается по своим «поверхностным» свойствам от деионизированной. Эти отличия проявляются как при распространении гравитационно-капиллярных волн, так и в структуре приповерхностных конвективных течений. Эти примеры можно проиллюстрировать экспериментальными измерениями последних лет, основанными на использовании термографии высокого разрешения, цифровой трассерной визуализации (PIV) и модификаций теневого фонового метода для измерения профиля поверхности жидкости. Сравнительный анализ различных жидкостей демонстрирует существенные отличия в реологии поверхности. Если, например, силиконовое масло и этанол демонстрируют полное соответствие классическим представлениям о поверхности жидкости с использованием условий проскальзывания или появлением эффекта Марангони, то в глицерине или дистиллированной воде эти условия нарушаются. Пленка оказывается слабой по отношению к касательным напряжениям, но она препятствует массообмену поверхность-объем и меняет граничные условия, что приводит к перестроению конвективных течений и увеличивает коэффициент затухания поверхностных волн. Эти выводы подтверждаются многочисленными экспериментальными данными, основанными на использовании перечисленных выше экспериментальных методов и их сравнением с результатами моделирования с использованием различных типов граничных условий.

Хохлова Маргарита Александровна
Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy
Экскурс в аттосекундную физику
Пятница, 11 июня, 9. 45
Аттосекундная физика — юная дисциплина из области взаимодействия лазерного излучения с веществом, которая описывает электронную динамику в атомах и молекулах, а также совершенствует источники аттосекундных импульсов. Текущим успехам, достижениям и проблемам аттофизики будет посвящена лекция.

Храмов Александр Евгеньевич
Университет Иннополис
Методы рекуррентного анализа временных рядов для исследований активности мозга
Вторник, 8 июня, 9.00
Будет дано краткое введение в современную теорию рекуррентного анализа, а также будут приведены примеры успешного применения рекуррентного анализа для характеристики активности мозга при моторных актах, а также восстановления функциональных связей между различными областям мозга.

Черкасова Ольга Павловна
Институт лазерной физики СО РАН
Воздействие терагерцового излучения на биологические объекты
Вторник, 8 июня, 10. 30
Терагерцовое излучение и основанные на нём технологии активно развиваются и находят применение в медицинской диагностике и терапии. В лекции будет представлено современное состояние исследований в области воздействия данного типа излучения на биологические объекты.

Шкуринов Александр Павлович
МГУ имени М.В.Ломоносова
Терагерцовая фотоника вещества с различных фазовых состояниях
Среда, 9 июня, 15.15

Щербаков Максим Радикович
Cornell University
Фотоника быстроизменяющихся резонаторов и метаматериалов
Вторник, 8 июня, 15.15
Динамические среды предсталяют собой бурно развивающуюся область оптики. В данной лекции мы обсудим несколько примечательных эффектов в быстроизменяющихся оптических резонаторах и метаматериалах, таких как перестройка частоты и преодоление фундаментального предела полосы высокодобротного резонатора.

Юшков Константин Борисович
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Дифракция фемтосекундных лазерных импульсов на апериодических фазовых решетках
Понедельник, 7 июня, 9.30
Акустооптическое управление ультракороткими лазерными импульсами является одним из основных методов адаптивной компенсации дисперсий высших порядков и получения импульсов сложной формы. Чирпированные брэгговские решетки с заданной комплексной функцией пропускания синтезируются в акустооптическом квазиколлинеарном фильтре высокого разрешения посредством амплитудной и фазовой модуляции ультразвука. Спектральная функция пропускания фильтра формируется в виде кусочно-линейной фазовой функции с псевдослучайной длиной отрезков, что позволяет подавить внутриимпульсную интерференцию, проявляющуюся в появлении паразитных импульсов и повысить контраст модуляции на порядок по сравнению с периодическими решетками.

Эффект затухания волны (бизнес-кейс компании Cбербанк России)

Кейсы

21 ноября 2009

Когда времени не осталось уже ни на что и цифры и буквы начали путаться в голове местами, когда со своими физиками он стал говорить стихами, а лирикам — рисовать формулы мелом на доске в зале совещаний, Валентин Морозов решил — пора отдохнуть. Хотя бы день-два, но нужно. Чтобы просто перезагрузить голову как компьютер: выключил, отдохнул от работы часок-другой, остыл процессор и монитор, протер пыль с клавиатуры, сам пошел подышать воздухом — и снова за работу, с чистого листа и с незамутненной головой. За окном стояло неулыбчивое московское лето, август, синоптики прочили похолодание и дожди. «А не слетать ли мне на море?» — подумал Валентин. И полетел.

Лежа на прибрежном песке, перемежающемся редкой галечкой и глядя на море, Валентин все же не мог отключиться от работы полностью. «Почему? Почему все, что придумывается, любое гениальное решение рано или поздно сводится людьми на нет? Почему нельзя создать вечный двигатель ни в технике, ни в человеческих отношениях? Ну в физике все понятно, стройно и логично, иначе и быть не может, слишком велико сопротивление. Но неужели законы физики так же применимы к жизни, как и к механике, гидродинамике и теплотехнике?» И тут Валентин посмотрел на небрежно, но методично набегающую на пляж волну… Она ударялась о твердь и отбегала — и так из века в век, с момента сотворения времен… «Стоп, — подумал он. — Ведь и свет — тоже по природе своей волна и частица в одном лице, так сказать. Но когда мы беседуем по телефону с помощью оптоволоконной техники с человеком в США, мы же отлично его слышим. И мы знаем, что волна, которая несет наше сообщение за океан, тоже затухает. Но чтобы наш голос был донесен, на каждом отрезке кабеля стоит усилитель волны, благодаря ему наши сообщения и доходят неискаженными за тысячи километров. Что же такое надо придумать, чтобы управленческие решения, исходя из центрального аппарата, не дробились и не искажались по пути из Москвы в региональный городок где-нибудь в Сибири?» С утра в понедельник Валентин собрал сотрудников. Кто-то был бодрым и подтянутым, кто-то — невыспавшимся и невеселым. «Все люди разные, — подумал Валентин. — Один и тот же подход, который идеально работает с одним человеком, никогда не сработает в общении с другим. Вот группа людей приезжает на море. Кто-то из них видит прекрасный морской пейзаж в обрамлении живописных скал, а кто-то — окурки в песке, сломанный лежак, целлофановый пакет в воде и 150 ступенек до вершины холма и думает: зачем я туда попрусь, сдалось мне это море и этот вид со скал. А ведь видят они все одно и то же».

Полная версия статьи доступна подписчикам

советуем прочитать

Фалалеев Дмитрий

Керри Робертс Гибсон, Кейт О’Лири, Джозеф Вайнтрауб

Третья волна смоет десятую

Третья волна заболеваемости коронавирусом в России отнимет от роста ВВП в 2021 году около 0,1 процентного пункта, оценили для РБК экономисты. Эффект будет ограниченным и кратковременным, признали они.
… Директор группы суверенных рейтингов и макроэкономического анализа АКРА Дмитрий Куликов оценил на основе еженедельных данных Банка России об отраслевых финансовых потоках, что за две рабочие недели начиная с 28 июня снижение реального потребления домохозяйств по стране составило 4,5-6% по сравнению с контрфактическим сценарием (как если бы летнего ужесточения ограничений не было). Статистика ЦБ по финансовым потокам отражает платежи за товары и услуги в экономике, проведенные через Национальную платежную систему. Гипотетический сценарий потребления, как если бы ограничений третьей волны не было, получен как тренд, построенный по последним месяцам, уточнил экономист АКРА.

Весь спад потребления домохозяйств сложно приписать только усилившимся ограничениям — две трети упомянутой оценки падения формируется снижением входящих финансовых потоков по ОКВЭД «Операции с недвижимым имуществом», замечает Куликов. Природа этого спада в операциях с недвижимостью до конца не ясна, но, вероятно, тут сыграло роль изменение условий льготной ипотеки для новостроек с 1 июля, допускает он.

Снижение реального совокупного потребления в результате спада финансовых потоков (с учетом инфляции) в тех секторах, которые явно страдают от антиковидных ограничений, составляет около 2% относительно потенциала (это общепит, небольшая часть розницы, развлечения, туризм и некоторые другие услуги населению), говорит Куликов. «Мысленный эксперимент с сохранением подобной глубины спада в описанных секторах на протяжении месяца дает эффект около 0,1 процентного пункта для годового ВВП», — резюмирует он.

С учетом того, что власти Москвы и Подмосковья с 19 июля отменили QR-коды для посещения кафе, «похоже, что по всей стране будет две-три недели с ужесточениями», оговаривается Куликов. Eго расчет исходит из предпосылки, что реальные изменения в финансовых потоках корреспондируют с реальными изменениями в добавленной стоимости по секторам.

… 6% за две недели могло составить снижение реального потребления домохозяйств в России по сравнению с контрфактическим сценарием (как если бы летнего ужесточения ограничений не было), оценили в АКРА.

Источник: РБК

«Стало больше разрывов легких» Новые штаммы коронавируса несут еще более опасные симптомы. Чего от них ждать?: Общество: Россия: Lenta.ru

Вместе с новыми штаммами коронавируса меняются и симптомы, с которыми россияне попадают в больницу. Врачи констатируют, что для части из них COVID-19 стал еще опаснее: он может начинаться практически незаметно, а потом приводить к разрывам в легких. Тем временем эффективного лечения в мире так и не придумали, а Россия может столкнуться с очередной волной заболевания. Каким стал коронавирус и когда он снова накатит на страну волной — «Ленте.ру» рассказала инфекционист Первого Санкт-Петербургского медицинского университета им. Павлова, эксперт некоммерческого фонда медицинских решений «Не напрасно» Оксана Станевич.

«Лента.ру»: Мы с вами разговаривали больше месяца назад, когда в вашей больнице только открылся ковидарий «новой волны». Можно уже проанализировать, чем отличаются эти три периода пандемии?

Оксана Станевич: Первое отличие — это то, что в Санкт-Петербурге преобладает «дельта»-вариант коронавируса. Он практически полностью вытеснил все остальные штаммы SARS-CoV-2. То же самое происходит в Москве и в других крупных регионах. Как обстоят дела в отдаленных небольших городах — пока непонятно. От них мало приходит образцов в Консорциум по секвенированию геномов коронавирусов, который находится в НИИ гриппа (CoRGI). Но те, что поступают, в большинстве своем тоже «дельта»-вариант.

Второе, что меня особенно удивило, — клиническая картина болезни стала более яркой, все события развиваются быстрее. Это заметила не только я, это отмечают и мои коллеги-инфекционисты, работающие в других стационарах.

По-видимому, сократился инкубационный период. Если раньше мы говорили о том, что после контакта заболевание развивается за 14 дней, сейчас это происходит гораздо раньше

Имеется в виду появление первых симптомов после инфицирования?

Да, сейчас первые признаки болезни могут появиться на первой неделе после контакта с инфекцией. И само заболевание течет быстрее. Если раньше развитие цитокинового шторма занимало примерно 14-15 дней от начала симптомов, то теперь это происходит примерно на 10-12 день.

И третья особенность этой волны — эффект противовирусных препаратов практически не виден.

То есть раньше он был?

Нет. Но имеется в виду, что поскольку раньше вирус был менее агрессивным, можно было хотя бы строить какие-то гипотезы по поводу эффекта противовирусных препаратов.

Сейчас приходит понимание, что любая этиотропная терапия, будь то фавипиравир, ремдисивир (хотя он используется очень мало) или даже антиковидная плазма, у большинства пациентов не влияет на элиминацию, то есть на удаление вируса. И на скорость элиминации.

Фото: Петр Ковалев / ТАСС

Это мое субъективное ощущение (мы пока еще подводим статистику по эффекту плазмы в нашем учреждении), но оно подтверждается существующими клиническими исследованиями действия фавипиравира и ремдисивира у госпитализированных пациентов в мире.

То же самое касается антиковидной плазмы. В соответствии с нашими локальными данными, она имеет некоторый эффект у пациентов уязвимых групп — онкологических, онкогематологических. У них плазма может временно снизить вирусную нагрузку. Однако это длится недолго, вскоре вирус возвращается.

Вызывает ли «дельта»-вариант новые симптомы у пациентов?

Про новые я бы не сказала, но есть акцент на некоторых уже отмечавшихся ранее симптомах. Например, для «дельта»-варианта более характерны симптомы гастроэнтерита: рвота, тошнота, боли в животе, диарея. Многие пациенты их описывают как начало заболевания.

Поскольку часто люди думают, что это обычная кишечная инфекция, а не ковид, начинается неправильное лечение. К моменту, когда уже ясно, что это не гастроэнтерит, пациенты теряют много жидкости и электролитов за счет рвоты и диареи. В стационар приезжают обезвоженными

В жару это может иметь критическое значение, таких пациентов сложнее курировать. Из-за обезвоживания у них чаще возникали симптомы острого поражения почек. У тех, кто на амбулаторном этапе принимал противовирусные препараты, также страдали почки и печень. Речь идет о повышении печеночных проб в анализах и цитолитическом синдроме.

Раньше главным ориентиром старта коронавируса служила потеря обоняния. Говорят, что при «дельта»-варианте запахи не исчезают.

Пациенты по-прежнему описывают этот синдром. У меня не сложилось впечатления, что аносмии стало меньше.

Есть еще важный момент, который мы отметили в эту волну: стало больше спонтанных разрывов легких, то есть пневмотораксов и пневмомедиастинумов. При этом осложнении воздух скапливается между листками плевры, наступает коллабирование легкого, оно спадается, и нарастает дыхательная недостаточность. Это уже острая хирургическая ситуация, необходимо дренировать легкое, выпускать воздух.

Такие разрывы случаются уже на последних стадиях болезни?

Необязательно. Спонтанные пневмотораксы могут произойти на любой фазе заболевания, но чаще всего на второй и третьей. Что это значит? Если условно разделить течение болезни на три части, то первая фаза — это ранние сроки заболевания, до седьмого дня болезни, при которых имеется высокая вирусная нагрузка, лихорадка. Все это может сопровождаться кашлем, диареей и так далее. Но симптомы нарушения дыхания при этом еще отсутствуют.

Фото: Иван Петров / Коммерсантъ

Вторая фаза — легочная, с 7-го по 10-12-й дни болезни. Если это не пациент с ослабленным иммунитетом, то вирусная нагрузка на этом этапе снижается. Но при этом усугубляются легочные симптомы: появляются или увеличиваются участки «матового стекла» в легких, кашель и одышка более выражены, снижается сатурация.

Третья — после 12 суток болезни — нарастание воспалительного компонента в легких. Может возникнуть острый респираторный дистресс-синдром, цитокиновый шторм. Это может привести к летальному исходу.

Деление условное, но вполне рабочее, и не только в нашей стране. Чтобы произошел пневмоторакс, вовсе не обязательно иметь максимальное поражение легких: это может происходить и во вторую фазу инфекции. Пока имеется предположение, что спонтанные разрывы легких связаны с особенностями штаммов SARS-CoV-2.

Что имеется в виду?

Разрывы происходят в области наибольшего воспаления — консолидации в легких. Вероятно, «дельта»-вариант вызывает более выраженный воспалительный ответ в легких. Даже если участков «матового стекла» мало и по площади они меньше, иногда этого достаточно для возникновения консолидации и разрыва. Конечно, при этом имеют значение предшествующие изменения в легких на фоне хронических заболеваний и/или курения.

В самом начале пандемии, в первую волну, такого не было. А уже во вторую волну мы начали отмечать такие явления. Есть гипотеза, что коронавирус приобрел мутации, вызывающие более сильный воспалительный ответ. Возможно, влияют какие-то генетические особенности, так как далеко не каждый пациент выдает подобную картину. Может быть, такие осложнения больше связаны с какими-то отдельными видами респираторной терапии. Четкого ответа пока нет, нужны более детальные исследования.

Фото: Анатолий Жданов / Коммерсантъ

Когда ковидный стационар только открылся, вы говорили, что меняется контингент пациентов — вирус стал поражать более молодых. По-прежнему так считаете?

Сегодня можно сказать, что средний возраст пациентов, попадающих в нашу больницу на госпитализацию, такой же, как и в первые волны, — старше 50 лет. В первые дни работы к нам в стационар действительно поступало больше пациентов моложе 50, но потом все вернулось в стандартную возрастную группу.

И что удивительно, большинство наших пациентов не прививались и не болели раньше. То есть у нас в обществе достаточное количество тех, кто еще не сталкивался с вирусом

Среди госпитализированных были вакцинированные пациенты?

Их было примерно 15 процентов. Но большинство из них не успели обрести иммунитет из-за того, что еще не прошло более двух недель после вакцинации. Какое-то количество пациентов было со сроками вакцинации старше четырех месяцев.

Были и привитые двумя дозами вакцины, получившие иммунитет. Но последние переносили инфекцию более-менее легко, никто из них не умер.

Тактика лечения ковида сейчас изменилась? Если нет эффективных лекарств, то, может быть, появились новые технологии?

Все то же самое. На ранних сроках необходимо назначать противовирусную терапию, в том числе антиковидную плазму. Затем идет терапия против цитокинового шторма, которая заключается в том числе в назначении гормонов — глюкокортикостероидов. Однако в эту волну стало еще более ясно, что гормоны нельзя назначать превентивно, они не работают профилактически, зато дают много осложнений при необдуманном использовании. Их нужно применять в конкретные сроки заболевания — во вторую, «легочную» фазу. Это означает, что можно их использовать, когда сатурация на комнатном воздухе опускается ниже 94.

Как и раньше, используется и более дорогостоящая антицитокиновая терапия. Появилось лучшее понимание, как действуют препараты. Например, ингибиторы интерлейкина шестого и его рецептора относятся к более тяжелой артиллерии, а ингибиторы янус-киназ обладают более мягким эффектом.

Фото: Andrey Rudakov / Bloomberg via Getty Images

Появилось больше вариантов респираторной терапии. Это не только кислородные канюли, но еще и различные режимы кислородного потока. Иногда оказывается необходима неинвазивная вентиляция легких. Это помогает как можно дольше удерживать пациентов в отделениях и не переводить в реанимацию, то есть снижает вероятность тяжелого течения и гибели.

К назначению антибиотиков стали относиться более разумно. При вирусной пневмонии антибиотики не назначают, их используют только в тех случаях, когда присоединяется бактериальная инфекция. Это может произойти на фоне антицитокиновой терапии, в том числе кортикостероидами, или из-за сопутствующих заболеваний, ослабляющих иммунитет, или когда возникают те самые разрывы легких.

Но чего-то совсем уникального, нового и эффективного не появилось.

Тем, кто болеет дома, чем сейчас рекомендуется лечиться?

У кого легкая форма — ничем, кроме большого количества жидкости и симптоматической терапии. Но всем без исключения стоит измерять сатурацию пульсоксиметром, следить, не развивается ли дыхательная недостаточность при обычной бытовой нагрузке. И хотя бы раз нужно сдать клинический анализ крови и отследить показатели на D-димер (отслеживает показатели свертываемости и растворения тромбов) и на С-реактивный белок (показывает уровень воспаления в организме). Эти анализы лучше сдавать к седьмому дню болезни. Компьютерную томографию легких также следует делать в это время, раньше она будет менее информативна. Именно с седьмого по десятый день болезни становится более или менее понятно, как картина в легких будет развиваться дальше.

Не надо назначать себе самостоятельно кроверазжижающие препараты, особенно в лечебных дозах. Может вырасти риск кровотечений. В стационаре мы также сталкиваемся с последствиями самостоятельного назначения себе глюкокортикостероидов (дексаметазон, преднизолон). До седьмого дня болезни гормоны на амбулаторном этапе чаще всего опасны. Они угнетают иммунную систему, к борьбе с вирусом эти препараты не имеют отношения.

Статья российских ученых о вашей пациентке, болевшей ковидом 318 дней, наделала много шуму. Как можно отличить длительную болезнь от постковидого синдрома, лонг-ковида?

Лонг-ковид — это длительное сохранение симптомов после коронавирусной инфекции, постковидный синдром. При этом ПЦР — отрицательный. У нашей же пациентки ПЦР был то положительный, то отрицательный, то снова положительный. В периоды положительного мазка мы его секвенировали. Все время это был тот же самый вирус, которым она заболела вначале, но накапливающий мутации. Причем в образцах от пациентки сохранялась высокая вирусная нагрузка, что и позволяло оценивать наличие мутаций в геноме вируса.

Фото: Александр Демьянчук / ТАСС

Наверняка есть и другие подобные случаи. Сейчас длительно болеющие ковидом люди как-то учитываются?

Наши стационары рассчитаны на выявление и курацию острых форм коронавирусной инфекции. Когда человек лежит больше двух недель при стабилизации клинической картины, его стараются выписать, даже если у него сохраняется положительный мазок или ПЦР. А дальше такими пациентами занимается поликлиника. Ему будут делать мазки на SARS-CoV-2 до тех пор, пока не будет отрицательного результата, только в этом случае завершается его карантин.

Однако в амбулаторном звене часто можно получить ложноотрицательный результат анализа. Причин много: нарушена технология забора, технология доставки материала в лабораторию, в лаборатории биоматериал может долго храниться, из-за этого происходит распад РНК и прочее. То есть в амбулаторном звене из-за большой нагрузки такие случаи как бы затираются.

О том, что у него снова положительный ПЦР, такой пациент может узнать случайно. Например, если ему требуется другая медицинская помощь, а чтобы ее получить, необходим анализ на ковид. Если положительный ПЦР получен в течение трех месяцев после зафиксированного выздоровления, это трактуется как та же самая инфекция. Если позже — как повторное заражение.

К сожалению, существующий порядок пока не позволяет фиксировать все случаи длительного вирусовыделения. Обнаруживаются такие пациенты практически случайно. Например, онкологические пациенты часто находятся на курации у одних и тех же врачей. Они приходят на лечение раз, второй, третий и приносят с собой ПЦР. У онкологов есть возможность заметить, что больные снова и снова выделяют SARS-CoV-2. В таких случаях наблюдательные онкологи могут связаться с НИИ гриппа, где есть возможность отсеквенировать вирус (то есть расшифровать его геном) и понять, один это вирус или реинфекция.

То есть системы помощи таким людям нет?

В классификаторе болезней понятия затяжного COVID-19 пока нет. Соответственно, для этих пациентов отсутствует инфраструктура, где они могли бы проходить лечение от другого заболевания, например, онкологического, на фоне длительного COVID-19. Сейчас стоит задача поставить на поток выявление таких людей. И организовать для них лечение не только от коронавирусной инфекции, но и противоопухолевое и необходимое поддерживающее.

Много ли таких пациентов?

Пока есть понимание, что это пациенты с онкологией, онкогематологией, а также те, кто имеет аутоиммунные заболевания и находится на иммуносупрессивной терапии. Сколько среди них длительных вирусовыделителей — мы на данный момент не можем оценить.

Пока есть представление примерно об одном проценте в популяции. С одной стороны — это мало, но с другой — вполне достаточно для возникновения новых вариантов SARS-CoV-2, поскольку такие пациенты — «горячие точки» эволюции вируса

У пациентки, о которой мы писали, все закончилось хорошо. Она осталась жива, и вирус в ней не мутировал во что-то опасное. Но мы не знаем, каких сюрпризов можно ожидать в следующий раз с другим пациентом.

Фото: Петр Ковалев / ТАСС

Вы говорите, что прививка для таких больных — один из способов противостоять длительному ковиду. Но эффективность вакцинации у иммуноскомпрометированных низкая. Может ли она вообще быть нулевой?

В других странах проводятся исследования, которые анализируют, какие конкретно группы пациентов, в зависимости от диагноза и типа лечения, хуже отвечают на вакцину. Нельзя сказать, что все эти пациенты вообще не отвечают на вакцинацию, если она проведена в надлежащие сроки. Для онкологических больных — это до начала противоопухолевой терапии или в промежутках между ее циклами.

В настоящее время я пытаюсь инициировать исследование о вакцинации именно таких пациентов. Планируется изучение их иммунного ответа, его длительности в зависимости от видов терапии. Это работа как раз поможет оценить, работает ли вакцинация у таких пациентов не только в предотвращении тяжелого заболевания ковидом и смерти, но и в предотвращении длительного вирусовыделения. Пока мы находимся на этапе поиска спонсора: для такого исследования необходимо финансирование.

Самостоятельно иммуноскомпрометированные пациенты могут оценить, была ли для них прививка полезна?

Можно сдать тест на антитела и посмотреть их уровень.

Врачи до сих пор спорят о том, насколько информативен анализ на антитела. Можно ли считать, что пациент с высоким уровнем антител защищен?

Уровни суммарных и нейтрализующих антител являются косвенным признаком возникшего иммунного ответа. Понятно, что эти анализы не отражают напряженность разных звеньев иммунитета. Несмотря на все недостатки, измерение антител — отработанный подход, результат которого имеет корреляцию с иммунитетом в целом. Поэтому если у онкологического пациента после вакцинации вообще нет антител, есть вероятность, что вакцина у него не сработала.

В одном интервью вы сказали, что четвертая волна ковида неизбежна. Почему?

В России на сегодняшний день темпы вакцинации остаются недостаточными. В крупных городах кампания идет хорошо, а вот в регионах — хуже. В некоторых городах вакцин просто нет — бывает, что люди ждут по несколько недель. Мои родственники, проживающие в Ленинградской области, приезжали прививаться в Санкт-Петербург из-за отсутствия вакцины в местных пунктах. Кроме того, у многих россиян в голове неразбериха по поводу необходимости вакцинации в принципе, и в данном случае она усугубляется личным протестом — реакцией на избыточное давление системы.

Сложив все эти факторы, думаю, к осени достигнуть коллективного иммунитета мы не успеем. Учитывая темпы распространения инфекции, сезонность, четвертую волну можно спрогнозировать к началу ноября. Думаю, к ней мы подойдем с «хвостом» в 20-30 процентов непривитых и неболевших. Тогда же можно будет оценить, насколько эффективным сохранился иммунитет у тех, кто перенес ковид более полутора лет назад.

Стайлер Dyson Airwrap

Эффект Коанда для разглаживания и придания объема Благодаря эффекту Коанда волосы притягиваются к поверхности щетки, после чего воздух проходит вдоль прядей, выпрямляя и разглаживая их¹.

Оснащен двигателем с цифровым управлением Dyson V9 Его 13-лопастной импеллер вращается со скоростью до 110 000 оборотов в минуту, нагнетая давление в 3,2 кПа. Эта мощность обеспечивает давление воздуха, необходимое для достижения эффекта Коанда.

Интеллектуальная система контроля температуры исходящего воздуха Измеряет температуру воздушного потока более 40 раз в секунду, интеллектуально контролируя нагревательный элемент, чтобы температура не поднималась выше 150 °C. Предотвращает повреждения волос от воздействия экстремальных температур.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Как создать эффект радиоволн в After Effects [2021]

13 сентября 2021 г. • Проверенные решения

Радиоволна — один из самых красивых эффектов, которых можно достичь в After Effects. Многие люди одержимы радиоволнами в своем контенте. Если вы не знаете, как добавить этот эффект к своим видео, то вы найдете это объяснение очень полезным.

Взгляните на подробное описание эффекта радиоволн и того, как вы можете добавить его к своему контенту. Следуя этому руководству, вы можете создать идеальный эффект радиоволн и даже преобразовать волны из одной формы в другую.

Возможно вам понравится

10 лучших звуковых эффектов радио (самые популярные)

Часть 1: Введение в эффект радиоволн

Эффект «Радиоволны» предназначен для добавления излучающих волн из контрольной точки стационарного или анимированного эффекта.С помощью этого эффекта можно добавлять такие эффекты, как рябь пруда, звуковые волны или различные геометрические узоры.

Используя элемент управления «Отражение», доступный в After Effects, можно создать эффект, заставляющий формы отражаться от сторон слоя. Существует даже возможность использовать радиоволны для создания суперреалистичных карт смещения волн. Они будут хорошо работать в сочетании с эффектом Каустики.

Можно получить гладкие и органичные контуры на эффекте «Радиоволны», используя более высокое значение частоты.Также есть возможность настроить параметры времени нарастания и затухания, чтобы получить желаемый эффект в видео. Эффект лучше всего работает с цветом 8 бит на канал.

Часть 2: Как сделать радиоволны в видео

Шаг 1 : Нажмите на композицию и перейдите в новую композицию

Шаг 2 : В композиции щелкните сплошной, новый и затем настройте параметры по своему вкусу.

Шаг 3 : Щелкните эффект, сгенерируйте, Радиоволны, и вы увидите несколько вариантов настройки эффекта.

Шаг 4 : Теперь вы можете настроить цвет волн, частоту, расширение, ориентацию и другие параметры по своему вкусу.

Если вы хотите систематически изучать эффекты радиоволн онлайн, вы также можете посетить Lnyda, чтобы просмотреть обучающее видео.

Часть 3: Как преобразовать радиоволны из одной формы в другую

Шаг 1 : Если вы надеетесь настроить радиоволны в вашем видео из одной формы, а затем преобразовать их в другую, это можно сделать путем анимации пути маски.Процесс начинается с рисования треугольника и круга на слое-фигуре.

Шаг 2 : Затем вы можете преобразовать эти формы в контур. У круга будет четыре точки, а у треугольника — три, поэтому необходимо будет добавить еще одну точку для треугольника.

Шаг 3 : После добавления этой точки вы можете установить ключевой кадр для треугольника, а затем добавить слой для начала пути. Это можно сделать с помощью инструмента «Перо» и функций вставки. Теперь у вас будет маска в форме треугольника.

Шаг 4 : Теперь вы должны создать ключевой кадр для окружности и вырезать его. Затем вы готовы переместить CTI в то место на временной шкале, где вы хотите, чтобы ваша анимация остановилась. Вставьте это в это место.

Шаг 5 : Выберите путь маски и вставьте его. Теперь у вас будет анимированная маска. Чтобы добавить радиоволны, следуйте инструкциям выше. Внесите необходимые корректировки, чтобы получить желаемый общий вид. Теперь у вас есть первая волна, сформированная в виде треугольника, а последующие волны будут похожи на круг.

Заключение

Следуя этому руководству, вы сможете создавать радиоволны в своих видео. Прелесть этого эффекта в том, что он может работать с любым объектом. Независимо от того, демонстрируете ли вы физическую структуру, человеческое тело, животное или любой другой объект, радиоэффект будет очень впечатляющим, если все будет сделано правильно.

Бенджамин Аранго

Бенджамин Аранго — писатель и любитель всего видео.

Подписаться @Benjamin Arango

Начало работы с Wave и Taper в After Effects

Анимация в After Effects станет проще, если вы разберетесь с инструментами, которые предоставляет программное обеспечение. Если вы боретесь за создание органических волн или стилизованного окружения, вероятно, это потому, что вы не знаете всех доступных вам способностей. Когда вы научитесь работать в программе, вы будете поражены тем, что вы можете создать.

Сегодня мы рассмотрим новые параметры конуса и волны, доступные для слоев формы в After Effects.Вам не потребуются плагины или дополнения, а это значит, что вы можете сразу приступить к работе. В этом уроке мы покажем вам:

Как создать волнистые волосы для ваших персонажей
Как анимировать волны и кривые в After Effects
Как использовать инструмент Tapered Stroke

Следуйте этим бесплатным файлам проекта

Не забудьте загрузить эти бесплатные файлы, чтобы вы могли следить за ними!

Начало работы с Wave и Taper в After Effects

Как использовать Wave и Taper в After Effects

Чтобы протестировать некоторые из этих новых инструментов, мы будем рисовать базовые формы и создавать простые анимации.Как только вы их освоите, вы сможете легко применить те же методы к более сложным творениям.

В этом примере представьте, что клиент попросил вас создать персонажа, волосы которого развеваются на ветру. Конечно, мы могли бы нарисовать конский хвост с дорожкой и оживить ее, и … тьфу, я устал думать об этом. Или … мы могли бы просто использовать новый инструмент Stroke.

Сделайте хвостик

Для начала нам понадобится слой с одной фигурой с головой человека.

Выбрав группу содержимого, я возьму инструмент «Перо» и нарисую простой хвостик.Щелкните + перетащите, чтобы захватить эти маркеры Безье, пока не получите желаемую форму. Убедитесь, что ширина обводки установлена на 100%. Я знаю, что сейчас это выглядит забавно, но погоди.

Закрутите группу и удалите Заливку, чтобы вы увидели только Обводку. В группе Stroke поверните вниз и выберите Taper. Ниже вы увидите Wave, к которому мы вернемся через минуту.

Измените заглушку на круглую, чтобы убрать резкие края «конского хвоста». Теперь вернитесь к конусу и установите начальную длину на 60% и конечную длину на 40%.Вы заметите, что если вы перекрываете эти числа, ваша фигура довольно быстро сжимается. Вы можете настроить их по своему вкусу, но пока давайте придерживаться моих цифр.

Вы также можете настроить начальную и конечную ширину по своему вкусу. Теперь этот хвостик по-прежнему выглядит немного острым, и здесь в игру вступает наша легкость. С Start на 10% и End на 30% мой «конский хвост» выглядит намного лучше.

Добавьте волну в хвост

Теперь пора открыть настройки волны.Amount — это количество волн, которые мы добавим к нашему Stroke. Когда я увеличиваю число, вы можете видеть, как появляются волны.

Длина волны — это длина волны. Перетащите эти числа вверх и вниз и найдите номер, который подходит вам.

Наконец, мы подошли к фазе, которую мы будем анимировать, чтобы получить постоянно присутствующий волнистый вид. В отрицательном случае волны уходят от головы. В положительном случае они будут махать в сторону головы. Итак, давайте установим ключ в начале нашей шкалы времени, переместим Фазу в любом направлении, в котором мы хотим, и добавим ключ в конце.Теперь просмотрим внешний вид!

Как создать растущий лист папоротника

Теперь мы собираемся использовать все методы, которые мы только что практиковали, чтобы создать папоротник, который дает новые листья, пока мы наблюдаем. Растущие анимации очень популярны, и клиенты любят видеть эти типы анимаций. Хотя вас могут и не попросить создать именно этот проект, эти навыки можно использовать в ряде реальных заданий, которые мы видели.

Создайте растущий стебель для папоротника

Во-первых, очень просто, возьмите ручку и создайте стебель.

Удалите заливку, как в прошлый раз, и установите красивый зеленый цвет. Отрегулируйте ширину примерно до 25%, и мы перейдем к конусности.

Я собираюсь установить End Length равным 100% и End Width около 60%, так как я не хочу, чтобы кончик просто исчезал наверху.

Теперь добавьте путь обрезки. Установите начало на 0% и конец на 100%. Добавьте ключевой кадр, переместитесь вперед на двадцать кадров или около того и добавьте еще один ключевой кадр. И вуаля.

А теперь пора добавить листьев!

Добавьте листья к папоротнику

Мы начнем во многом так же, как и весь этот урок.Возьмите эту ручку, нарисуйте корешок вашего листа и удалите заливку. Я также собираюсь настроить цвет, чтобы он был немного ярче, чем стебель, чтобы все выглядело немного интереснее.

Затем мы вытащим группу Stroke из группы Leaf.

Таким образом, когда мы дублируем листья слева и справа, эти настройки Обводки применяются ко всему.

Отрегулируйте конус и плавность хода до тех пор, пока лист не будет выглядеть правильно, и отрегулируйте точку привязки так, чтобы он фактически приземлялся рядом со стеблем.

Перед тем, как начать анимацию, давайте продублируем с помощью CTRL + D (CMD + D на Mac). В Transform измените масштаб на -100%, чтобы создать идеальную копию в противоположном направлении.

Теперь, поскольку мы вывели группу Stroke за пределы этих листьев, теперь мы можем управлять ими обоими. Так же, как мы делали раньше, добавим Trim Path, и давайте заставим эти листья расти вместе со стеблем.

Установите начало на 0% и конец на 100%. Добавьте ключевой кадр, переместитесь вперед на двадцать кадров или около того и добавьте еще один ключевой кадр.Я думаю, что нам также нужно анимировать эту ширину обводки, поскольку листья не растут естественным образом. После нескольких быстрых корректировок …

Мы почти закончили. Пришло время использовать изящный маленький инструмент в After Effects.

Создание пустых значений из контуров в After Effects

Этот инструмент находится в меню «Окно».

Перейдите к своей группе стержней и выберите путь. Теперь у вас будет три варианта. Points Follow Nulls создаст точки в начале, в конце и там, где есть маркеры Безье.Nulls Follow Points меняет местами информацию для создания пути. Наконец, мы будем использовать Trace Path. Выберите это, и будет создан новый слой.

Удалите автоматически созданные ключевые кадры, но вы можете видеть в разделе «Ход выполнения», как новый слой перемещается вместе с ростом стержня. Давайте начнем с места на раннем этапе, скажем, 13%. Теперь, удерживая Shift, перетаскиваем Parent с листьев на слой Trace.

Нам придется повернуть листья, чтобы они смотрели правильно, но мы скоро доберемся до этого.Для начала давайте продублируем этот слой следа еще 4 раза (нам нужно много листьев). Затем продублируйте слой с листьями 4 раза. Удерживая Shift, подбирайте каждый новый слой с листьями к соответствующему пути следа.

Теперь выберите новые пути трассировки и в строке поиска введите Progress. Это упростит быструю настройку начальных точек для каждой пары листьев. Я собираюсь разместить их равномерно по пути роста стебля. Поскольку путь соединен со стеблем, эти листья будут расти оттуда, а не из воздуха.

Ой, эти листья растут неправильно! Нам еще нужно исправить поворот. Слишком легко.

Выберите все слои с листьями, нажмите R, введите 90 градусов и вуаля.

Теперь листья начинают расти одновременно, что не работает. Еще одно простое исправление. Все, что нам нужно сделать, это перетащить анимацию на шкалу времени, чтобы она соответствовала кадру, в котором пересекаются стебель и листья.

Теперь все, что нам нужно сделать, это несколько тонких штрихов. Мы отрегулируем расстояние, исправим размер листьев, чтобы они имели некоторые вариации, и мы только что быстро сделали растущий папоротник!

Теперь, когда у вас есть эти новые инструменты, что еще вы можете создать?

Хотите узнать больше?

Если вам понравилось это путешествие в простые формы, откройте для себя скрытые приемы анимации органического моушн-дизайна в нашем базовом курсе Animation Bootcamp!

Animation Bootcamp научит вас искусству красивого движения.В этом курсе вы узнаете о принципах отличной анимации и о том, как применять их в After Effects.

———————————————— ————————————————— ———

Учебник Полная стенограмма ниже 👇:

Сара Уэйд (00:00): Привет всем сегодня, я собираюсь показать вам всю магию, скрытую внутри меню форм с особенности и последствия новых волн и конических штрихов.

Сара Уэйд (00:19): Я Сара Уэйд.Добро пожаловать в другую школу обучения движению. Для этого вам не потребуются плагины. Мы собираемся использовать все, что уже существует в ваших постэффектах. Так что это будет действительно весело в этом уроке. Мы расскажем, как использовать меню формы и эффекты после, как создавать эффекты конических обводок, как создавать эффекты обводки волн, как автоматизировать волну обводок, используя простое выражение и как быстрее анимировать с помощью создания заметок из прошлого. script, не забудьте скачать бесплатные файлы проекта по ссылке ниже, чтобы вы могли следить за ними.

Сара Уэйд (00:57): Я смотрю на слой с одной фигурой с головой человека, верно? Итак, допустим, у вас есть этот человек, и он похож на стилизованного человека, а ваш клиент приходит и говорит: знаете что? Мы хотим, чтобы у этого человека был конский хвост, и вы могли бы заставить его развеваться на ветру и просто развеваться? И ты подумаешь, черт возьми. Да конечно. Я мог кадр за кадром рисовать конский хвост с контуром, и я мог анимировать путь. И это займет некоторое время, или вы можете использовать удивительные функции, скрытые в меню форм, чтобы добавить волнистую коническую обводку.Итак, у меня есть один слой-фигура. У меня уже есть группа для волос. Я просто собираюсь создать новую группу. И мы просто назовем этот хвостик.

Сара Уэйд (01:40): На самом деле, я просто оставлю выделенное содержимое этого слоя выделенным. Возьми мой инструмент «Перо». Я просто собираюсь рисовать, просто щелкаю мышью, чтобы вытащить более загруженные ручки. Ей нужен такой хвостик. Итак, у меня есть обводка и заливка. Мне вообще не нужна заливка. Я просто использую обводку.Итак, давайте переименуем это, нажав клавишу ввода. Я называю этот хвостик, и давайте спустимся сюда. Давайте просто удалим эту заливку. Все, что мне нужно, это инсульт. И это просто похоже на линию, ничего страшного, правда? Мы собираемся сделать их похожими на распущенные волнистые волосы с помощью всего лишь нескольких вещей. Теперь, если я покопаюсь в меню обводки, вы увидите, что здесь, ниже тире, есть секция конуса. Мы собираемся это использовать. А ниже есть волновая секция, которую мы собираемся использовать через минуту, чтобы получить наше забавное плавное движение.

Сара Уэйд (02:33): Итак, сначала давайте сделаем обводку того же цвета, что и Херрикса. Это выглядело бы забавно, если бы было немного иначе. Хорошо, у нас есть борьба. У нас есть свой цвет. Это основная начальная форма нашего хвоста. Теперь я собираюсь перейти к этой секции и начать экспериментировать. Э-э, это не будет отображаться с четырехточечным ударом с, так что давайте продолжим и сделаем это больше. Думаю, мне нравится около ста сотен работ. Это будет красивый густой хвостик на окне.Выглядит немного забавно, правда? Но мы можем очень легко это изменить, перейдя к круглому ограничению. Это выглядит немного менее забавно, но теперь это похоже на червя, вылетающего из головы этого человека, верно? Не совсем тот эффект, к которому мы стремимся. Вот здесь-то и пригодится конус. Итак, если мы спустимся сюда, у нас есть эти единицы длины под конусом.

Сара Уэйд (03:16): Это может немного сбивать с толку. Итак, есть стартовые ссылки. И это в основном говорит о том, как далеко вы хотите зайти на конус. Итак, пока я тяну это вверх от нуля до 100 конусов от начала до ста процентов хода, мы собираемся перейти, скажем, к 60.Хорошо. Итак, это наш начальный конус. Теперь у нас также есть конус. Таким образом, длина конца — это то, насколько далеко от конца мы собираемся сужаться. Так что, если мы перетащим это вверх, обратите внимание, что это сокращает наш старт, потому что сейчас мы накладываемся друг на друга, верно? Итак, мы идем на сто процентов с конца, и это делает все более тонким. Мы собираемся просто уйти, скажем, 30% с конца. А потом у нас есть немного такого рода совпадений. Ну, это не перекрывается. Это что-то среднее. Итак, мы идем 60%, в одну сторону 30% в другую.

Сара Уэйд (04:10): И тут у нас примерно 10% конуса. Гм, в прямом эфире это выглядит немного грубо. Так что давайте попробуем довести это число до 40. Хорошо. Не совсем тот образ, к которому я стремлюсь, но он начинает походить на хвостик. Верно. И это просто инсульт. Если бы нам не нужно было прокладывать путь вокруг всего этого, нам не нужно было бы ничего из этого делать. Это просто уже начинает походить на волосы. Хорошо. Теперь у нас есть начало и конец, и это должно быть довольно просто.Это просто говорит мне, хорошо. Я хочу, чтобы мой старт был. Итак, помните, что наш штрих с цифрой — сотня, и мы хотим, чтобы мы начали с, скажем, «о, давайте посмотрим, что выглядит правильным». Давайте просто перетащим это и посмотрим, вы знаете, я думаю, что 26%, давайте перейдем к 25 просто потому, что мне нравятся четные числа.

Сара Уэйд (04:56): Думаю, это выглядит примерно правильно. Хорошо. И в конце, я не знаю, мне это в какой-то мере нравится, но такая приятная мягкость. Если мы просто потянем его немного вверх, то получится мягкая круглая шапка.Это тоже весело. Хорошо. У нас все еще есть середина, которая выглядит не совсем так, как нам хотелось бы. Верно. У нас здесь встреча, и вот тут-то и проявляются эти облегчения. Вы действительно можете уменьшить количество конуса, что дает вам много возможностей. Так что для облегчения старта давайте оставим его довольно низким. А затем давайте оставим его равным нулю, потому что в основном это то, насколько быстро он будет расти. Так что действительно большая легкость, тогда она действительно быстро уходит, в основном это замедление по всей длине.Итак, если это ноль, а это 60, где у нас была эта начальная длина начального конуса, если мы уменьшим ее до 50%, то в основном он достигнет полной ширины примерно на 50% по этой длине.

Сара Уэйд (05:52): Помните, что длина равна первым 60% гребка. Я знаю, что эти цифры могут немного запутать. Мы не хотим, чтобы он был таким большим, но мы также не хотим, чтобы он был нулевым. Давайте начнем примерно с 10, а затем закончим легкость. Вот с чего мы и начнем избавляться от такой шишки посередине.На самом деле, давайте даже немного оттянем это назад, может быть, до 30. И затем вспомните, когда у нас был этот небольшой отрезок прямой посередине, он выглядел не совсем так, как раньше, но теперь, если мы начнем играть с такой легкостью в конец и легкость в начале, мы собираемся сделать так, чтобы это выглядело намного лучше. Итак, давайте разберемся с этим, немного расслабимся, чтобы сгладить это. И мы могли бы немного перетащить эти числа.

Сара Уэйд (06:37): Верно? Так что я не хочу так много говорить.Я просто хочу как бы отрегулировать длину начального и конечного конусов, пока он не будет выглядеть примерно. Идеально. Фактически, если я немного перекрываю эти конусы, это действительно хорошо сглаживает их. Хорошо. Это начинает выглядеть довольно круто. Я не очень доволен этим ISA. Давайте еще немного потянем это вверх. Мы сделаем легкость действительно большой, а затем сделаем ее немного меньше. Так что он не такой уж и толстый. Хорошо. Похоже на хвостик, правда? Мы до сих пор не достигли цели нашего клиента — развеять этот хвостик на ветру.Итак, когда мы прямо здесь переходим к волновой функции, у нас есть количество волны, единицы измерения, длина волны и лицо. Итак, единицы — это то, как вы это рассчитываете. Мы просто оставим этот набор пикселей.

Сара Уэйд (07:31): Количество — это то, сколько волн мы собираемся добавить к этому. Поэтому, когда я начну тянуть его вверх, взгляните на этот хвостик. У этого человека кудрявые волосы, верно? Мы можем подняться сюда с остроумием и сделать его больше. И это похоже на супер стилизацию и веселье.Верно? Я собираюсь перенести этот удар немного назад. На самом деле, давайте установим его на 150. Я думаю, это даст нам необходимую толщину. Вот что делает величина волны. Мы просто хотим здесь тонких, тонких вещей. Так что давайте сократим это, чтобы попробовать 30%. Посмотрим, как выглядит эта длина волны снова. Вот какой длины будут волны. Так что, если я потащу его назад, будет много-много волн. Если я растяну его, это будет немного более тонко.

Сара Уэйд (08:14): Верно? И вы можете видеть, когда я перетаскиваю это, он начинает выглядеть так, как просил ваш клиент.Верно? Я хочу, чтобы этот хвостик просто развевался на ветру. А потом мы переходим к веселью. Вот фаза. Итак, фаза — это то, что вы хотите оживить, чтобы получить постоянно присутствующее волнообразное движение. И вы заметите, если я перетащу его влево к отрицательному, это фактически заставит его как бы отмахнуться от головы. Если я перетащу его вправо в позитив, он как бы машет в сторону головы. Так что я хотел отмахнуться от головы. Так что я собираюсь пойти по этому пути отрицательно. Я могу это оживить.Я мог бы это сделать, не так ли? Так что я могу поставить здесь ключ. Давайте установим его на ноль, а затем я смогу установить ключ до конца в конце моей композиции, скажем, давайте просто перетащим его немного, а затем давайте нажмем пробел для предварительного просмотра.

Сара Уэйд (09:06): Выглядит неплохо. Верно? Хорошо. Это один из способов сделать это. Я мог бы также, давайте просто избавимся от этих ключей. Вернемся сюда и сбросим это значение на ноль. Я мог бы оживить это выражением лица, и выражения не так уж и страшны. Если вы справедливы, вы можете использовать выражения немного или много.И если вы просто опускаете пальцы ног, это действительно быстрый способ сделать это. Я могу нажать клавишу Alt и щелкнуть по лицу. А затем здесь я могу ввести время, скажем отрицательное 20. Хорошо. Я собираюсь отказаться от этого. Ошибок нет. Все в порядке. Нет, я просто поиграю. Хорошо. Это слишком медленно. Итак, давайте спустимся сюда и увеличим это, скажем, до отрицательной сотни, и посмотрим, как это будет выглядеть. И в основном, когда вы делаете это выражение здесь, вы говорите ему, что нужно менять фазу с течением времени, отрицательная сотня.

Сара Уэйд (10:01): Итак, негатив просто заставляет идти вниз, а не вверх. И вы просто говорите, измените это со временем. Так что теперь, если я нажму пробел, это будет неплохо, не так ли? Я собираюсь внести еще несколько изменений в это, но в целом я думаю, что это то, что искал мой клиент. Теперь. Есть много вещей, которые вы можете сделать постфактум, верно? Итак, это анимировано. Волнистый. Может основа немного немного толстовата. Мы можем просто пойти сюда и изменить это.Начнем с того, чтобы сделать это немного меньше. Может быть, не совсем так, давайте остановим этот предварительный просмотр.

Сара Уэйд (10:37): Сделайте что-нибудь в этом роде. И, возможно, мы хотим немного отредактировать путь. Теперь, когда мы видим, как он колышется, возможно, нам стоило начать с более прямого пути, потому что волна придает ему плавное ощущение липкости, которого мы хотим. Таким образом, мы можем легко редактировать путь, редактирование пути здесь может немного сбивать с толку, если вы сразу не понимаете, как это работает.Итак, хвостик, я собираюсь открыть этот путь. И если я нажму на этот путь и захочу его отредактировать, вы заметите, что он перемещает все это целиком. Я не этого хочу. Если вы хотите просто переместить точки, не снимайте выделения с инструмента, а затем щелкните вне контура, щелкните группу контуров, но не сам контур. А теперь можно начинать двигаться. Они обрабатывают одну точку за раз, и не будут редактировать все. Итак, давайте, давайте попробуем вытащить эту ручку. Может быть, мы получим настоящее развлечение, например, хвостик в стиле восьмидесятых, верно? Здесь творится что-то вроде больших волос.

Сара Уэйд (11:40): Это дало мне немного фанковый эффект. И поэтому вы можете получить забавные эффекты, используя конические штрихи, и у вас есть действительно изогнутые пути и тому подобное. Так что вы просто хотите помнить об этом факте. Может, если мы вернем это назад, будет немного лучше. Потому что мы получаем здесь немного очков. Поэтому, если вы отрегулируете путь, как здесь, вы можете вернуться и отрегулировать сужение, или вы можете просто продолжать играть с путем, пока он не исчезнет.Но посмотрите прямо здесь, это не тот маленький прыжок. Я не хочу этого. Итак, я немного изменил этот путь, и теперь давайте нажмем пробел, чтобы просмотреть и убедиться, что мы не получаем никаких странностей. Выглядит неплохо.

Сара Уэйд (12:24): Верно? Хорошо. Я, я очень доволен этим. Итак, предположим, вы хотите просто снова попробовать кое-что еще с контуром и фигурой. У вас большая гибкость. Допустим, мы хотим, чтобы хвост был толстым в начале и тонким в конце, я могу просто подойти к этой маленькой кнопке и изменить путь.А теперь у нас совсем другой хвостик, правда? Итак, при одном щелчке он машет в другую сторону, и мы хотим, чтобы он все еще отмахивался. Мы просто спускаемся к этому выражению и просто убираем этот негатив. А теперь у нас есть целая куча анимации. Теперь этот конус нужно отрегулировать здесь, но вы можете начать видеть силу этого, верно, всего несколькими щелчками мыши и всего одним крошечным крошечным выражением лица новичка. У вас есть целая куча анимации, которая, если бы вы анимировали этот путь, была бы целой связкой ключей пути, верно?

Сара Уэйд (13:16): Я имею в виду, что анимация путей отлично подходит для некоторых вещей, но если вы можете прыгнуть вперед и не должны устанавливать все эти ключи пути, это в конечном итоге приведет вас вперед.Так что мы очень быстро сделали здесь много вещей. Я собираюсь вернуться к тому хвостику другой формы, потому что он мне больше нравится. И это то, что я хочу, чтобы вы поместили в этот файл. Если вы решите загрузить этот файл. И снова, чтобы изменить это направление, я просто собираюсь подняться сюда, изменить магию пути, верно? Это много анимации при очень небольшой работе. Еще одна вещь, которую я могу сделать здесь, если я хочу добавить еще больше вариаций, это то, что я все еще могу работать со всеми другими забавными вещами, с которыми вы, вероятно, знакомы с обводками, такими как обрезка контуров.Итак, давайте добавим здесь обрезку контура. Итак, скажем, я хочу, чтобы конец пути обрезки стал немного длиннее и немного короче.

Сара Уэйд (14:04): Итак, давайте посмотрим, что этот ключ здесь был установлен на сотню, и давайте вернем этот начальный ключ обратно на 86 или 85. Мы перейдем к концу нашего элемента управления Comp C control V. I просто дошел до конца, потому что на случай, если я захочу зациклить это, это один из недостатков использования того быстрого выражения времени, которое мы здесь используем. Если вы хотите, чтобы он зацикливал это, я думаю, что самый простой способ сделать это — избавиться от этого выражения и просто ввести его, выполнить фазу, вы знаете, скажем, от нуля до отрицательного, что угодно, а затем обратно к нулю. и это даст вам что-то красивое и зацикленное, так же, как мы сделали для этого обрезанного контура.Итак, теперь путь обрезки становится немного длиннее и немного короче. И это просто дает нам немного больше вариантов на вершине этой волны.

Сара Уэйд (14:53): Я все еще не очень доволен этим. Итак, давайте вернемся к настройкам конуса и сделаем его начальным конусом, чтобы избавиться от неровностей. Так что посмотрите, как эта выпуклость станет больше, если я укорачиваю начальную конусность. Так что, если я сделаю это немного длиннее, это сгладит. Так что это позаботится об этой маленькой шишке. Давайте продолжим игру, убедимся, что об этом полностью позаботились.Выглядит неплохо. Теперь, если вы хотите сделать их больше, вы можете убрать все эти настройки конуса, все это, еще пару штрихов, и вы получите, знаете ли, еще более толстый многожильный хвост. Так что, если мы хотим это сделать, мы получили здесь свой ход. У нас есть свой путь сюда. Итак, все это применяется к пути, верно? У нас есть аккуратный путь, есть инсульт.

Сара Уэйд (15:38): Это все еще в одном слое формы. Фактически, все это в слое головы.Так что, если я перемещу этот слой, все будет вместе, верно. Я могу просто сдвинуть позицию. Это все еще человек, о котором мне даже не нужно беспокоиться, понимаете, который выполняет все эти отдельные связующие уровни, воспитание детей и ничего из этого. Хорошо. Итак, мы собираемся добавить сюда еще пару прядей. Мы выберем эту группу с хвостиком. Когда я схватил этот инструмент «Перо», давайте посмотрим, добавим его сюда. И снова, давайте вернемся к этому пути, потому что не сработало, почему я не тянул, когда рисовал его.Так что это было остро. Я просто нажму Alt, чтобы сделать его красивым и плавным. И затем, поскольку я хотел, чтобы на этом пути было все то же, что и на другом пути в «конском хвосте», все, что мне нужно сделать, это выбрать первый путь.

Сара Уэйд (16:31): Я собираюсь управлять X, и я собираюсь поместить его сюда и перетащить выше этого пути термина и выше этого первого пути. А теперь посмотрите на это. Там все то же самое. Итак, все в этой группе конских хвостов, что находится выше контура обрезки и снова обводка, обводка — это то место, где мы устанавливаем все эти вещи для конуса, волны и анимации, любой обводки, которую я сейчас вставил здесь, как до тех пор, пока он находится над термином «путь» и «обводка», любой путь, который я здесь введу, получит все это.Итак, я снова могу отредактировать это, чтобы убедиться, что я просто выбран на пути, а не на самом пути, что группа путей выглядит довольно круто. Хорошо. Посмотрим, как это выглядит сейчас. Много сложности, правда? Еще немного работы. Остановите это и перетащите это вниз. Это довольно круто, не так уж много времени для большой ценности.

Сара Уэйд (17:26): Хорошо. Теперь мы собираемся использовать те же методы, которые мы использовали для создания этого хвоста, чтобы создать лист папоротника, который растет по одному листу за раз.Итак, первое, что я собираюсь сделать, я возьму инструмент «Перо». Я собираюсь сделать стебель, просто собираюсь его перетащить. Там. Давайте продолжим и поработаем над текстом, чтобы сделать его чуть более гибким в верхней части. Хорошо. Это будет наш слой стебля. Я собираюсь углубиться в это, в содержимое, а затем удалить заливку, потому что она мне не нужна. Я собираюсь установить это, чтобы просто выбрать красивый зеленый цвет, который будет хорошо работать. А затем давайте быстро настроим наши штрихи.Итак, давайте перейдем к обводке, допустим, 25. Это будет хорошо смотреться.

Сара Уэйд (18:15): Возвращаясь к той свече. Мы продолжим и сделаем сужение от конца до самого начала. И затем я собираюсь убедиться, что конец с установлен на немного больше нуля, потому что я не хочу, чтобы он исчезал вверху. Я собираюсь прикрепить это к круглой крышке, и у нас есть стебель растения, чтобы оно росло. Я собираюсь продолжить и добавить к этому обрезку. Открывая это. Я поставлю ключ на конец.Иди вперед. 20 кадров, установите еще один ключ для конца, вернитесь в начало, сделайте его нулевым и наши стебли растут. Хорошо. Теперь нам нужно сделать листья для этого стебля. Давайте закроем этот слой со стеблем и выделим его, и мы собираемся создать новую форму карандашей, уже выделенную. Итак, давайте продолжим и просто проведем прямую линию.

Сара Уэйд (19:07): Теперь, когда у меня есть это здесь, я собираюсь углубиться в детали. Это первая форма. Мы собираемся называть это листом, правильно, я собираюсь установить этот цвет обводки.Давайте откроем стебель и убедимся, что он соответствует цвету здесь. На самом деле давайте не будем совпадать по цвету. Давайте сделаем небольшой элемент управления выражением, чтобы мы могли управлять цветом на его основе. Я собираюсь подняться сюда, чтобы наложить новый объект знаний. Я назову этот элемент управления, добавив два элемента управления выражениями. На самом деле, мы просто сделаем один и продублируем его. Итак, у нас есть один элемент управления выражением, называемый цветом. Я назову этот цвет стебля и продублирую его. И я назову следующий цвет листа.А теперь я соединю их с этим. Хорошо. Итак, это наши листья. Идите и перетащите это.

Сара Уэйд (20:04): Упс. Хорошо. Мы забыли заблокировать это. Вот что произошло. Мы смотрели на это, затем щелкнули мышью, и оно исчезло. Что я могу сделать, чтобы этого не произошло, — это просто нажать эту маленькую кнопку блокировки на элементах управления эффектами. И теперь я могу щелкнуть мышью, перейти к цвету листа, перетащить его туда, закрыть и перейти к цветному стеблю. Перетащите это туда.Теперь я могу изменить цвет, установив этот. Так что это не совсем цвет стебля. Давайте выберем более темный цвет стебля, может быть, что-то вроде этого, и давайте пока сделаем цвет листьев. Мы сделаем это почти так же. А мы просто сделаем немного светлее. Хорошо. Теперь давайте займемся тем, чтобы наши листья росли и выглядели как листья. Так что давайте закроем этот стебель и вернемся обратно в тот лист, верно?

Сара Уэйд (20:58): И сначала удалим эту заливку. Нам это не понадобится. Давайте возьмем конус и хорошо, давайте возьмем все штрихи и вытащим их за пределы листа.Это означает, что когда мы дублируем этот лист справа, чтобы создать прыжок влево, то обводка, которую мы здесь установили, будет применяться к ним обоим. Я собираюсь пойти дальше и сделать это с помощью чего-то большего, что выглядит примерно правильно. Я собираюсь отрегулировать конус. Итак, давайте начнем сужаться к этому моменту. Мы также сделаем конус. А затем мы собираемся поиграть с ослаблением обоих, чтобы они выглядели немного более естественно, выглядело довольно хорошо.

Сара Уэйд (21:41): Хорошо.Выглядит неплохо. У меня есть лист, похожий на лист. Давайте перейдем к этому листу. Также немного отрегулируйте точку привязки, чтобы она совпадала прямо здесь. Центр в этом слое, он не обязательно должен быть точным, но довольно близко из-за того, что мы собираемся сделать с этим, чтобы прикрепить его к стеблю. Гм, и знаете что, это выглядит немного квадратным. Так что я собираюсь скорректировать это по длине. Еще немного. Может, начальная длина немного больше. Хорошо. Выглядит неплохо.Теперь. Я хочу, чтобы это росло. Ну, на самом деле давайте сначала продублируем его, а затем заставим их расти одинаково. Итак, у нас есть лист, верно? Я просто буду контролировать D, и это создаст мой лист слева. И все, что я собираюсь сделать, это спуститься сюда, чтобы преобразовать.

Сара Уэйд (22:36): Я собираюсь разблокировать шкалу и масштабировать ее до минус 100 X. Теперь они прикреплены посередине. Они не выровнены по стволу. Нам не нужно сейчас об этом беспокоиться. Хорошо. У нас есть два листа, и поскольку мы переместили этот штрих за их пределы, он влияет на них обоих.Итак, теперь я могу перейти к этой обводке, добавить обрезанный путь и снова анимировать этот обрезанный путь. Поехали, здесь установим ноль, а потом поехали. Давайте просто возьмем 10 кадров и установим сотню. Хорошо. Это будет выглядеть неплохо, но поначалу выглядит забавно, не так ли? Я думаю, нам нужно также оживить этот штрих, поэтому давайте продолжим и установим здесь ключ. Итак, вперед 10 установите ключ там, а затем мы начнем с. Может быть, скажем 10. Думаю, 10 хватит.

Сара Уэйд (23:33): Хорошо. Я думаю, это выглядит неплохо. Хорошо, теперь, когда у нас есть наш набор листьев и наш путь стебля, мы собираемся использовать изящный маленький инструмент и после эффектов создать Ноулз из путей, и это поможет нам прикрепить эти листья к ферме. Так что мой уже здесь, чтобы добраться до него. Вы подойдете к окну. А затем, когда вы прокрутите здесь вниз, вы начнете разбираться во всех ваших скриптах и надстройках, которые создают. И из прошлого будет прямо здесь.Так что пройдите первые две строчки, и вы доберетесь до него. Итак, как мы собираемся использовать это, мы собираемся перейти к стволу, выбрать путь. Итак, здесь есть три варианта. Вы можете создавать точки, которые будут следовать Ноулзу. Это означает, что он будет делать начальную и конечную точки или среднюю точку, он будет физически делать это в точках Безье.

Сара Уэйд (24:25): Хм, вы можете настроить это соответствующим образом, чтобы вы могли либо сделать так, чтобы точки следовали за холмами. Это означает, что если вы оживляете знания, путь будет соответствующим образом анимирован, вы можете сделать так, чтобы холмы следовали за путями.Предположим, вы прикрепляете что-то к стеблю, например листья, и хотите, чтобы Ноулз следовал за точками. Вот как вы это сделаете, или как мы это сделаем. Мы собираемся использовать трассировку пути, потому что это небольшой крутой трюк. Итак, путь выбран. Я собираюсь попасть в этот след. И здесь создан этот новый слой. Если бы я попросил вас расширить это, я вижу, что здесь есть некоторые ключи к прогрессу. А теперь что это значит, что он идет от начала пути до конца, верно? Вот что такое индикатор прогресса.Мне здесь не нужны ключи.

Сара Уэйд (25:05): Итак, я собираюсь выбрать их и удалить. Но я хочу, чтобы это существовало примерно на том же пути, верно? Вот где мой первый лист. Если я пойду туда, где вырос мой стебель, это поможет мне лучше его увидеть. Хорошо. Итак, у меня один на 13%, и давайте посмотрим, где он был. Наш лист или лист прямо здесь. И я собираюсь переместить родительский лист на тот и посмотреть, как он встал на место. Он неправильно повернут.Это нормально. Мы можем исправить это, просто повернув его. Но прежде чем мы это сделаем, я продолжу. И я собираюсь продублировать это четыре раза, и я собираюсь продублировать это четыре раза. И снова я собираюсь сдвинуть удержание shift, пока выбираю, что прикрепить каждый из этих дубликатов листа к соответствующему пути трассировки. И все они по-прежнему отображаются на одном и том же месте, но это потому, что я не изменил этот индикатор прогресса. Итак, чтобы сделать это быстро, я собираюсь выбрать эти четыре слоя, и я собираюсь вводить текст в процессе, и это просто немного упростит поиск каждого набора прогресса, а затем их детализацию.Я хочу поставить эту почти наверху. Этот чуть ниже. Просто прокрутите немного вниз, чтобы увидеть следующие два, о которых идет речь.

Сара Уэйд (26:37): Хорошо. Так что все они примерно равномерно распределены. Нам не нужно быть особо требовательными по этому поводу. Хорошо. Теперь, когда мы выращиваем наши листья, все они растут в тех местах, где мы завязываем эти узлы. Теперь листья немного круто повернуты. Итак, мы просто собираем их всех в архи, устанавливаем для каждого из них по 90, это их исправит.Бум. У нас есть лист папоротника, и каждый лист растет. Теперь листья растут раньше стебля. Это простое решение. Я могу просто подождать, пока стержень дойдет до каждой точки. Вот где должен расти первый. И здесь должен начать расти второй.

Сара Уэйд (27:20): И я даже этим не воспользовалась. Это нормально. Вы хотели бы добавить свою динамику до того, как истечете, как это. Хорошо. Но это будет выглядеть неплохо. Верно? Итак, у него растут листья.Посмотрим, действительно ли мы контролируем элемент управления. Давайте просто облегчим все это очень быстро. Я не могу использовать ключевой код для облегчения записи во время записи в программе. Так что нам придется делать это по старинке. Хорошо. Теперь, когда мы это сделали, мы вернемся сюда и просто проверим, что он все еще выстраивается в ряд и что ни один из листьев не растет раньше положенного срока. Так что мы, вероятно, сможем добавить некоторые из них немного раньше. Может быть, мы начнем это немного раньше, а это мы начнем немного раньше.

Сара Уэйд (28:12): И я думаю, что этот последний тоже сможет начаться раньше. Хорошо. Давай поиграем в это. Это довольно круто. Последнее, что я хочу здесь сделать, это сделать эти шкалы немного разными по мере их увеличения. Я просто сделаю это вручную. Вершина. Я сделаю ту, самую маленькую, следующую, самую маленькую. Следующий самый маленький. Мы оставим ту сотню, а ту самую нижнюю. Может, немного больше. Переместим второй лист вверх.Я пойду туда и найду этот эффект, прослежу прогресс пути. Я просто немного приподниму его. Таким образом, он выглядит немного больше, и на самом деле давайте сделаем его еще немного больше. Хорошо. Я очень доволен тем, как это выглядит сейчас. Итак, у меня растет лист.

Сара Уэйд (29:02): Следующее, что я хочу сделать, это просто продемонстрировать, насколько гибки такие вещи, верно? Мы очень быстро сделали растущий камень с пучком укрепленных листьев, и мы можем влиять на цвета, просто изменив цвет здесь.Верно? Я хочу розовые листья с голубыми стеблями. Я правильно понял? Это довольно круто. Это довольно гибко. Так что давайте отменим это. Я буду придерживаться зеленого цвета. Теперь вы начинаете понимать силу этого. Вы настроили это с помощью контроллера с некоторыми цветовыми эффектами. Этим вы управляете всеми своими листьями. У вас есть аккуратные дорожки, заставляющие их расти. Это круто. Если вы хотите сделать еще один шаг и подключить эти цвета к основной графической панели, что упростит вам копирование и редактирование этого листа, загрузите файл проекта, в котором вы увидите листья папоротника, где я просто быстро продублировал это восемь раз, и каждый лист растет, так что я могу очень быстро изучить основные свойства каждого из этих листьев.И я могу сделать все листья разного цвета. Допустим, я хочу, чтобы некоторые из них были розовыми с листьями Пинкера. Я могу быстро это сделать. Я не менял свою композицию с листьями папоротника, и если я нажму на нее, перейдите сюда. Он по-прежнему зеленый. Но теперь он настроен с необходимой графикой. Итак, нажмите, чтобы загрузить файл проекта, чтобы увидеть, как он настроен. И я надеюсь, вам понравился этот урок, в котором вы изучали всю замечательную гибкость, доступную вам в настройках обводки слоя формы.

Музыка (30:34): [завершающая музыка].

Границы | Изменчивость воздействия гравитационных волн на среднюю зональную циркуляцию и мигрирующий суточный прилив, как это было изучено с помощью модели средней и верхней атмосферы (MUAM2019) с использованием схемы нелинейных гравитационных волн

1. Введение

Известно, что атмосферные гравитационные волны (GW) вызывают разнообразие эффектов в средней и верхней атмосфере Земли (например, Hines, 1960; Richmond, 1978; Taylor et al., 1998; Fritts and Alexander, 2003; Snively and Pasko, 2003; Yue et al., 2009; де ла Торре и др., 2014; Becker and Vadas, 2020) и все планетные атмосферы, которые были изучены до сих пор (например, Creasey et al., 2006a; Creasey et al., 2006b; Parish et al., 2009; Медведев и др., 2011; Miyoshi et al. ., 2011; Spiga et al., 2012; Walterscheid et al., 2013; Йигит, Медведев, 2019). Исторически важность ГВ для динамики атмосферы сначала признавалась в контексте средней атмосферы Земли (например, Holton, 1982). Примерно два десятилетия спустя было широко распространено мнение, что эффекты гравитационных волн ограничены мезосферой.Однако ряд исследований, особенно со второй половины 2000-х годов, показали, что эффекты гравитационных волн широко распространяются на термосферу (например, Vadas and Fritts, 2004; Vadas, 2007; Hickey et al., 2009; Yiǧit et al., 2009; Yiğit, Medvedev, 2010; Fritts, Lund, 2011; Heale et al., 2014; Miyoshi et al., 2014; Gavrilov, Kshevetskii, 2015; Becker, Vadas, 2020), в то время как скоординированные наблюдения также демонстрируют термосферные сигнатуры гравитационных волн ( например, Park et al., 2014; Forbes et al., 2016; Trinh et al., 2018), которые нельзя объяснить, рассматривая только солнечные и магнитные эффекты. Между тем, гравитационные волны признаны важным физическим механизмом, который способствует вертикальной связи в системе атмосфера-ионосфера, как это обсуждалось в современных обзорах (например, Hocke and Schlegel, 1996; Nicolls and Heinselman, 2007; Nicolls et al., 2014). ; Йигит, Медведев, 2015). Во время переходных явлений, таких как внезапные стратосферные потепления, термосферные эффекты ГВ могут быть чрезвычайно разнообразными в зависимости от природы потепления (Yiğit and Medvedev, 2016; Nayak and Yiit, 2019).Часто использовались простые параметризации гравитационных волн выхода из пространства линейного типа со специальными уровнями отсечения в верхней мезосфере и нижней термосфере (например, Hines, 1960; Lindzen, 1981; McFarlane, 1987), чтобы представить мелкомасштабные гравитационные волны не фиксируется в моделях общей циркуляции с крупной сеткой (МОЦ). Однако недавний прогресс в динамике ГВ предполагает, что схемы ГВ, основанные на более точной физике диссипации ГВ, необходимы для адекватного представления процессов ГВ подсеточного масштаба в ГЦМ (Yiǧit et al., 2008; Сенф и Ахатц, 2011; Heale et al., 2020). Недавний прогресс технологий, сопровождающийся увеличением мощности компьютеров, даже позволяет создавать модели разрешения гравитационных волн, которые способны воспроизводить вторичные и третичные гравитационные волны (например, Liu et al., 2014; Becker and Vadas, 2020). Однако для механистических моделей с ограниченными ресурсами схема Yiǧit et al. (2008) — самый современный.

В атмосфере существует широкий спектр внутренних волн. В то время как гравитационные волны имеют относительно малые масштабы по отношению к радиусу планеты, солнечные приливы представляют собой крупномасштабные волны с горизонтальными длинами волн, сопоставимыми с радиусом Земли.Наиболее преобладающими типами атмосферных приливов являются мигрирующие суточные (DTs), полусуточные (SDTs) и суточные приливы (TDT). Несмотря на большие различия в масштабах гравитационных волн и приливов, они постоянно взаимодействуют друг с другом, потенциально создавая вторичные приливные волны, которые затем могут влиять на верхние слои атмосферы (Forbes et al., 1991; Miyahara and Forbes, 1991; Manson et al. , 2002; Senf, Achatz, 2011; Vadas et al., 2014; Yiǧit, Medvedev, 2017; Lilienthal et al., 2018; Lilienthal, Jacobi, 2019).Однако, во многом из-за сложности процессов взаимодействия, продолжается дискуссия о том, как гравитационные волны влияют на солнечные приливы. Хотя значительный объем работ был посвящен взаимосвязи между GW, DT и SDT (например, Liu et al., 2014; Becker, 2017; Yiǧit and Medvedev, 2017; Baumgarten et al., 2018; Trinh et al., 2018), прогресс в понимании взаимодействия между GW и TDT относительно ограничен. Кроме того, подавляющее большинство исследований сосредоточено на области MLT в контексте взаимодействия GW-приливов.Например, используя численную модель DT в сочетании с упрощенными расчетами линейного сопротивления гравитационных волн, включая только медленные фазовые скорости гравитационных волн, Мияхара и Форбс (1991) продемонстрировали, что сопротивление гравитационных волн снижает приливные амплитуды в MLT. Исследование Manson et al. (2002), объединив наблюдения и GCM, предположили, что приливная реакция сильно зависит от типа используемой параметризации GW. Используя модель трассировки лучей, Рибштейн и Ахатц (2016) также пришли к выводу, что такие взаимодействия сильно зависят от физики модели.Дальнейшее моделирование Lilienthal et al. (2018) и Lilienthal and Jacobi (2019) показали, что взаимодействия гравитационных волн и приливов могут генерировать TDT, которые могут быть особенно важны для динамики нижней термосферы. Однако они в основном сосредоточились на разнообразии и относительной важности механизмов воздействия TDT и не анализировали подробно среднюю зональную циркуляцию. Кроме того, они скорее использовали неполное представление параметризации ГВ путем объединения линейной схемы типа Линдзена для нижней и средней атмосферы и нелинейной схемы, основанной на Йигите и др.(2008) для верхних слоев атмосферы. Соединение двух разных схем GW потенциально может дать ограниченное понимание кинематики GW. В текущем исследовании мы существенно улучшили этот аспект. В целом, существующие результаты по взаимодействиям гравитационных волн и приливов предполагают, что существует явное различие между линейными и нелинейными схемами гравитационных волн с точки зрения того, как они влияют на солнечные приливы. Несомненно, линейные схемы гравитационных волн дают лишь ограниченную картину реальной динамики гравитационных волн в атмосфере.

К настоящему времени разработаны различные параметризации GW (см. Обзоры Fritts and Alexander, 2003; Kim et al., 2003; Тейшейра, 2014; Медведев и Йигит, 2019). Большинство этих схем было разработано для ГЦМ средней атмосферы. У них есть различные преимущества, а также допущения и ограничения. Важно отметить, что параметризация спектра источника ГВ и распространение / диссипация — это две отдельные проблемы. Первое часто называют параметризацией спектра источника. Последнее основано на некоторой теории волнового насыщения. Среди источников спектра некоторые предназначены исключительно для орографических ГВ (McFarlane, 1987).В некоторых схемах основное внимание уделяется конвективной генерации гравитационных волн для оценки результирующих волновых потоков в верхней части облаков (Beres et al., 2004; Song and Chun, 2005). Другие схемы сосредоточены на распространении и процессах насыщения волн на более высоких уровнях (например, Lindzen, 1981; Warner and McIntyre, 2001; Yiǧit et al., 2008).

Наше исследование мотивировано недавним прогрессом в исследованиях ГВ и отсутствием знаний о природе взаимодействий ГВ и приливов. В частности, мы впервые реализуем нелинейную параметризацию ГВ (Yiǧit et al., 2008) в модель средней и верхней атмосферы (MUAM), используемую в Лейпцигском университете, Германия. В отличие от более ранних версий MUAM, в которых использовалась довольно устаревшая линейная схема ГВ типа Линдзена (основанная на Lindzen, 1981) с отсечкой в нижней термосфере, новая схема распространяется до термосферы. Затем мы изучаем взаимодействие между TDT и GW с учетом эффектов GW в нижней термосфере в дополнение к эффектам средней атмосферы.

Структура документа выглядит следующим образом: В следующем разделе подробно описываются GCM, параметризация GW и моделирование, которое необходимо провести.В разделе 3.1 представлены результаты моделирования зональных средних полей на основе стандартной конфигурации схемы GW; В разделе 3.2 изучаются эффекты изменения начальных параметров ГВ; и Раздел 3.3 анализирует взаимодействие между GW и мигрирующим TDT. Обсуждение и выводы приведены в разделе 4.

2. Материалы и методы

2.1. Описание модели

В следующих экспериментах мы используем модель средней и верхней атмосферы (MUAM; Погорельцев, 2007; Погорельцев и др., 2007; Суворова, Погорельцев, 2011), который представляет собой трехмерную механистическую МОК, решающую нелинейные примитивные уравнения (например, Jakobs et al., 1986). Модель инициализируется безветренной атмосферой и глобально однородным стандартным температурным профилем (Погорельцев и др., 2007), где температурный профиль выше 130 км постоянен. Слой 1000 гПа является нижней границей MUAM на основе среднемесячных полей реанализа ERA-Interim за 2000–2010 гг. (Dee et al., 2011) средней зональной температуры и геопотенциальной высоты, а также соответствующих стационарных планетарных волн (SPW). с волновыми числами 1–3 (см. также Lilienthal et al., 2017). Разрешение по горизонтали составляет 5 ° × 5,625 ° (широта × долгота). Имеется 56 вертикальных уровней, которые равномерно разнесены по высоте логарифмического давления с p _s = 1000 гПа в качестве опорного уровня давления и H = 7 км в качестве высоты шкалы. Расстояние по вертикали составляет около 2,8 км, следовательно, верхняя граница расположена на z56≈160 км. Нижние уровни высотой до 30 км подталкиваются средними среднемесячными значениями температурных полей ERA-Interim за 2000–2010 гг., Чтобы правильно представить динамику в нижних слоях атмосферы (Jacobi et al., 2015; Lilienthal et al., 2018). Солнечные и инфракрасные радиационные процессы параметризованы согласно Стробелю (1978) и Фомичеву и Шведу (1985), соответственно. Эти параметризации сосредоточены на i) процессах поглощения и излучения наиболее важных компонентов атмосферы, таких как h3O (тропосфера), CO2 и O3 (стратосфера), а также на ii) полосах поглощения, таких как крайняя ультрафиолетовая (EUV) полоса в термосфере. Распределения h3O, CO2 и O3 заданы. Дальнейшие параметризации имеют дело с термосферными процессами, такими как трение Рэлея, ионное увлечение и ньютоновское охлаждение.

Солнечные приливы генерируются в модели самосогласованным образом за счет поглощения солнечной радиации, в основном за счет водяного пара и озона. В отличие от других механистических моделей, на нижней границе нет явного приливного воздействия. Источники TDT в MUAM были продемонстрированы в работе Lilienthal et al. (2018). Этими источниками в основном являются солнечное нагревание в тропосфере и стратосфере, нелинейные взаимодействия между DT и SDT в мезосфере и взаимодействия GW-приливов в термосфере.

2.2. Параметризация нелинейных гравитационных волн

В отличие от более ранних версий MUAM (например, Jacobi et al., 2006), где применялась линейная схема ГВ типа Линдзена с несколькими уровнями обрушения, теперь мы используем нелинейную спектральную целостную атмосферу (тропопауза). в термосферу) Схема ГВ по работе Yiǧit et al. (2008). Yiǧit et al. (2008) подробно сравнили нелинейную схему всей атмосферы со схемой Линдзена и продемонстрировали нефизическую природу линейной схемы.Без искусственного уменьшения сопротивления ГВ схема Линдзена дает очень большое сопротивление ГВ, что довольно нереально и потенциально может дестабилизировать модель. Схема Линдзена работает нормально только при условии выполнения обширной настройки. Поэтому мы обновили нашу структуру моделирования с помощью более современной нелинейной параметризации гравитационных волн, которая простирается от тропопаузы до термосферы, и физика и применение которой обсуждались и тестировались в ряде предыдущих публикаций (например,г., Йигит, Медведев, 2017). Разрабатывается все большее количество моделей всей атмосферы, что дополнительно указывает на необходимость использования схем ГВ, подходящих для всего региона атмосферы. Обратите внимание, что MUAM — это механистическая модель с ограниченными ресурсами, подходящая для тематических исследований и исследований чувствительности, представляющая климатологию и не являющаяся всеобъемлющей моделью системы Земли. Следовательно, точность разрешения GW не может быть обеспечена, и мы полагаемся на стандартные параметризации GW. Это физическое обоснование и подробное описание схемы даны в ряде публикаций (например,г., Yiǧit et al., 2008; Йигит и Медведев, 2013; Миёси и Йигит, 2019). Он также использовался в исследованиях эффектов гравитационных волн с марсианскими GCM (например, Yiğit et al., 2018). Здесь мы даем краткое качественное описание.

Диссипация

ГВт происходит из-за комбинации различных процессов диссипации, таких как вихревая вязкость, нелинейные волновые взаимодействия (Медведев и Клаассен, 2000), молекулярная диффузия и теплопроводность, а также ионное увлечение (Yiǧit et al., 2008; Yiǧit et al., 2009; Йигит, Медведев, 2010; Медведев и др., 2017). В MLT наиболее доминирующий механизм диссипации обусловлен нелинейным взаимодействием между различными гармониками ГВ (Yiǧit et al., 2008). Вихревая вязкость, например, в этом контексте играет относительно незначительную роль. Кроме того, в MLT существует значительная степень неопределенности в отношении вихревой вязкости. Поэтому мы решили исключить вертикальные профили ньютоновского коэффициента охлаждения, коэффициента вихревой диффузии и плотности электронов в нашей реализации параметризации, т.е.е. эти параметры установлены на ноль. Уровень источника ГВ определяется около тропопаузы на расстоянии примерно 15 км, как и в предыдущих реализациях всей схемы атмосферы (например, Yiğit et al., 2014; Yiit and Medvedev, 2017). Обратите внимание, что, несмотря на то, что большинство ГВ происходят в тропосфере, более низкий уровень запуска не может обеспечить лучшие результаты в MUAM, потому что тропосфера MUAM подталкивается. Модель не учитывает орографию или глубокую конвекцию. Спектр ГВ определяет потоки импульса ГВ как функцию наземных горизонтальных фазовых скоростей.Однако на уровне запуска учитываются асимметричные эффекты, создаваемые ветрами. Вертикальная эволюция потоков волнового импульса существенно модифицируется фоновыми ветрами. Подробности спецификации спектра источника можно найти в упомянутых выше статьях. Затем настоящая схема описывает восходящее распространение ГВ подсеточного масштаба и их диссипацию из-за различных реалистичных процессов диссипации в атмосфере, упомянутых выше. Наша схема GW не является параметризацией источников GW.Он основан на эмпирической спецификации спектра GW на соответствующем уровне запуска. В принципе, это может быть связано с другими параметризациями источников гравитационных волн в тропосфере, если данная GCM может обеспечить самосогласованную тропосферу.

2.3. Экспериментальная установка

Сначала мы проводим эталонное (эталонное) моделирование, которое позже облегчит оценку изменений, вызванных вариациями в спектре источника ГВ. Контрольный пример (далее именуемый EXP1) создается путем раскрутки модели на период в 390 дней, в котором создается средняя циркуляция и различные волны, такие как ГВ (после 60-го дня), планетарные волны и приливы (после 180-го дня). ) включены.После раскрутки мы запускаем модель в течение 30 дней, которые используются для нашего анализа фоновой климатологии (зональный / меридиональный ветер и температура) и параметров волн, показанных в разделах 3–5. Поскольку MUAM управляется только среднемесячными граничными условиями и достигает почти устойчивого состояния с небольшими ежедневными изменениями после периода раскрутки, среднее за эти последние 30 дней представляет собой среднемесячное состояние атмосферы.

Для спектра GW EXP1 мы адаптировали исходный спектр Yiǧit et al.(2008), которые протестировали различные формы спектра. Когда вся схема атмосферных гравитационных волн была реализована в GCM в работе Yiǧit et al. (2009) текущий спектр источника ГВ был подтвержден, и авторы обнаружили, что использованный эмпирический спектр источника успешно воспроизводит крупномасштабную структуру динамики средней атмосферы. Поэтому мы используем исходный спектр ГВт в качестве эталонного спектра источника в нашем текущем исследовании. Обратите внимание, однако, что этот спектр представляет собой среднее поведение глобального распределения GW.Возможно, что в одних регионах занижается реальная активность ГВ, а в других — завышена. Он включает всего nh = 30 гармоник с горизонтальными фазовыми скоростями ci в диапазоне от ± 2 до ± 80 мс ^-1. Пиковый поток импульса на уровне источника равен u′w′¯ (z0) = 0,00025 м ² с ⁻², а полная ширина на полувысоте (FWHM) спектральной функции расположена на c _w = 35 м с ⁻¹.Эти значения потока импульса сопоставимы с наблюдаемой ГВ-активностью в нижних слоях атмосферы. Предполагается, что горизонтальная длина волны ГВ составляет λH = 300 км, что может быть статистически отнесено к значительной части подсеточной активности ГВ. Длина волны выбирается как эмпирическое и репрезентативное значение для этих подсеточных волн относительно параметризации неразрешенных ГВ. Чувствительность параметризации по отношению к длине волны по горизонтали относительно мала, учитывая типичные диапазоны в несколько сотен километров, поскольку вариации длины волны лишь слабо влияют на диссипацию ГВ в области MLT по сравнению с другими параметрами.Используя такой широкий спектр фазовых скоростей, мы принимаем диапазон периодов GW, так как для фиксированной длины волны период волны обратно пропорционален фазовой скорости. Обратите внимание, что в реалистичной атмосфере период волны модулируется фоновой атмосферой. Тот же спектр, что описан здесь, также использовался в ряде недавних публикаций (например, Yiit et al., 2009; Yiit and Medvedev, 2012; Yiğit et al., 2014; Miyoshi and Yiğit, 2019).

В дополнительном эксперименте (EXP2) мы сохранили свойства спектра ГВ, за исключением увеличения максимального потока импульса на уровне источника до u′w′¯ (z0) = 0.00035 м ² с ⁻². Это продемонстрирует чувствительность параметризации ГВ к разным порядкам пикового потока импульса, с одной стороны, и ее влияние на TDT, с другой стороны. Поскольку распределение фазовых скоростей равно EXP1, связанные результаты нельзя отнести к количеству медленно или быстро движущихся ГВ, а только к их увеличенному потоку. Для третьего эксперимента (EXP3) максимальный поток импульса был таким же, как в EXP1, но спектр был изменен, включая nh = 34 гармоники и FWHM cw = 26 м с ^-1.Таким образом, полный поток импульса на уровне источника, т.е. ∑iu′w′¯i (z0), для EXP3 такой же, как и для EXP1. Таким образом, различия между этими экспериментами можно объяснить меньшим потоком импульса отдельных волновых гармоник, а также увеличением (уменьшением) количества медленных (быстрых) волновых гармоник. В определенной степени можно различать эти два эффекта, учитывая результаты EXP2. Таким образом, EXP2 и EXP3 необходимы для понимания механизмов между измененными спектрами GW и TDT.Спектры GW для EXP1, EXP2 и EXP3 представлены на Рисунке 1.

РИСУНОК 1 . Спектры потоков импульса ГВ на уровне источника параметризации ГВ, u′w′¯ (z0), как функция горизонтальных фазовых скоростей ci для EXP1 (черный), EXP2 (синий) и EXP3 (красный).

3. Результаты

3.1. Фон Циркуляция

Сначала мы изучаем результаты эталонного моделирования (EXP1) на основе стандартного спектра GW. На рис. 2 показаны высотно-широтные сечения среднемесячного среднемесячного значения а) зонального ( и ) и б) меридионального ветра ( v ), а также в) нейтральной температуры ( T ) для Северного полушария (NH ) зимние условия (январь).На рисунке 3 показаны эффекты гравитационных волн таким же образом для а) зонального сопротивления ГВ, б) меридионального сопротивления ГВ и в) нагрева / охлаждения ГВ. Система сильных западных ветров, превышающая 80 м с ^-1, преобладает в средней атмосфере в северном полушарии, в то время как летние восточные ветры преобладают в южном полушарии (Ю). Эти струи средней атмосферы простираются до высоты около 90 км (рис. 2A) и существенно влияют на условия восходящего распространения мелкомасштабных GW посредством фильтрации волн и взаимодействий на критических уровнях.Таким образом, в СП (зимой) ГВ, в основном направленные на запад, могут распространяться в верхние слои атмосферы, в то время как ГВ, направленные на восток, существенно затухают или в значительной степени отфильтровываются. Противоположное явление преобладает в летних SH. Это распределение сопротивления ГВ четко видно по сопротивлению ГВ на восток в ЮГ и сопротивлению ГВ в западном направлении между 80 и 100 км (рис. 3А), которое в первую очередь отвечает за изменение направления среднего зонального потока на высоте более 90 км от с востока на запад (∼ −40 м с ⁻¹) зимой на северо-востоке и с запада на восток в юго-восточном направлении (∼50 м с ⁻¹).Сопротивление гравитационных волн с переменным знаком на высоте более 100 км, например, режим сопротивления гравитационных волн на запад и восток в районе 105–125 км в SH и NH, соответственно, формируется более быстрыми гармониками гравитационных волн, которые пережили фильтрацию и нелинейную диссипацию в мезосфере. (Yiğit et al., 2009). Из-за нелинейных взаимодействий и увеличения рассеяния с высотой из-за молекулярной диффузии и теплопроводности, выжившие более быстрые гармоники ГВ ослабляются в термосфере и вызывают там сопротивление.В целом максимальное сопротивление гравитационных волн составляет порядка ± 100 м с ^-1 d ^-1 и сильнее в летнем SH, чем в зимнем NH, что согласуется с данными радиолокационных наблюдений потоков и дисперсии гравитационных волн (Placke et al. al., 2011a; Placke et al., 2011b).

РИСУНОК 2 . Зональный средний зональный ветер (A) , меридиональный ветер (B) и температура (C) для моделирования EXP1. Единицы измерения в (A, B) м с ⁻¹ и (C) K. Контурные линии показывают интервалы (A) 10 м с ⁻¹, (B) 3 м с ⁻¹ и (C) 20 K (для T <300 K) и 100 K (для T≥300 K) соответственно.

РИСУНОК 3 . То же, что на Рисунке 2, но для зонального сопротивления ГВ (A) , меридионального сопротивления ГВ (B) и нагрева за счет ГВ (C) . Единицы в (A, B) м с ⁻¹ d ⁻¹ и (C) K d ⁻¹, соответственно.

Средняя меридиональная циркуляция (рис. 2B) направлена от летней мезопаузы к зимней мезопаузы и имеет максимум 8 м с ⁻¹ около 80 км. Это верхняя ветвь так называемой циркуляции Брюера – Добсена.Подобно зональному ветру, меридиональные ветры также меняют направление, например, средний поток с зимы на лето составляет около 110 км. В целом, эти циркуляционные ячейки, приводящие к разворотам зональных и меридиональных ветров в MLT, управляются динамикой ГВ. Связанные с этим изменения в остаточной средней циркуляции приводят к адиабатическому охлаждению и потеплению летнего и зимнего полушарий, соответственно, как видно из распределения температуры в MLT (рис. 2C). Из-за сильных северных ветров на высоте около 80 км воздух опускается и адиабатически нагревает зимнюю мезопаузу (∼180 K), а поднимается и адиабатически охлаждает летнюю мезопаузу (<150 K).Во время полярной ночи, когда устанавливается полярный вихрь, поступающей солнечной радиации не хватает, поэтому температура в СП в полярной стратосфере снижается. Однако в СГ температура поднимается до 270 К в полярной стратосфере из-за поглощения солнечной радиации озоном. Выше 120 км в термосфере температура постепенно увеличивается, превышая, например, 900 K летом, в первую очередь из-за повышенного поглощения солнечного УФ и EUV молекулярным и атомарным кислородом.Нагревание и охлаждение ГВ [в К d ^-1], представленное на Рисунке 3C, предполагает, что тепловые эффекты ГВ увеличиваются с увеличением высоты в термосфере. Первичный тепловой эффект ГВ заключается в охлаждении термосферы на высоте более 120 км, что согласуется с предыдущими исследованиями (Yiit and Medvedev, 2009; Yiit and Medvedev, 2017). Тепловые эффекты ГВ создаются комбинацией нагрева трением и дифференциального (динамического) охлаждения за счет рассеивания ГВ (Медведев и Клаассен, 2003; Yiǧit et al., 2008).

Мы сравниваем наши результаты с эталонными климатологическими исследованиями, такими как Проект эталонной атмосферы спутника исследования верхних слоев атмосферы (UARS) (URAP; Swinbank and Ortland, 2003) или Международная эталонная атмосфера Комитета по космическим исследованиям (COSPAR) (CIRA-86; Fleming et al. al., 1988), с более современной глобальной эмпирической моделью ветра (GEWM; Portnyagin et al., 2004; Jacobi et al., 2009) и моделью горизонтального ветра (HWM-14; Drob et al., 2015), и другие GCM, такие как расширенная климатическая модель сообщества всей атмосферы (WACCM-X; Liu et al., 2018; Qian et al., 2019) и Механистическая модель общей циркуляции Кюлунгсборна (KMCM; Becker, 2017).

Общая средняя структура средней атмосферы и нижней термосферы хорошо воспроизводится моделью, за исключением i) слегка завышенной мезосферной струи на 60 км между 50 ° N и 65 ° N, которая достигает 80 м / с ⁻¹, и ii) отсутствие наклона мезосферной струи к более низким широтам с увеличением высоты. Samtleben et al. (2019) уже сообщали об относительно большом мезосферном джете в модели MUAM, основанной на настроенной линейной параметризации ГВ типа Линдзена, которая составляла около 60 м ⁻¹ с ⁻¹, что сопоставимо с CIRA-86 и HWM-14. , но примерно на 20 м с ⁻¹ больше, чем максимум струи, предложенный GEWM и URAP.Обратите внимание, однако, что GEWM доступен только для высот от 70 до 100 км (немного выше нашего максимума струи), а URAP интерполируется для больших областей вблизи струй. Благодаря схеме GW по Yiǧit et al. (2008), включенные в настоящее моделирование, мезосферная струя усилилась на дополнительные 20 м с ⁻¹, а ее максимум немного смещен к северу по сравнению с расчетами MUAM, представленными в работе Samtleben et al. (2019). Этот сдвиг к полюсу не согласуется с URAP и другими климатологическими условиями.Зональная ветровая струя имеет такую же силу, что и моделируемая Miyoshi и Yiğit (2019), но снова более сильная, чем предсказанная моделью WACCM-X (Qian et al., 2019). Как и в WACCM-X, величина и высотно-широтная структура меридиональной ветровой струи MLT в MUAM сопоставима с предсказываемыми радиолокационным GEWM (Портнягин и др., 2004; Якоби и др., 2009). Наши результаты также можно сравнить с метеорными радиолокационными снимками мезосферных ветров в диапазоне ∼85–90 км. Например, в климатологии зонального ветра, определенной Pramitha et al.(2019) в целом видно, что слабые восточные ветры меняют направление на запад на больших высотах в течение января на экваториальных и низких широтах в северном полушарии, что также видно в наших расчетах.

Наблюдается более сильная струя восточного ветра в летней стратосфере (URAP: от −60 до −80 м с ⁻¹). Такие модели, как HWM-14 или GEWM, дают более слабые пики около 50–60 мс ⁻¹, но все же больше, чем результаты MUAM. Однако по сравнению с Samtleben et al. (2019), новая реализация схемы GW увеличила скорость струи примерно на 10-20 м / с ⁻¹ в сторону более реалистичного значения.В нашем моделировании мы упускаем двухпиковую структуру западного джета и, вместе с тем, более значительные амплитуды до 80 ° ю.ш. Поскольку это также имело место в предыдущих версиях MUAM (Lilienthal et al., 2017; Lilienthal and Jacobi, 2019; Samtleben et al., 2019), это, скорее всего, не является слабым местом схемы GW, а связано с динамикой ядра другой модели. . Изменение направления ветра на высоте около 90 км реалистично по сравнению с URAP, а восточные ветры выше достигают 50 м с ^-1, что также сравнимо с URAP, HWM-14 или климатологией CIRA.

3.2. Эффект модификации параметров гравитационных волн

Процессы генерации ГВт в нижних слоях атмосферы являются сложными, и ряд процессов способствует формированию спектра ГВ. Далее мы хотели бы проверить реакцию GCM на изменения в начальном спектре GW. Было проведено еще два эксперимента, как описано в разделе 2.1. Для этого моделирования анализируются и представляются те же средние поля, что и для EXP1. Поле соответствующего эксперимента показано контурными линиями, в то время как различия по сравнению с тестовым прогоном (т.е., EXP2-EXP1 и EXP3-EXP1) даны в цветовой штриховке.

3.2.1. Модифицированный спектр гравитационных волн: увеличенный поток на уровне источника

Влияние увеличенного потока гравитационных волн на уровне источника на среднюю циркуляцию показано на разностных графиках на рисунке 4. Рисунок 4A показывает, что прямо под областью разворота ветра на восток в южной широты и вокруг направления западного ветра в северо-восточной части страны средний зональный ветер стал относительно западным и восточным, соответственно. Изучение связанных результатов перетаскивания GW на рисунке 5A может дать некоторое представление об этом результате.Увеличение максимальной силы импульса источника влияет в первую очередь на высоту диссипации, таким образом, на уровень насыщения отдельных гармоник ГВ, а также на связанное с ними сопротивление, создаваемое ими. Большой поток импульса означает, что гравитационные волны рассеиваются на более низкой высоте из-за увеличения нелинейных взаимодействий в MLT, что затем усиливает мезосферные инверсии в обоих полушариях, как следствие увеличения сопротивления гравитационных волн на восток и запад в юго-восточной и западной частях около 80–100 км. . Вторичное усиление сопротивления гравитационных волн в западном направлении происходит в нижней термосфере, например, в SH около 120 км, из-за повышенной диссипации уцелевших более быстрых гармоник гравитационных волн из-за увеличения молекулярной вязкости с высотой, что обсуждалось ранее.

РИСУНОК 4 . Изолинии: среднее зональное (A) зональный ветер, (B) меридиональный ветер (C) и температура для моделирования EXP2 с интервалами (A) 10 м с ⁻¹, (B ) 4 м с ⁻¹ и (C) 20 K ниже 300 K и 100 K выше. Цветовая штриховка: различия EXP2-EXP1.

РИСУНОК 5 . То же, что и на рисунке 4, но для зонального сопротивления грунтовых вод (A) , меридионального сопротивления грунтовых вод (B) и нагрева (C) за счет грунтовых вод в интервалах (A) 20 м с ⁻¹ d ⁻¹, (B) 15 м с ⁻¹ d ⁻¹ и (C) 3 K d ⁻¹.Цветовая штриховка: различия EXP2-EXP1.

Меридиональная циркуляция, представленная на рисунке 4B, показывает усиление мезосферной циркуляции на 1-2 м с ⁻¹, т. Е. Более сильный южный ветер, а также усиление средней северной циркуляции в нижней термосфере, которые в первую очередь вызваны за счет интенсификации депонирования импульса ГВ в мезосфере и нижней термосфере. Благодаря усилению меридиональной циркуляции мезосферы усиливается восходящее (нисходящее) движение в полярной области в SH (NH), что приводит к более сильному адиабатическому похолоданию (потеплению).Этот эффект можно увидеть в разнице температур мезосферы (рис. 4C), которая является отрицательной (положительной) в SH (NH) около 80 км в полярной области с температурой до -3 K (+5 K). Аналогичный эффект, но в противоположном смысле, происходит в нижней термосфере (около 110 км), где наблюдается относительное адиабатическое потепление в полярных широтах ЮГ, но относительное похолодание в средних и высоких широтах Северо-Востока. Выше в термосфере (> 120 км) комбинированный эффект изменений средней меридиональной циркуляции, вызванной ГВ, и нагрева / охлаждения ГВ приводит к небольшому относительному охлаждению на несколько K d ^-1 по сравнению с контрольным моделированием. , в то время как изменения в нагреве / охлаждении, вызванном ГВ, в целом относительно невелики (рис. 5C), несмотря на значительное увеличение начальной мощности источника.Единственным исключением является полярная атмосфера NH ниже 100 км, где характерная дипольная структура нагрева / охлаждения ГВ по отношению к высоте демонстрирует некоторую интенсификацию.

3.2.2. Модифицированный спектр гравитационных волн: тот же общий, но более узкий поток на уровне источника

Далее мы представляем результаты моделирования EXP3, в котором мы увеличили количество волновых гармоник с 30 до 34, сохранив максимальную фазовую скорость, общий поток импульса. , а пиковый поток импульса такой же, как в тестовом случае, EXP1.Для этого значение FWHM было уменьшено до cw = 26 м с ⁻¹. Эта регулировка сместила фазовые скорости к немного большим значениям в хвосте спектра, при этом значительно уменьшив индивидуальный поток импульса, который они переносят (рис. 1). Влияние спектральных изменений, в первую очередь, в хвосте спектра, который теперь населен немного более быстрыми волнами, но с меньшими волновыми потоками, можно увидеть в зональном ветре (рис. 6А). Он показывает, что высота разворота ветра немного смещена вверх и его величина уменьшается, на что указывают относительные отрицательные / положительные разности зонального ветра, EXP3-EXP1, около 100 км в юго-восточной и северной широтах соответственно.В целом, сила потока импульса ГВ определяет величину разворота зонального ветра в MLT. Выше в нижней термосфере NH восточные ветры становятся слабее более чем на 20 м с ^-1 по сравнению с EXP1. Эти изменения можно объяснить уменьшением потока импульса в хвосте спектра в EXP3 по сравнению с EXP1.

РИСУНОК 6 . Изолинии: среднее значение зоны (A), , зональный ветер, (B), меридиональный ветер (C) и температура для моделирования EXP3 с интервалами (A) 10 м с ⁻¹, (B) 4 м с ⁻¹ и (C) 20 K ниже 300 K и 100 K выше.Цветовое затенение: различия EXP3-EXP1.

Меридиональная циркуляция (рис. 6В) как в мезосфере, так и в термосфере также ослабевает. Южный ветер (северный ветер) между 80 и 100 км (100 и 120 км) уменьшается более чем на 2 м с ^-1 (4 м с ^-1). Ослабление обеих моделей циркуляции влияет на интенсивность нисходящих и восходящих движений в полярной области, что, следовательно, также менее выражено. Это приводит к более холодной (более теплой) зимней (летней) мезопаузе, что можно увидеть в отрицательных (положительных) температурных аномалиях -3 К (+3 К), показанных на Рисунке 6С.В полярной термосфере эффект еще сильнее при разнице температур более +5 К. Эти изменения в первую очередь контролируются соответствующими изменениями зонального сопротивления ГВ, а не изменениями меридионального сопротивления ГВ. Меридиональные аномалии сопротивления гравитационных волн ограничены полярной широтой в NH MLT (рис. 7B). До 8–10 K d ⁻¹ относительное снижение результирующего охлаждения ГВ контролирует тепловой баланс нижней термосферы в гораздо меньшей степени, чем динамические изменения.

РИСУНОК 7 . То же, что на рисунке 6, но для зонального сопротивления ГВ (A) , меридионального сопротивления ГВ (B) и нагрева (C) из-за ГВ в интервалах (A) 20 м с ⁻¹ d ⁻¹, (B) 15 м с ⁻¹ d ⁻¹ и (C) 3 K d ⁻¹.

Между 100 и 120 км зональная разница сопротивления ГВ (рис. 7A) показывает сильную положительную аномалию более +50 м с ⁻¹ d ⁻¹, которая может быть результатом вертикального смещения в восточном направлении. направленное зональное сопротивление ГВ на Ш.В то время как зональные аномалии сопротивления ГВ сильнее на ЮГ, меридиональные аномалии сопротивления ГВ (рис. 7В) более выражены в СП, особенно в полярной термосфере. Наблюдается ослабление меридионального сопротивления ГВ более чем на 20 м с ⁻¹ d ⁻¹. Таким образом, область направленного на юг лобового сопротивления около 120 км в EXP1 (Рисунок 3B) исчезает в EXP3 (Рисунок 7B). Однако направленное на север сопротивление ГВ около 110 км сохраняется. Что касается аномалий нагрева ГВ (рис. 7C), индуцированное охлаждение в термосфере сильно уменьшается более чем на 10 K d ^-1.Таким образом, охлаждение EXP3 составляет половину охлаждения EXP1.

Обратите внимание, что в EXP2 мы увеличили пиковый поток импульса источника более чем в 1,5 раза. Это соответствует увеличению потока импульса каждой гармоники ГВ на 50%, а также полного потока импульса на 50%. В EXP3, однако, мы сохранили постоянным полный поток импульса, а также максимальный поток импульса и диапазон фазовой скорости, изменяя только полуширину спектра и количество гармоник. Интересно, что реакция мезосферы и нижней термосферы с точки зрения изменений в моделях циркуляции и распределении температуры сильнее в EXP3, чем в EXP2, что подчеркивает динамическое значение более быстрых (неорографических) гравитационных волн для структуры мезосферы и нижней термосферы.Это означает, что неопределенность в пиковом потоке импульса спектра ГВ оказывает меньшее влияние, чем неопределенность в форме спектра на структуру атмосферы вплоть до нижней термосферы.

3.3. Связь между гравитационными волнами и земными приливами

Мигрирующие амплитуды и фазы TDT в зональном ветре, меридиональном ветре и температуре показаны на рисунке 8 для эталонного моделирования EXP1. Амплитуды всех компонентов имеют максимум в нижней термосфере между 120 и 140 км и больше в летнем SH, чем в зимнем NH.Наземные радиолокационные наблюдения и спутниковые измерения активности TDT в целом сосредоточены на области MLT между 80 и 110 км и сообщают о осенне-зимнем максимуме амплитуд TDT (например, Beldon et al., 2006; Jacobi, 2012; Liu et al., 2019; Панчева и др., 2013; Yue et al., 2013). Амплитуды TDT, моделируемые GCM, также больше в зимнем полушарии, чем в летнем полушарии в MLT, что относительно хорошо согласуется с этими измерениями. Вертикальные длины волн в MLT и выше, взятые из вертикальных градиентов фазы TDT на рисунках 8D – F, составляют порядка 30 км в летнем полушарии, но больше зимой.Это согласуется с данными радиолокационных наблюдений (Bernard et al., 1981; Thayaparan, 1997; Namboothiri et al., 2004; Zhao et al., 2005; Jacobi, 2012). Летом наблюдались длины волн от 30 км (Jacobi, 2012) до более 100 км (Thayaparan, 1997; Namboothiri et al., 2004), что длиннее типичного DT и довольно сравнимо с вертикальными длинами волн SDT. Зимой вертикальный градиент фазы часто близок к нулю, поэтому возможны длины волн более 1000 км (Thayaparan, 1997; Namboothiri et al., 2004; Чжао и др., 2005; Якоби, 2012).

РИСУНОК 8 . Зональные средние амплитуды TDT (A) зонального ветра (в м с ^-1), (B) меридионального ветра (в м с ^-1) и (C) температуры (в K) для EXP1. (D – F) Соответствующие фазы TDT (в радианах).

Наиболее важной динамической характеристикой в нижней термосфере в нашем модельном исследовании являются ГВ нижнего атмосферного происхождения, параметризованные нелинейной параметризацией ГВ всей атмосферы, и поэтому они являются наиболее очевидным кандидатом на приливную модуляцию на этих высотах.Далее мы хотим изучить их влияние на TDT. Суточные компоненты параметров GW, представленные на рисунке 9, могут использоваться в качестве заместителя для взаимодействий GW – TDT. Амплитуды среднесуточного сопротивления и нагрева ГВ максимальны в районе 120–130 км, где также максимальны амплитуды ТДП по температуре и ветру. Это указывает на то, что на TDT в термосфере сильно влияет импульсный вклад диссипирующих ГВ. В качестве примера, TDT зонального ветра в южных средних широтах достигает примерно 10 м с ⁻¹ (см. Рис. 8A), в то время как суточное зональное сопротивление GW составляет около 6 м с ⁻¹ d ⁻¹ (рис. 9А).Другими словами, наше моделирование предполагает, что гравитационные волны могут изменить приливные амплитуды в течение 6 часов примерно на 1,5 мс ^-1, или на 15%. Мы также представляем фазы суточного увлечения и нагрева ГВ на рисунках 9D – F. Подобно TDT ветра и температуры (рисунки 8D – F), фазы суточных эффектов ГВ в мезосфере довольно нерегулярны, но становятся более организованными в нижней термосфере с более длинными вертикальными длинами волн.

РИСУНОК 9 . То же, что на рисунке 8, но для амплитуд TDT (A) зонального сопротивления ГВ (в м с ^-1 d ^-1), (B) меридионального сопротивления ГВ (в м с ^-1 d ⁻¹), (C) нагрев за счет ГВ (в K d ⁻¹) и (D – F) соответствующих фаз (в радианах).

На рисунках 10A – C показаны амплитуды TDT для моделирования EXP2 (контурные линии), то есть амплитуда с увеличенным потоком источника ГВ, и их различия относительно EXP1 (цветовая штриховка). Их общая структура в зависимости от ветра и температуры аналогична структуре EXP1 (Рисунки 8A – C). Различия EXP2-EXP1 составляют от ± 1 до ± 2 м с ^–1 и K. Суточная сигнатура в параметрах GW (рисунки 10D – F) в основном увеличивается вблизи своих максимумов, что можно интерпретировать как прямой результат увеличения поток импульса источника в моделировании EXP2.Также есть некоторые отрицательные изменения между EXP2 и EXP1, но они довольно нерегулярны и, скорее всего, являются результатом незначительного изменения фоновой климатологии, описанной в разделе 3.2, влияющей на условия распространения волн в целом.

РИСУНОК 10 . Зональные средние амплитуды TDT EXP2 для зонального ветра (A) , меридионального ветра (B) , температуры (C) , сопротивления (D) зонального гравитационного сопротивления, (E) меридионального сопротивления GW и ( F) нагрев за счет ГВ (черные контурные линии).Интервалы: (A, B) 2 м с ⁻¹, (C) 2 K, (D) 1,5⋅10−4 м с ⁻¹ d ⁻¹, (E ) 0,5⋅10−4 м с ⁻¹ d ⁻¹ и (F) 0,2⋅10−4 K d ⁻¹. Положительные / отрицательные различия EXP2-EXP1 (Δ) заштрихованы красным / синим цветом. Их максимальные / минимальные значения (Δmax / Δmin) указаны на каждой панели.

Кроме того, имеется хорошее соответствие между изменениями амплитуды TDT в зональном ветре (Рисунок 10A) и зональным сопротивлением ГВ (Рисунок 10D).Например, последний увеличивается в северных низких широтах примерно на 120–140 км и уменьшается в южных низких широтах на той же высоте. Эта закономерность видна и в изменении амплитуды зонального ветра TDT. В меридиональных компонентах (рис. 10В) паттерны положительных / отрицательных изменений также в значительной степени совпадают. В тепловом компоненте (рис. 10C), однако, амплитуда температуры TDT кажется затухающей там, где разница в суточном нагреве ГВ положительна.

Рисунок 11 аналогичен рисунку 10, но относится к различиям между EXP3 и EXP1.Это означает, что различия основаны на спектре GW с большим количеством гармоник в EXP3, чем в EXP1, но меньшим потоком импульса для каждой отдельной гармоники, в частности, в средних фазовых скоростях (см. Рисунок 1). В результате знак разностей EXP3-EXP1 суточных параметров ГВ противоположен знаку разностей EXP2-EXP1, т.е. практически везде отрицательный (см. Рисунки 11D – F). Соответственно, амплитуды ветра TDT (рисунки 11A и 11B) также в основном меньше в модели EXP3 по сравнению с EXP1, уменьшаясь примерно на 1-2 м с ^-1 в области максимальных амплитуд.Частично они увеличиваются на такую же величину, но преобладает уменьшение, особенно в зональной составляющей ветра. Подобно различиям EXP2-EXP1, связь между суточным нагревом GW (Рисунок 11F) и амплитудой температуры TDT (Рисунок 11C) менее ясна, и мы также наблюдаем большие участки положительных изменений амплитуды до 1,5 K в температурной составляющей, которые кажутся соответствовать отрицательному нагреву ГВт.

РИСУНОК 11 . То же, что и на рисунке 10, но для EXP3 (контурные линии) и отличий EXP3-EXP1 (цветовая штриховка).

4. Обсуждение и заключение

Мы успешно реализовали нелинейную параметризацию гравитационных волн всей атмосферы (от тропопаузы до термосферы) в соответствии с Yiǧit et al. (2008) в механистический MUAM GCM. Это эталонное моделирование обозначено как EXP1. Средняя зональная картина горизонтального ветра в средней атмосфере, а также распределение глобальной температуры разумно согласуются с установленными климатологическими данными, такими как CIRA-86 (Fleming et al., 1988) или URAP (Swinbank and Ortland, 2003), GEWM (Портнягин). и другие., 2004; Jacobi et al., 2009), HWM-14 (Drob et al., 2015) и другие прогнозы GCM, такие как WACCM-X (Liu et al., 2018) или KMCM (Becker, 2017). Однако типичный наклон зональной мезосферной струи к более низким широтам с увеличением высоты (например, Swinbank, Ortland, 2003; Drob et al., 2015; Becker, 2017) здесь отсутствует. Вместо этого струя смещается к полюсу, что нереально. Кроме того, скорость ветра у струи относительно велика. Это могло быть связано с комбинацией проблем, связанных со спектром источника ГВ, нижними граничными условиями и динамическим ядром модели.Это нельзя напрямую отнести к реализации новой схемы GW, поскольку другие модели, использующие ту же схему, показывают разные результаты (например, Miyoshi and Yiğit, 2019). Тем не менее, мы успешно смоделировали самосогласованное прямое проникновение гравитационных волн в термосферу, как это делалось ранее в других ГМК, с использованием схемы всей атмосферы (Yiǧit et al., 2009; Miyoshi and Yiit, 2019). По сравнению с более ранними версиями MUAM, в которых используется хорошо настроенная линейная параметризация GW типа Линдзена для средней атмосферы (например,г., Jacobi et al., 2015; Лилиенталь и Якоби, 2019; Samtleben et al., 2019), зимняя мезосферная струя усиливается в настоящих расчетах. Следовательно, он также больше по сравнению с другими GCM, такими как WACCM-X или KMCM, примерно на 20-40 мс ^-1, в зависимости от соответствующей модели. По сравнению с более ранней схемой типа Линдзена, нелинейные волновые взаимодействия в нашей схеме приводят к более низким уровням обрушения в атмосфере с меньшим сопротивлением гравитационной волны, что более реалистично (Медведев и др., 1998).В нашей схеме не использовались никакие искусственные настраивающие факторы, и накопление импульса ГВ происходит естественным образом в диапазоне высот. В нижней термосфере основное влияние параметризации гравитационных волн всей атмосферы заключается в создании вертикальной / меридиональной циркуляции, в основном за счет гравитационных волн с высокими фазовыми скоростями, которые могут распространяться через ветровые струи MLT. Что касается структуры суточного прилива, типичные осенние и зимние максимумы на средних широтах, по данным радиолокационных и спутниковых измерений (например,г., Beldon et al., 2006; Якоби, 2012; Панчева и др., 2013; Юэ и др., 2013; Liu et al., 2019) хорошо воспроизведены MUAM. Как описано выше, вертикальные длины волн согласуются с данными радиолокационных наблюдений (Bernard et al., 1981; Thayaparan, 1997; Namboothiri et al., 2004; Zhao et al., 2005; Jacobi, 2012).

Мы провели еще два эксперимента, чтобы изучить реакцию климатологии средней и верхней атмосферы на изменения начального спектра гравитационных волн и горизонтального потока импульса. В эксперименте EXP2 мы увеличили поток импульса на уровне источника примерно на 50% от первоначального значения, сохранив при этом форму спектра неизменной.Как и ожидалось, эти модификации приводят к более сильному рассеянию гравитационных волн на более низких уровнях (около 80 км), что связано с несколько усиленным изменением направления ветра в MLT. Это усиливает меридиональные ветры как в верхней мезосфере, так и в нижней термосфере, что связано с более сильным адиабатическим потеплением / охлаждением зимней мезосферы / нижней термосферы и обратными эффектами в летнем полушарии. Однако оказывается, что относительно резкое изменение пикового потока импульса источника не влияет в такой большой степени на глобальные динамические паттерны.Можно сделать вывод, что настройка этого параметра не критична для реализации этой параметризации GW в GCM, таком как MUAM.

В последнем эксперименте (EXP3) общий поток импульса оставался постоянным по сравнению с эталонным случаем EXP1, но общее количество гармоник было увеличено, а ширина спектра уменьшена, что привело к меньшим потокам для высокой фазовой скорости. хвост спектра. В этом эксперименте мезосферная ветровая система пострадала в меньшей степени, но более низкие термосферные струи были ослаблены, что связано с охлаждением / потеплением зимней / летней мезосферы и обратными тепловыми эффектами, указанными выше.Если рассматривать EXP2 и EXP3 в отношении эталонного случая, в целом нижняя термосферная циркуляция и распределения температуры сильнее реагировали на изменения спектральной формы спектра гравитационных волн при увеличении пикового потока импульса. Это подчеркивает динамическое значение более быстрых ГВ для структуры нижней термосферы, поскольку эти волны меньше подвержены влиянию процессов диссипации и фильтрации в стратосфере и мезосфере и, таким образом, проникают в термосферу (например,г., Hocke and Schlegel, 1996; Фриттс и Александр, 2003; Йигит и др., 2008 г., Йигит и др., 2009 г .; Йигит и Медведев, 2017).

Впервые мы исследовали влияние распределения источников гравитационных волн на амплитуды TDT с помощью нелинейной параметризации гравитационных волн, которая распространяется до термосферы. Это дает нам более надежную основу для изучения взаимодействий GW-TDT, поскольку новая схема GW в MUAM, по сравнению с более ранними связанными параметризациями, может намного лучше описывать распространение GW подсеточного масштаба через мезосферу в термосферу.Смоделированное широтно-вертикальное распределение амплитуд TDT и их вертикальная волновая структура оказались реалистичными по сравнению с наблюдениями. Модификации спектра источника гравитационных волн или полного потока импульса в основном влияют на TDT в нижней термосфере и в гораздо меньшей степени в верхней мезосфере. Мы обнаружили, что увеличение потока импульса ГВ по существу приводит к увеличению суточного изменения сопротивления ГВ и увеличению амплитуд в нижней термосфере, что мы интерпретируем как прямой результат увеличения потока импульса быстрых ГВ.В свою очередь, сужение ширины спектра гравитационных волн в основном приводит к уменьшению суточных вариаций сопротивления гравитационных волн и меньшим амплитудам TDT, как следствие уменьшенного потока импульса быстрых гравитационных волн в нижней термосфере. Miyahara и Forbes (1991) уже продемонстрировали в своих симуляциях, что взаимодействие между DT и GW может генерировать вторичный TDT. Недавно взаимодействия ГВ с приливом были снова подчеркнуты как важный механизм возбуждения TDT (Lilienthal et al., 2018; Lilienthal and Jacobi, 2019).Как следствие динамических эффектов гравитационных волн на крупномасштабную циркуляцию, разумно, что модифицированное сопротивление гравитационных волн также сильно влияет на амплитуды TDT, как было показано в нашем моделировании.

Наши эксперименты по моделированию подчеркивают важность учета самосогласованного распространения ГВ и их диссипации в мезосфере и нижней термосфере. Мы смогли показать устойчивость используемой здесь нелинейной параметризации по отношению к различным спектрам фазовой скорости ГВ.Все тесты на чувствительность находятся в пределах диапазона неопределенностей наблюдаемых параметров ГВ в нижних слоях атмосферы. В области MLT гравитационные волны играют решающую роль в структуре циркуляции и изменениях температуры, а также в TDT. Примечательно, что небольшие модификации потоков импульса быстрых ГВ оказывают существенное влияние на среднюю циркуляцию нижней термосферы, а также на приливные амплитуды, в частности, по отношению к TDT.

Заявление о доступности данных

Наборы данных, представленные в этом исследовании, можно найти в онлайн-репозиториях.Имена репозитория / репозиториев и номера доступа можно найти ниже: https://zenodo.org/record/3628282#.XyIQbBNKh-U.

Вклад авторов

FL разработала и выполнила прогоны модели MUAM вместе с NS. Первая версия была разработана EY (введение), FL и NS (основная часть) и CJ (резюме). В более поздних версиях EY внесла значительный вклад в доработку основной части. Все авторы обсудили результаты.

Финансирование

FL, NS и CJ подтверждают поддержку со стороны DFG в виде грантов JA836 / 30-1, JA836 / 32-1 и JA836 / 38-1.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

Baumgarten, K., Gerding, M., Baumgarten, G., and Lübken, F.-J. (2018). Временная изменчивость приливных и гравитационных волн при рекордно длительном 10-дневном непрерывном лидарном зондировании. Атмос. Chem. Phys. 18, 371–384. doi: 10.5194 / acp-18-371-2018