Analysis of influence of lowland relief on air currents in the atmospheric boundary layer (based on radio sounding data)
Authors: Тобратов С.А. , Железнова О.С. , Костикова О.С. , Шилкина Ю.Н. 
Published: November 2023

На примере ландшафтов центра Рязанской области (граница Среднерусской возвышенности, Мещерской низменности и Окско-Донской равнины, трассируемая поймой Оки) рассмотрены особенности, масштабы, факторы и потенциальное экологическое значение трансформации приземных воздушных потоков морфоструктурами равнинного рельефа. Исследование выполнено на базе эмпирических данных, полученных при экспедиционном радиозондировании, в противовес более распространенному подходу — математическому моделированию динамики атмосферы, дающему малодостоверные результаты в связи с принципиальным несовершенством применяемых расчетных схем. Проведены 2 серии запусков радиозондов, характеризующих погодные условия разной степени благоприятности для проявления атмосферно-геоморфологических взаимосвязей. Наиболее информативной была 2-я серия запусков (11–12 апреля 2023 года), когда данным взаимосвязям благоприятствовали малоградиентное барическое поле, адвекция тепла с юго-востока, наличие приподнятой и приземной инверсий и генетические различия воздушных масс на разных высотах. Установлено, что линеаменты (пойменные сужения и долины притоков Оки) и внутрипойменные структуры (останцы надпойменных террас) не только и не столько тормозят, сколько канализируют воздушные потоки и формируют устойчивые местные траектории воздушных масс, причем их влияние закономерно меняется с высотой в соответствии с их морфологией, абсолютной высотой и ориентировкой в пространстве относительно векторов сил, действующих в атмосфере. Установлено также, что масштабы и направленность влияния рельефа на воздушные течения определяются циркуляционным фактором и меняются вслед за изменением сочетаний центров действия атмосферы синоптического масштаба.Определено, что верхний рубеж пограничного слоя атмосферы наиболее целесообразно ассоциировать с первым с поверхности блокирующим слоем (зоной снижения вертикальных температурных градиентов), причем информативным индикатором экологической и циркуляционной роли данного слоя служит вертикальное распределение относительной влажности, фиксируемое в ходе радиозондирования.

The paper describes the landscapes of central Ryazan Region (the border of the Central Russian Upland, the Meshchera Lowland and the Oka-Don Plain, traced by the Oka floodplain), including the features, scaling, certain factors and potential ecological significance of changes in surface air flows due to morphostructures of the plain relief. The research employed data obtained during expeditions with radio sounding, as opposed to a more frequent method of mathematical modeling of atmospheric dynamics. The latter often yields unreliable results, due to inherent faults of the calculation schemes applied. We have launched two groups of radiosondes, considering weather conditions in a wide range of manifestations of atmospheric and geomorphological relationships. The second series of launches on the 11–12 of April, 2023 provided the most important data, as the low-gradient baric field was favorable due to heat advection from the southeast, higher and surface inversions, and genetic differences in air masses at different heights. We have established that lineaments (floodplain narrowings and valleys of tributaries of the Oka river) and intra-floodplain structures (remnants of floodplain terraces) do not only slow down air flows, but also channel them to form stable local trajectories of air masses, and their influence naturally changes at different heights in accordance with their morphology, the absolute height and orientation in space relative to the vectors of atmospheric forces. It is established that the scale and direction of the influence of the relief on air currents are determined by the circulation factor and change following the change in combinations of centers of atmospheric influence on a synoptic scale. This shows that it is most expedient to associate the upper boundary of the atmospheric boundary layer with the blocking layer next to the surface (the zone of decreasing vertical temperature gradients), and the vertical distribution of relative humidity recorded during radio sounding serves as an important indicator of the ecological and circulatory role of this layer.