Природные катастрофы:

ВОСПОМИНАНИЯ ОБ АШХАБАДСКОМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИИ 1948 ГОДА

News image

Страшная ночь 1948 года Первый страшный толчок был во втором часу ночи. Второй последовал в 6 часов утра, третий — в 10...

Мексика в снегу

News image

В уходящем году катаклизмы природы поразили Мексику, за последнюю неделю в Центральной Америке вдруг стало очень хол...

Землетрясения

News image

Землетрясения - подземные удары и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом, тектоническими процессами). В некоторых местах Земли Землетрясения пр...

Тайфуны

News image

Тайфун - (английский typhoon, от кит. тай фын - большой ветер), местное название тропических циклонов, возникающих на западе Тихого океана (д...

Главная - Тропические циклоны - Моделирование хаоса


Моделирование хаоса

Сводка - Тропические циклоны

моделирование хаоса

Даже самые точные современные компьютерные модели для предсказания погоды несовершенны, однако они могут оказаться весьма полезными при изучении циклонов. Для составления прогнозов применяются числовые методы моделирования развития циклона. Компьютер последовательно рассчитывает показатели атмосферных условий, соответствующих дискретным моментам времени. Предполагается, что общее количество энергии, импульса и влаги в рассматриваемом атмосферном образовании остается неизменным. Правда, на границе системы ситуация несколько сложнее, т.к. приходится учитывать влияние внешней среды.

При построении моделей состояние атмосферы определяют по полному перечню переменных, характеризующих давление, температуру, относительную влажность, скорость и направление ветра. Количественные показатели соответствуют моделируемым физическим свойствам, которые подчиняются закону сохранения. В большинстве метеорологических моделей рассматриваются значения перечисленных переменных в узлах трехмерной координатной сетки. Конкретный набор значений всех параметров во всех точках сетки называется состоянием модели, которое вычисляется для последовательных моментов времени, разделенных небольшими промежутками - от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от разрешающей способности модели. Учитывается движение ветра, процессы испарения, выпадения осадков, влияние поверхностного трения, инфракрасного охлаждения и нагревания солнечными лучами.

К сожалению, метеорологические прогнозы несовершенны. Во-первых, начальное состояние модели всегда неполно и неточно, т.к. определить его для ураганов крайне сложно, поскольку проведение непосредственных наблюдений затруднено. Космические снимки отображают сложную структуру урагана, но они недостаточно информативны. Во-вторых, атмосфера моделируется только по узлам координатной сетки, а располагающиеся между ними мелкие детали не включаются в рассмотрение. Без высокой разрешающей способности смоделированная структура самой важной части урагана - стены глаза бури и прилегающих к ней областей - получается неоправданно сглаженной. Кроме того, в математических моделях таких хаотических явлений, как атмосфера, быстро накапливаются вычислительные ошибки.

Для проведения наших исследований мы модифицировали эффективно использующуюся для прогнозов схему инициализации - четырехмерную систему ассимиляции данных (four-dimensional variational data assimilation, 4DVAR). Четвертое измерение, присутствующее в названии, - это время. Исследователи из Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды, одного из крупнейших метеорологических центров мира, используют эту усложненную технологию для ежедневного предсказания погоды.

Сначала система 4DVAR ассимилирует данные, т.е. объединяет показания, полученные со спутников, кораблей и измерительных приборов на море и в воздухе, с данными предварительного прогноза состояния атмосферы, основанного на фактической информации. Предварительный прогноз дается на шесть часов с момента снятия показаний метеоприборов. Данные, поступающие с наблюдательных пунктов, не накапливаются в течение нескольких часов, а сразу обрабатываются. Объединенные данные наблюдений и предварительного прогноза используются для вычисления следующего шестичасового прогноза.

Теоретически такая комплексная информация точнее всего отражает истинное состояние погоды, поскольку результаты наблюдений и гипотетические данные корректируют друг друга. Хотя статистически этот метод вполне обоснован, исходное состояние модели и информация, необходимая для его успешного применения, все равно остаются приблизительными.

Система 4DVAR находит такое состояние атмосферы, которое, с одной стороны, удовлетворяет уравнениям модели, а с другой - оказывается близким как к прогнозируемой, так и к наблюдаемой обстановке. Для выполнения задачи проводится корректировка первоначального состояния модели в соответствии с изменениями, произошедшими за шесть часов наблюдений и моделирования. В частности, выявленные различия используются для вычисления реакции модели - как небольшие изменения каждого из параметров влияют на степень соответствия показателей моделирования и наблюдений. Расчет с помощью так называемой сопряженной модели ведется в обратном порядке через шестичасовые промежутки времени. Затем программа оптимизации выбирает наилучший вариант поправок к первоначальному состоянию модели, чтобы результаты дальнейших расчетов наиболее точно отражали реальное развитие процессов в урагане.

Поскольку корректирование выполняется методом аппроксимации уравнений, то вся процедура - моделирование, сравнение, вычисление с помощью сопряженной модели, оптимизация - должна повторяться до получения точно выверенных результатов, которые становятся основой для составления предварительного прогноза на следующий шестичасовой период.

Построив модель уже прошедшего урагана, мы можем изменять его характеристики в любой момент времени и наблюдать за последствиями внесенных возмущений. Оказалось, что на формирование бури влияют только самоусиливающиеся внешние воздействия. Представьте пару камертонов, один из которых вибрирует, а второй находится в спокойном состоянии. Если они настроены на разные частоты, то второй камертон не шелохнется, несмотря на воздействие звуковых волн, испускаемых первым. Но если оба камертона настроены в унисон, второй войдет в резонанс и начнет колебаться с большой амплитудой. Так же и мы пытаемся настроиться на ураган и отыскать подходящее стимулирующее воздействие, которое привело бы к желаемому результату.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Горячие темы:

News image

Цунами

“После того как около Авачи, также на Курильской Лопатке и на островах было страшное землетрясение с чрезвычайным наводнением, которое следующим образом происходило: октября 6 числа помянутого 1737 году пополуночи в тр...

Спортивный прогресс с пептидами в бодибилдинге нуждаетс

В мире спорта и развития собственного тела сегодня все популярнее становятся различные фармакологические средства для атлетов, предоставляющие возможность существенно повысить исход тренировок. Иными словами, абсолютно каждый атлет может приобрести себе ...

News image

Устройство шпунтового ограждения из труб по недорогим ц

Человек всегда занимался строительством, и в наши дни данная сфера занимает лидирующие позиции во всем мире. Практически ежедневно человек придумывает новые решения строительных задач. Мы уже привыкли наблюдать за результатами, ...

News image

Отыскать бальзам для груминга уже значительно удобнее (

Шампунь – именно то, что позволяет каждому выглядеть ухоженным и приятно пахнуть. Поэтому к задаче выбора шампуня рекомендуется подходить с максимальной тщательностью. Как и для себя, так и для своего ...

News image

Страхование для поездки за границу: что следует помнить

Планирование долгожданного отпуска, как правило, полно забот, которые заключаются в непосредственно подборе нужного места для восстановления и отеля, подборе самого тура и подготовке к поездке. Поездка будет куда приятнее, если ...

Вулканизм:

Вулканы. Геологи назвали самый опасный вулкан в мире

News image

Профессор Римского университета (Universita degli Studi di Roma) Франко Барбери (Franco Barberi), выступая на 32-м Международном геологическом конгр...

Исландский вулкан вновь заявил о себе, но аэропорты пок

News image

Рейкьявик, 11 мая. Исландский вулкан вновь заявил о себе, сообщает «Российская газета». Выброс нового облака пепла заставил отменить в Европе поч...

Исландский вулкан успокоился

News image

Москва, 24 мая. Извержение исландского вулкана Эйяфьятлайокудль, которое в середине апреля привело к закрытию на несколько дней воздушного сообщения...

На Камчатке вулкан Шивелуч выбросил столб пепла на 6,5

News image

Петропавловск-Камчатский, 29 июля. Вулкан Шивелуч, извергающийся на Камчатке, выбросил несколько столбов пепла с газом на высоту до 6,5 тыс. метров ...

Авторизация



Хроника событий:

Число жертв цунами на острове Ява достигло 350 человек, сотн

News image

18.07.06 Число погибших в результате разрушительного цунами, обрушившегося накануне на западное побережье индонезийского острова Ява (Индонезия) воз...

По какой причине в лесах возникает пожар?

News image

Наверняка вы не один раз слышали, что возникновение лесных пожаров на большинство территорий виновны туристы и отдыхающие, да и, в общем, человечес...

Улан-Удэ в дыму лесных пожаров

News image

Как известно, прошедшее лето 2011 года оказалось слишком жарким не только во всем мире, но и в некоторых регионах Российской Федерации. Так, наприм...

С 6 на 7 августа земляне увидят парад планет

News image

Москва, 4 августа. В ночь с 6 на 7 августа 2010 года жители Земли смогут наблюдать интересное астрономическое явление – парад планет, сообщает Роско...

Мощное землетрясение в Японии: десятки раненых

News image

16.08.05 Мощное землетрясение силой от 6,8 до 7,2 баллов по шкале Рихтера потрясло во вторник северо-восток главного японского острова Хонсю. Под...

У берегов Южной Италии произошло сильнейшее за 30 лет землет

News image

26.10.06 Сильное землетрясение магнитудой 5,7 балла по шкале Рихтера произошло в четверг в море у берегов Южной Италии, между островом Сицилия и обл...