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...

Снегопады в Алжире в январе 2005 года

News image

27.01.2005 года на Алжир обрушились сильные снегопады и штормовые ветры, которые к гибели 13 жителей Алжира, еще 47 человек получили ра...

Землетрясение на северо-западе Китая 14 апреля 2010 г

News image

Землетрясение магнитудой 7,1 произошло 14 апреля в провинции Цинхай на северо-западе КНР. По данным Государственного сейсмологического управления КНР, подземные толчки были за...

Японские землетрясения сместили земную ось

News image

Землетрясение, зафиксированное в Японии весной этого года, сместило собственную ось Земли на целых 17 сантиметров, что сократило продолжительность суто...

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...

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

Какая стоимость обучения по пожарке в УПЦ?

Учебное заведение "Профессиональная безопасность" выполняет профессиональную подготовку и повышение квалификации специалистов для работ с увеличенной опасностью. Просветительские услуги компания предоставляет уже больше 10 лет. За период своей деятельности учебное заведение ...

News image

Купить домен и хостинг и тонкости выбора провайдера

Интерфейс панели управления хостингом выступает достаточно важным аспектом выбора компании. Однако многие представители рынка дают в пользование всего один вариант такой панели. Всегда существуют исключения и в непосредственно этом вопросе ...

Как купить дом в Нерубайском

Село Нерубайское расположено в Одесской области Беляевского района. Площадь села довольна большая – 8, 06 километров квадратных. Стоит отметить, что в данном селе проживают приблизительно 10 тысяч человек. Село Нерубайское ...

Вулканизм:

В Латинской Америке проснулись два больших вулкана

News image

Очевидцы сообщают, что в районе извержения блокированы некоторые дороги, передает ВВС. Ранее в Гватемале сотни людей были вынуждены покинуть свои...

В Европе вновь отменены сотни авиарейсов из-за исландск

News image

Москва, 18 мая. Из-за извержения исландского вулкана в Европе вновь отменены сотни авиарейсов, преимущественно в Великобританию и Ирландию. Как сооб...

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 ...

Вулканы. Сибирские вулканы виновны в убийстве почти все

News image

Питер Вард (Peter Ward) из университета Вашингтона (University of Washington) нашёл причину Великого вымирания , случившегося 250 миллионов лет наз...

Авторизация



Хроника событий:

Во время урагана на стройплощадке в Петербурге упали два кра

News image

Санкт-Петербург, 15 августа. В результате урагане на стройплощадке в Петербурге пострадала женщина-крановщица. Как сообщили «БалтИнфо» в ГУ МЧС п...

Новые землетрясения в Азии неизбежны, считают российские уче

News image

2.02. 05На месте землетрясения в Индийском океане, которое привело к азиатскому цунами, образовался разлом в 1 тысячу километров, новые подземные то...

Камчатские вулканы посыпают окрестности пеплом и стряхивают

News image

Петропавловск-Камчатский, 4 июля. На Камчатке вулканы Шивелуч и Карымский продолжают выбрасывать из кратеров газ и пепел. Только за минувшие сутк...

Число жертв оползня на юге КНР может превысить 30 человек

News image

По меньшей мере 30 человек числятся пропавшими без вести в результате схода оползня в южно-китайской провинции Юньнань, сообщают местные СМИ со ссыл...

Число погибших от цунами приближается к 125 тысячам

News image

2004 Число погибших от землетрясения и цунами в зоне Индийского океана приближается к 125 000 человек. Об этом свидетельствуют официальные данные...

Оползни продолжают забирать жизни китайцев

News image

ПЕКИН, 13 августа. Количество погибших в результате схода оползней в провинции Ганьсу на северо-западе Китая увеличилось до 1144 человек. Как сообщи...