Природные катастрофы:

Жара снова вернулась

News image

После того как в прошлом году была аномальная жара, большинство специалистов сделали прогнозы на этот год. В них говорилось, что по...

Предупрежден - значит, подготовлен и вооружен

News image

27 июля представители регионального Сибирского центра МЧС России проинформировали жителей Иркутской области о возможном возникновении чрезвычайной ситуации муниципального характера.  Согласно по...

Путин потребовал исключить повторения ситуации с ЧС 201

News image

Около триллиона российских рублей оценивается ущерб от стихии в 2010 году, такой итог был подведен в апреле 2010 года Мин...

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...

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

Почему стоит пройти обучение по охране труда в УПЦ "Про

Одним из самых распространенных учебно-производственных центров в Украине есть УПЦ "Профессиональная безопасность". В сфере образования "Профессиональная безопасность" осуществляет свою работу около 10 лет. За период работы УПЦ "Профессиональная безопасность" получил ...

News image

Доход от MDI содержащих утеплителей растет

  Выручка Huntsman от производства полиуретана выросла на 16%5,09 млрд долларов США в 2018 году с 4,40 млрд долларов США в 2017 году. Его прибыль в процентом выражении, налогообложение, износ и ...

Марафон букмекерских контор раскрыл некие тайны

Как и в практически любой компании мира, букмекерские конторы владеют своими собственными тонкостями заработка денег и работы. Известность всех схем каждому желающему сделала бы невозможным существование подобного рода бизнеса. Для ...

News image

Надежные депозиты в Универсал банке

Становясь пользователем услуг определенного банка нашей страны, многие заинтересованы в понимании, какие данные в конкретном учреждении являются защищенными банковской тайной. Что именно имеют право банковские учреждения передавать посторонним людям или ...

Вулканизм:

Британские аэропорты «Хитроу» и «Гэтвик» закрыты из-за

News image

Лондон, 17 мая. Лондонские аэропорты «Хитроу» и «Гэтвик» будут закрыты, как и многие другие аэропорты в Великобритании, сообщила Национальная авиаци...

Германия может вновь закрыть свое воздушное пространств

News image

Берлин, 16 мая. Германия может вновь закрыть свое воздушное пространство из-за извержения вулкана Эйяфьяйтлайокудль в Исландии, сообщает AFP со ссыл...

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...

Ученых государственного университета штата Орегон обрад

News image

Ученые государственного американского университета штата Орегон сообщили журналистам радостную новость – извержения вулканов можно будет предсказать...

Авторизация



Хроника событий:

Глобальное потепление: Британия станет Норвегией

News image

Представители Всемирной метеорологической организации заявили, что тенденция к глобальному потеплению на планете подтверждается. Это заявление было ...

На севере Индии 18 детей погибли в результате схода оползня

News image

Восьмерым школьникам удалось спастись. В горном районе на севере Индии на школу сошел оползень, в результате чего погибли, по меньшей мере, 18 де...

Природные пожары в Башкирии

News image

За второе августа возникло 9 лесных пожаров в Башкирии, два из которых – в городе Уфе. Пострадавших от огня не было. А вот за 3-е августа ознаменов...

МЧС: из-за потепления климата количество природных катаклизм

News image

27.12.06 За последние 10 лет в результате потепления климата число природных чрезвычайных ситуаций в России увеличилось более чем в два раза. Об это...

Виды лесных пожаров

News image

В основном пожары разделяются на верховые, почвенные и низовые. Если возник низовой пожар, то это означает, что горит сама подстилка, то есть трава...

Очередное землетрясение произошло у берегов Индонезии

News image

Джакарта, 14 марта. Сильное землетрясение произошло у берегов Индонезии, передает «Эхо Москвы». Его магнитуда - 6,4 десятых. Подземные толчки был...