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 гово...

Россия одна из наиболее пострадавших стран после природ

News image

На конференции ООН были рассмотрены итоги 2010 года, подведенные специализированным агентствам по мониторингу чрезвычайных ситуаций в мире. Озвучила доклад Margareta Wa...

Извержение вулкана Безымянный в марте 1956 г. (Россия)

News image

Вулкан Безымянный - находится в центральной части Ключевской группы к юго-западу от вулкана Ключевского. Представляет собой несколько удлиненный в широтном направлении ма...

Снегопад и лавина в Австрии в 1954 г

News image

11 января 1954 г. на деревню Блонс недалеко от перевала Аргберг, Австрия сошли две лавины: первая в 8 ч 35 ми...

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

Инновационная ЦСП

Такой строительный материал является инновационным. Такие плиты долговечные, влагостойкие и прочные. Судя по названию материал изготавливается из древесной стружки и цемента. Плита не поддерживает горение, древесная стружка спрессовывается в процессе ...

News image

Выбираем языковую школу для подростка

Если вы хотите, чтобы ваш ребенок развивал навыки живого общения и свободно разговаривал на английском, отличным выбором окажутся групповые занятия. В группе ребенок научится слышать чужую речь и отмечать допущенные ...

News image

Что такое трансфер

Пассажирские перевозки превратились в проблему только для тех людей, которые впервые с этим сталкиваются. Но этот вопрос решается ...

News image

Выбираем место в самолете

По традиции самые комфортные места в самолете это в первых ...

Вулканизм:

В Исландии может начаться очередное извержение вулкана

News image

Лондон, 30 мая. Специалисты британского Института изучения природных катастроф предупредили о возможном скором начале извержения. По их словам, в по...

На Камчатке Ключевская сопка выкинула лавовый поток

News image

Петропавловск-Камчатский, 16 июня. Лавовый поток протяженностью более 2 км отмечен на юго-западном склоне вулкана Ключевская сопка на Камчатке. О...

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...

Англия частично закрывает свои аэропорты из-за вулканич

News image

Лондон, 16 мая. Из-за нового облака вулканического пепла идущего из Исландии, Великобритания частично закрыла свое воздушное пространство. Авиарейсы...

Авторизация



Хроника событий:

Прибывшие для оказания помощи в Турцию специалисты пострадал

News image

Очередное землетрясение настигло Турцию 9 ноября нынешнего года, в результате, которого пострадало большое количество людей, которые находились под ...

На юго-востоке Ирана произошло землетрясение

News image

11.12.05 На юго-востоке Ирана произошло землетрясение. Сила подземных толчков была немногим меньше пяти баллов по шкале Рихтера

Два землетрясения прокатились по берегам Сулавеси

News image

Джакарта, 16 июня. Два землетрясения - магнитудой 5,5 и 5,3 - произошли сегодня утром на востоке Индонезии, в районе острова Сулавеси. Как передает ...

Правительство Ленобласти советует прятаться от урагана в под

News image

Санкт-Петербург, 17 августа. Правительство Ленинградской области обращает внимание жителей региона и отдыхающих на возможность негативных погодных я...

История четвертичного оледенения

News image

Геофизическим процессом огромного масштаба, начавшимся примерно 3 миллиона лет назад, является планетарное оледенение. Периоды сильного похолодания ...

На северо-западе России обесточены 1490 населенных пунктов -

News image

Москва, 16 августа. В ночь на понедельник по поручению премьера Владимира Путина состоялось заседание Правительственной комиссии по предупреждению и...