Природные катастрофы:

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...

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...

Прогнозы для Кубани в декабре неутешительны

News image

Если верить статье опубликованной на сайте известной газеты «Аргументы и Факты», то в декабре месяце на Кубани могут произойти катастрофические и ...

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...

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

Куда сдавать макулатуру в городе Иваново: все правила и

В квартирах, офисах, школах, детских садах, государственных и частных компаниях, больницах и даже на заводах скапливаются залежи ненужной бумажной продукции. Их часто выкидывают в мусорное ведро с остальные отходами, что ...

News image

Недвижимость на озере Комо в Италии

На севере солнечной Италии размещена одна из самых красивых достопримечательностей страны, которой является чудо природы озеро Комо. Водоем длиной 27 км, который выглядит в форме перевернутой латинской буквы «Y», раскинулся ...

News image

Неотложные действия по уборке ртути

Множество людей по всему миру широко применяют ртуть в качестве определения симптомов простудных и других болезней. Не стоит напоминать, что благодаря своим свойствам, ртуть широко используется в соответствующих градусниках. Если ...

News image

Как окончательно очистить помещение от ртутных шариков

После того, как вы собрали всю ртуть в герметичную посуду, а также вынесли из комнаты все предметы, контактировавшие с ней, нужно приступить к окончательной уборке помещения....

Вулканизм:

Исландский вулкан успокоился

News image

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

Камчатка готовится отметить первый День вулкана

News image

Петропавловск-Камчатский, 4 августа. На Камчатке появился новый официальный праздник — День вулкана. В этом году он пройдёт 27—29 августа. Как со...

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...

Авторизация



Хроника событий:

У побережья Чили вновь зафиксированы подземные толчки

News image

Москва, 4 марта. Очередное землетрясение произошло в четверг недалеко от побережья Чили, магнитуда составила 6,1, сообщает РИА Новости со ссылкой на...

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...

На юге Британии произошло землетрясение - есть небольшие раз

News image

28.04.07 На юге Великобритании в субботу утром произошло небольшое землетрясение. Как передает британский телеканал Sky News со ссылкой на свидетель...

Землетрясение на западе Ирана: пострадали 35 человек

News image

7.03.07 Землетрясение магнитудой 4,8 баллов по шкале Рихтера произошло в среду в районе иранского города Даруд (западная провинция Лурестан). В резу...

Вулканы. Сибирские вулканы виновны в убийстве почти всей жиз

News image

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

Семь землетрясений произошло у берегов Камчатки

News image

Петропавловск-Камчатский, 31 июля. Семь землетрясений произошли за минувшие сутки в Тихом океане, у восточного побережья Камчатки, с интервалами от ...