Природные катастрофы:

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...

Влияние затмений на человека в 2009г.

News image

2009 год пережил 6 затмений, из которых 4 были лунными, а 2 солнечными. Прогнозы на 2009 делались разнообразные, опирались на ис...

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...

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

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

Если разбить градусник - что будет?

Чрезвычайно ядовитая ртуть широко применяется как в медицинской отрасли, так и в быту большинства семей. Речь идет о прекрасно знакомым каждому, кто хоть раз болел простудой, ртутных градусниках. Поврежденный ртутный ...

News image

Уборка ртути: что и как делать

В быту и медицине в нашей стране и за ее пределами наиболее часто используются устройства с добавлением ядовитой ртути. Речь идет о прекрасно известных всем ртутных градусниках. Опасность отравления р...

News image

Как не надышаться ртути из разбитого термометра

Множество людей в нашей стране и не только используют ртуть в качестве определения симптомов простуды или подобных недугов. Наиболее широко применяемым устройством с ртутью является знакомый всем градусник. Опасность отравления ...

Вулканизм:

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...

В Индонезии началось извержение вулкана

News image

Джакарта, 6 августа. Один из наиболее активных вулканов Индонезии, находящийся на одном из островов Сулавеси, начал извержение. Как передает ВВС, об...

Исландский вулкан успокоился

News image

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

Воздушное пространство Великобритании может быть вновь

News image

Лондон, 15 мая. Воздушное пространство Великобритании может быть вновь закрыто из-за продолжающегося извержения вулкана в Исландии, сообщает ВВС со ...

Авторизация



Хроника событий:

Один человек погиб, свыше тысячи жилых домов повреждены в Ки

News image

10.01.07 Один человек погиб, четверо госпитализированы в результате землетрясения, которое произошло в ночь на 9 января в в Баткенской области Кирги...

В Миннесоте из-за молнии начался большой пожар

News image

Примерно месяц назад в Миннесоте начался крупный лесной пожар из-за удара молнии. Так вот, на протяжении нескольких дней он смог достичь просто неб...

Пожары в Ленобласти: август будет горячим

News image

В Ленинградской области ежедневно фиксируется до 10 природных пожаров. Так, в ночь с 8 на 9 августа возникло шесть очагов возгораний. Все они были п...

К каким последствиям подвергают пожары жителей России: в зем

News image

Порой последствия лесных пожаров могут на самом деле нас устрашать. Теперь сотрудникам Рослесхоза потребуется убрать трупы мертвых животных, которые...

Две деревни сгорели в Нижегородской области от лесных пожаро

News image

30-го июля лесные пожары в Нижегородской области практически уничтожили два населенных пункта, а также пострадало еще три. В результате действия сти...

Новые оползни

News image

В Китае проливные дожди могут сорвать спасательные работы в провинции Ганьсу. Там число погибших в результате оползней превышает тысячу человек, сот...