Природные катастрофы:

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...

Снегопады

News image

Снег (а вдруг кто-то не видел!) - твёрдые атмосферные осадки, выпадающие из облаков в виде снежинок - снежных (ледяных) кристаллов, оч...

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...

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

Какая стоимость обучения по пожарке в центре?

Одним из самых распространенных образовательных учреждений в Украине является центр "Профессиональная безопасность". Прекрасный профессионализм учебного центра, подтвержден долгим опытом работы в сфере ...

News image

Страхование для поездки за границу: что следует помнить

Планирование долгожданного отпуска, как правило, полно забот, которые заключаются в непосредственно подборе нужного места для восстановления и отеля, подборе самого тура и подготовке к поездке. Поездка будет куда приятнее, если ...

News image

Где найти доставку здорового питания

Привезти на дом сегодня возможно не только пиццу или бургеры, но и изысканные блюда из ресторана здоровой еды, которые вам нравится. Просто составьте свой завтрак, обед или ужин, сформируйте меню ...

News image

Базы отдыха в Карпатах и особенности горного отпуска

Невероятные горы всегда ассоциировались с невероятными пейзажами и прекрасным воздухом. Украинские Карпаты влекут к себе гостей со всего мира благодаря особой природе, натуральным источникам минеральных вод и прекрасно развитой туристической ...

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...

Исландский вулкан продолжает «коптить» небо Европы

News image

Лондон, 9 мая. Новое облако пепла от исландского вулкана вызвало очередные сбои в воздушном движении в небе над Европой, сообщает BBC. В частност...

Некоторые британские аэропорты возобновляют полеты

News image

Лондон, 17 мая. Аэропорты Манчестера, Ливерпуля, Лидса и Прествика вновь открываются для полетов. Как сообщает Guardian, часть лондонских аэропортов...

Извержение вулканов в Эквадоре и Гватемале спровоцирова

News image

Кито, 29 мая. Тысячи человек были вынуждены покинуть свои дома в результате извержения вулканов в Эквадоре и Гватемале, сообщает ВВС. В Гватемале...

Авторизация



Хроника событий:

В Папуа-Новой Гвинее произошло землетрясение силой 7,3 балла

News image

9.09.05 В Папуа-Новой Гвинее произошло сильное землетрясение магнитудой 7,3 по шкале Рихтера. Как сообщили РИА Новости в обсерватории Гонконга,...

На юго-западе Китая 500 человек заблокированы из-за схода оп

News image

Многие палаточные лагеря, где укрылись те, кто лишился крова, оказались затоплены. Катастрофически не хватает питьевой воды. Сообщается о впышках ди...

Огненная Сибирь

News image

Лето 2011 года выдалось по-настоящему жарким для Сибирского Федерального округа Российской Федерации с первого же месяца. Лесные пожары в Сибири т...

Сильное землетрясение в Афинах - данных о жертвах нет

News image

6.01.08Сила землетрясения в Греции составила более 6,5 балла по шкале Рихтера, эпицентр находился на большой глубине, заявил Афинскому агентству нов...

Угроза цунами на Камчатке снята

News image

Петропавловск-Камчатский, 28 февраля. Цунами от мощнейшего землетрясения в Чили не привело к каким-либо существенным повреждениям на территории Росс...

Лесные пожары России испортили воздух в Финляндии

News image

Хельсинки, 8 августа. Дым от лесных пожаров в России долетел до Южной Финляндии, передает YLE. Распространившееся в юго-восточной Финляндии облак...