Природные катастрофы:

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 ...

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 США в 2000 году

News image

В декабрь 2000 г на США обрушились снегопады. Морозы в некоторых штатах США достигали от - 30 до - 50. В СШ...

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

Аренда земель сельхозназначения

Наверное, каждый житель нашей страны замечал, что за последние несколько лет агропромышленный рынок Украины развивался очень активными темпами. Этому способствовал высокий уровень потенциала отечественного аграрного сектора вместе с обостряющейся ситуацией ...

News image

Саженцы и автополив: где купить недорого?

Участок земли нуждается в поливе, это бесспорная истина. Иначе хорошего урожая и буйной растительности можно не ждать. Но поливать грунт – это долго и тяжело. Как же упростить эту процедуру?...

News image

Выбор хороших уголовных адвокатов по разумной ценовой п

Как правило, помощь специалистов из области юриспруденции подразумевают определенные финансовые ...

Выбор заслонок, датчика давления газа и котлов для отоп

Стоимость общей жилой площади квартиры или частного дома выступает, наверно, основным камнем преткновения для каждого ...

Вулканизм:

На Камчатке активизировался вулкан, сошел сель и начали

News image

Петропавловск-Камчатский, 13 мая. С вулкана Шивелуч сошел селевой поток в направлении автотрассы Мильково-Усть-Камчатск на Камчатке. Сообщений о пос...

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...

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...

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:

Землетрясение в Руанде - не менее 23 человек погибли

News image

3.02.08 Не менее 23 человек погибли, сотни ранены сегодня утром в результате землетрясения в Руанде, сообщает ИТАР-ТАСС. Согласно сообщениям из К...

Из-за землетрясения на АЭС Японии открылись бочки с радиоакт

News image

17.07.07 На крупнейшей в мире атомной электростанции Касивадзаки-Карива , которая в результате мощного землетрясения в понедельник была полностью о...

Финляндия предложила России двух специалистов по тушению лес

News image

Хельсинки, 12 августа. Финляндия готова направить в Россию двух специалистов по тушению лесных пожаров, а также техническую помощь в виде шлангов и ...

Япония снова пострадала от землетрясения

News image

За сообщением из раздела новостей сайта американской Геологической службы, в ночь на субботу, вблизи восточного побережья одного из островов Японии ...

В лесах Казахстана пылают пожары

News image

По последней предоставленной информации от пресс-службы МЧС Казахстана, в Павлодарской области многочисленные пожарные команды борются со стихией ог...

В Москву вернулся смог от пожаров

News image

Москва, 15 августа. В столице после небольшой передышки, причем в буквальном смысле слова, вновь нечем дышать. Вечером в столице опять появился смог...