Природные катастрофы:

Японские землетрясения сместили земную ось

News image

Землетрясение, зафиксированное в Японии весной этого года, сместило собственную ось Земли на целых 17 сантиметров, что сократило продолжительность суто...

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...

События прошлого в сравнении с настоящим

News image

Современные средства массовой информации, спекулируя природными катаклизмами, рисует картинки страшного апокалипсиса, в то время как в прошлом имели мест...

ВОСПОМИНАНИЯ ОБ АШХАБАДСКОМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИИ 1948 ГОДА

News image

Страшная ночь 1948 года Первый страшный толчок был во втором часу ночи. Второй последовал в 6 часов утра, третий — в 10...

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

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

Одежда для врачей

Правильное первое впечатление всегда создает профессиональная одежда человека. Не являются исключением и врачи. И для этого необходимо с умом отнестись к выбору врачебной формы. Пациент составляет первое впечатление именно по ...

News image

Купить мангал

Еда, которая умело приготовлена на костре, обязательно будет иметь свой собственный неповторимый вкус, делающий еду более аппетитной. А от аромата еды, особенно пропитанной дымком, можно испытать такое наслаждение, что любое ...

News image

Хороший стоматолог и коррекция прикуса у детей

Улыбка на миллион добавляет уверенности, что немаловажно. Сегодня проблем с ротовой полостью много, и их довольно непросто прогнать. Лучше заранее позаботиться о профилактике болезни, чем потом переходить к не самому ...

Вулканизм:

Исландский вулкан вновь заявил о себе, но аэропорты пок

News image

Рейкьявик, 11 мая. Исландский вулкан вновь заявил о себе, сообщает «Российская газета». Выброс нового облака пепла заставил отменить в Европе поч...

Ученых государственного университета штата Орегон обрад

News image

Ученые государственного американского университета штата Орегон сообщили журналистам радостную новость – извержения вулканов можно будет предсказа...

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...

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...

Авторизация



Хроника событий:

БОЛЕЕ ТЫСЯЧИ ЧЕЛОВЕК СТАЛИ ЖЕРТВАМИ ОПОЛЗНЕЙ В КИТАЕ

News image

На северо-западе Китая в результате схода оползней в провинции Ганьсу погибли 1144 человек. Спасатели продолжают поиск еще 600 пропавших без вести. ...

Энергетики наладили работу ЛЭП на Северо-Западе

News image

Санкт-Петербург, 16 августа. Специалисты ОАО «ФСК ЕЭС» восстановили штатную  работу всех линий  электропередачи, отключенных  в результате воскресно...

На Тихоокеанском побережье России за минувшие сутки произошл

News image

Петропавловск-Камчатский, 19 мая. На Тихоокеанском побережье России за минувшие сутки произошло пять землетрясений, сообщают «Вести». В Охотском ...

Облако вулканического пепла перемещается по направлению к Ир

News image

Дублин, 16 мая. Ирландия присоединится к ряду европейских стран, готовящихся вновь перекрыть воздушное пространство из-за продолжающегося извержения...

Количество погибших при землетрясении в Иране достигло 790 ч

News image

23.02.05Число жертв случившегося во вторник разрушительного землетрясения в Иране в районе населенного пункта Заранд в юго-восточной провинции Керма...

Во Франции и Швейцарии произошли землетрясения

News image

12.05.05 Два землетрясения произошли минувшей ночью во Франции и в Швейцарии. Как сообщает агентство France Press со ссылкой на научную обсерваторию...