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...

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 ...

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 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

На какие нюансы обращать внимание при подборе хостинга

На данный момент веб-ресурс – это важный инструмент для того, чтобы сделать бизнес конкурентным и привлечь непрерывный приток вероятных потребителей и партнеров. Следовательно, он должен функционировать хорошо и без перебоев, ...

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

Опасность ртути, как избежать

В медицинской отрасли в нашей стране и за ее пределами наиболее часто применяются специальные устройства с добавлением ядовитой ртути. Говорится о прекрасно известных всем градусниках с ртутью. Отравление ртутью от ра...

Вулканизм:

Вулканы. Геологи назвали самый опасный вулкан в мире

News image

Профессор Римского университета (Universita degli Studi di Roma) Франко Барбери (Franco Barberi), выступая на 32-м Международном геологическом конгр...

Вулканы. Сибирские вулканы виновны в убийстве почти все

News image

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

Finnair компенсирует клиентам убытки, связанные с извер

News image

Хельсинки, 18 июня. Финская национальная авиакомпания Finnair компенсирует своим клиентам дополнительные гостиничные расходы, вызванные задержкой по...

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...

Авторизация



Хроника событий:

Лесные пожары и борьба с ними

News image

Зачастую лесные пожары возникают по вине безрассудных действий человека. Удар молнии или другие природные причины довольно редко становятся истинной...

Правительство Ленобласти советует прятаться от урагана в под

News image

Санкт-Петербург, 17 августа. Правительство Ленинградской области обращает внимание жителей региона и отдыхающих на возможность негативных погодных я...

Оползень накрыл более 500 человек на юго-западе Китая

News image

Мощные селевые потоки на юго-западе Китая унесли жизни по меньшей мере пяти человек, судьба еще 500 жителей неизвестна. По последним данным, от с...

Воздушное пространство Великобритании может быть вновь закры

News image

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

В Мордовии целые деревни поглотил огонь

News image

Из-за аномальной жары и беспечности людей в центральных регионах России появилось большое количество пожаров. В Нижегородской, Ивановской, Московско...

В Венгрии вблизи столицы произошло землетрясение силой 4 бал

News image

31.12.06 Землетрясение магнитудой 4,1 балла по шкале Рихтера произошло сегодня во второй половине дня в районе венгерской столицы. Эпицентр землетря...