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...

Мексика в снегу

News image

В уходящем году катаклизмы природы поразили Мексику, за последнюю неделю в Центральной Америке вдруг стало очень холодно. Погодные условия с по...

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...

Гражданская защита в чрезвычайных ситуациях

News image

В мире происходит множество чрезвычайных ситуаций и стихийных бедствий, где больше всех страдает человек. Чрезвычайные ситуации мирного времени могут иметь дл...

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

Что важно знать, чтобы купить колеса 195/65 r15 gislave

Когда средняя температура воздуха перевалила за 5 градусов по Цельсию, автомобильную резину следует заменить на более подходящую зимнюю. Специалисты рекомендуют это делать заблаговременно. Если в гараже уже ждет заранее купленный ...

News image

Почему продвижение свадебного фотографа может стоить ра

Внушительное количество различных фотографов в современном мире предоставляет шанс подобрать максимально актуальные варианты по приемлемым финансовым возможностям. Подробная информация о фотографах общедоступна в Интернете. Можно просто поискать наиболее приемлемый вариант ...

News image

Почему стоит пройти обучение по охране труда в УПЦ "Про

Одним из самых распространенных учебно-производственных центров в Украине есть УПЦ "Профессиональная безопасность". В сфере образования "Профессиональная безопасность" осуществляет свою работу около 10 лет. За период работы УПЦ "Профессиональная безопасность" получил ...

Марафон букмекерских контор раскрыл некие тайны

Как и в практически любой компании мира, букмекерские конторы владеют своими собственными тонкостями заработка денег и работы. Известность всех схем каждому желающему сделала бы невозможным существование подобного рода бизнеса. Для ...

Вулканизм:

На Камчатке вулкан Шивелуч выбросил столб пепла на 6,5

News image

Петропавловск-Камчатский, 29 июля. Вулкан Шивелуч, извергающийся на Камчатке, выбросил несколько столбов пепла с газом на высоту до 6,5 тыс. метров ...

В Великобритании начали действовать новые правила безоп

News image

Лондон, 18 мая. В Великобритании утверждены новые правила безопасности полетов. Они позволяют минимизировать перебои в авиасообщении из-за вулканиче...

Из-за вулкана закрываются голландские аэропорты

News image

Амстердам, 17 мая. Облако вулканического пепла из Исландии привело к закрытию аэропортов Амстердама и Роттердама, заявили представители голландских ...

В Европе вновь отменены сотни авиарейсов из-за исландск

News image

Москва, 18 мая. Из-за извержения исландского вулкана в Европе вновь отменены сотни авиарейсов, преимущественно в Великобританию и Ирландию. Как сооб...

Авторизация



Хроника событий:

История четвертичного оледенения

News image

Геофизическим процессом огромного масштаба, начавшимся примерно 3 миллиона лет назад, является планетарное оледенение. Периоды сильного похолодания ...

Облако вулканического пепла покидает Европу

News image

Москва, 12 мая. Облако вулканического пепла от извержения исландского вулкана в среду постепенно будет покидать небо Европы, в 22.00 МСК останется т...

В Гайнском районе образовалась тяжелая ситуация, и там была

News image

На сей момент абсолютно все выпуски новостей начинаются именно с лесных пожаров. Все говорят о Нижнем Новгороде, Воронеже, ну а что насчет того, что...

Мощное землетрясение в Иране: не менее 70 погибших, около 10

News image

31.03.06В западной иранской провинции Лорестан в пятницу утром произошло мощное землетрясение. В результате стихии не менее 70 человек погибли, окол...

Землетрясения в Новой Зеландии - 1 погибший, 11 ранены

News image

21.12.07В Новой Зеландии в четверг произошла серия землетрясений. Из района, пострадавшего от бедствия, поступают сообщения о разрушениях зданий и с...

Лесные пожары в летний период 2011 года

News image

Ситуация с лесными пожарами уже в мае 2011 года была сложной. Так как в течение лета предпринималось множество мероприятий по предупреждению лесных ...