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...

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...

Природа преподносит Китаю много испытаний

News image

По сообщению министра земли и природных ресурсов КНР, природных катаклизмов в Китае за шесть месяцев 2010 года было больше в 10...

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 ...

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

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

Как убрать ртутные шарики без последствий для здоровья

В быту и медицине в нашей стране и за ее пределами широко применяются специальные устройства с опасной ртутью. Говорится о хорошо знакомым каждому, кто хоть раз болел простудой, ртутных градусниках. ...

News image

Пары ртути: как их избежать?

В числе самых ядовитых и активных элементов таблицы Менделеева, который используется особо активно, является ртуть. Это ртутные градусники, которые при болезни применяли, скорей всего, абсолютно все. В том случае, если ...

News image

Разбился градусник или термометр, что делать?

В быту и медицине по всему миру наиболее часто применяются специальные устройства с добавлением ядовитой ртути. Говорится о прекрасно знакомым всем градусниках с ртутью. Опасность симптомов отравления ртутью довольно серьезна, ...

Вулканизм:

Исландский вулкан вновь парализовал воздушное движение

News image

Лондон, 16 мая. Британское управление гражданской авиации запретило полеты над рядом областей Северной Ирландии из-за облака вулканического пепла из...

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...

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...

Вулканы Камчатки соревнуются в дальности выброса пепла

News image

Петропавловск-Камчатский, 27 мая. На Камчатке вулкан Шивелуч выбросил пепел на высоту 4,5 километра над уровнем моря. Опасности для близлежащих насе...

Авторизация



Хроника событий:

Благодаря таянию Антарктида растёт!

News image

Антарктика может терять ледовые поля, но зато она растёт в толщину - полагают авторы нового исследования (фото с сайта rbak.demon.nl). Дилан Пауэ...

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 ...

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...

В Иркутской области вводили режим ЧС из-за лесных пожаров

News image

Совсем недавно все узнали о том, что в Иркутске происходили достаточно мощные лесные пожары. Также необходимо отметить, что это очень негативно по...

Землетрясение на западе Ирана: пострадали 35 человек

News image

7.03.07 Землетрясение магнитудой 4,8 баллов по шкале Рихтера произошло в среду в районе иранского города Даруд (западная провинция Лурестан). В резу...

Ураган в Ленобласти остановил поезда и обесточил дома

News image

Не успела Ленинградская область оправиться от июльского урагана, как регион вновь оказался под ударом стихии. Несколько районов остались без электро...