Природные катастрофы:

Россия одна из наиболее пострадавших стран после природ

News image

На конференции ООН были рассмотрены итоги 2010 года, подведенные специализированным агентствам по мониторингу чрезвычайных ситуаций в мире. Озвучила доклад Margareta Wa...

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...

Влияние затмений на человека в 2009г.

News image

2009 год пережил 6 затмений, из которых 4 были лунными, а 2 солнечными. Прогнозы на 2009 делались разнообразные, опирались на ис...

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

Надежные депозиты в Универсал банке

Становясь пользователем услуг определенного банка нашей страны, многие заинтересованы в понимании, какие данные в конкретном учреждении являются защищенными банковской тайной. Что именно имеют право банковские учреждения передавать посторонним людям или ...

News image

Перевірка ставок по депозитах ощадніх рахунків в банках

В нинішньому світі  зустрічаються фінансові операції, які можуть робити виключно банківські установи. Серед них залучення у вклади грошових коштів від юридичних та фізичних осіб. Власне, саме завдяки існуванню депозитів банки ...

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 ...

Вулканизм:

Британские аэропорты «Хитроу» и «Гэтвик» закрыты из-за

News image

Лондон, 17 мая. Лондонские аэропорты «Хитроу» и «Гэтвик» будут закрыты, как и многие другие аэропорты в Великобритании, сообщила Национальная авиаци...

Эйяфьятлайокудль потух

News image

Рейкьявик, 13 июля. Извержение вулкана Эйяфьятлайокудль на юге Исландии, которое создало огромные проблемы для авиасообщения на европейском континен...

В Индонезии началось извержение вулкана

News image

Джакарта, 6 августа. Один из наиболее активных вулканов Индонезии, находящийся на одном из островов Сулавеси, начал извержение. Как передает ВВС, об...

Извержение вулканов в Эквадоре и Гватемале спровоцирова

News image

Кито, 29 мая. Тысячи человек были вынуждены покинуть свои дома в результате извержения вулканов в Эквадоре и Гватемале, сообщает ВВС. В Гватемале...

Авторизация



Хроника событий:

В Папуа-Новой Гвинее – опять землетрясения

News image

Москва, 21 июля. Два сильных землетрясения произошли сегодня в Папуа-Новой Гвинее, сообщают «Вести». Первый толчок был магнитудой 6,6, эпицентр н...

Землетрясение разрушило в Китае более двух тысяч домов

News image

22.07.07 Землетрясение, произошедшее на северо-западе Китая, разрушило 2100 домов, восемь тысяч человек остались без крова, сообщает агентство Синьх...

Огненная Сибирь

News image

Лето 2011 года выдалось по-настоящему жарким для Сибирского Федерального округа Российской Федерации с первого же месяца. Лесные пожары в Сибири тог...

В Чили произошло землетрясение силой около 6,5 баллов, о пос

News image

5.02.08 Землетрясение магнитудой около 6,5 по шкале Рихтера произошло в понедельник на севере Чили, передает РИА Новости . О жертвах и разрушениях ...

Миротворцы ООН отремонтировали главный мост на Гаити

News image

Порт-о-Пренс, 14 августа. Миротворцы из Организации Объединенных Наций отремонтировали главный мост на Гаити, соединяющий страну с соседней Доминика...

Жертвы лесных пожаров

News image

Жертвами лесных пожаров, например, в Воронежской области стали 10 человек. В той же Воронежской и Нижегородской областях сгорело 800 домов,10 челове...