Магазин

Календарь

Июль 2011
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Июн   Авг »
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

Книги катастроф

Численные методы прогноза перемещения тайфунов

Большинство численных методов прогноза перемещения тайфунов также основано на определении ведущего потока и смещении затем циклонического вихря в направлении этого потока с определенной скоростью.

Численные методы прогноза перемещения тайфунов развивались как советскими, так и зарубежными учеными. Для краткосрочного прогноза перемещения центров тайфунов использовались как одноуровенные, так и многоуровенные модели [41—43, 54, 55, 60, 64, 65, 67, 68]. Некоторыми исследователями для прогноза перемещения тайфунов использовались методы динамики твердого тела [38]. Большие исследования ведутся учеными в области моделирования тайфунов [10, 16].

Применение численных методов для прогноза движения тропических циклонов, имеющих большую концентрацию изобар (изогипс), представляет огромные трудности. В целях их устранения поле давления (геопотенциала) в области тайфуна обычно представляют аналитической функцией вида где Я, Я оо и Н0 — значения высоты изобарической поверхности в данной точке, на периферии тайфуна (на последней замкнутой изогипсе) и в центре вихря, г — расстояние от центра тайфуна до данной точки, а — эмпирический коэффициент.

Большинство авторов искусственно выделяют тайфун из общего потока и отдельно прогнозируют так называемое остаточное поле давления (без тайфуна), после чего указанный тайфун смещают в направлении вычисленного ведущего потока. Следует отметить, что разделение поля давления на две части является не вполне обоснованным. В системе общей циркуляции атмосферы тайфун играет такую же роль, как и внетропический циклон. При углублении или заполнении тайфуна характер циркуляции на высоте может резко измениться. В связи с этим численные модели, в которых циклон заменен вихрем, не меняющим интенсивности в течение периода прогнозирования, являются слишком грубыми.

Использование гидродинамических методов прогноза перемещения и эволюции тайфунов связано с целым рядом трудностей. Это, во-первых, слабая метеорологическая освещенность районов.

Тихого океана, во-вторых, недостаточная изученность взаимодействия океана и атмосферы, причин возникновения тайфунов, процессов перехода энергии из одного вида в другой в течение всего периода существования тайфуна.

Очень сложно проводить расчеты всех видов притока тепла в тайфунах, особенно притока тепла за счет фазовых превращений воды.

Для этого необходимо знать вертикальную структуру тайфуна и состояние поверхности океана.

Статистические методы прогноза перемещения тайфунов в какой-то мере лишены этих недостатков. Для них не обязательно хорошее знание физики исследуемого явления. Небольшая плотность метеорологических наблюдений над океаном не может служить серьезным препятствием. В этом методе можно использовать все достижения классической синоптики и результаты гидродинамической теории.

Как правило, гидродинамические методы прогноза перемещения тайфунов имеют удовлетворительные результаты на короткие промежутки времени (порядка 12—36 ч). На длительные сроки (2—3 суток и более) оправдываемость гидродинамических прогнозов резко падает и становится близкой к оправдываемое случайных прогнозов.

Статистические прогнозы с увеличением заблаговременности прогноза ухудшаются значительно медленнее, а в некоторых расчетных схемах, наоборот, происходит улучшение качества прогнозов.

В связи с этим, как правило, при прогнозе на 2—3 суток и более используются статистические методы, которые разработаны как в Советском Союзе, так и за рубежом [35, 36, 59, 69].

При определении весовых коэффициентов при предсказателях используется метод наименьших квадратов. Точность прогностических уравнений зависит главным образом от правильности выбора предсказателей и качества исходной информации.

Для прогноза перемещения тайфунов с малой заблаговременностью могут применяться синоптический, гидродинамический и статистический методы. В синоптическом и гидродинамическом методах при прогнозе перемещения тайфунов на 2—3 суток используется экстраполяция суточного прогноза на последующие 2 суток.

В основе статистического метода прогноза перемещения тайфунов лежит использование связей между будущим перемещением тайфунов и исходным, а также прошлым состоянием атмосферы и подстилающей поверхности над определенной территорией (масштабы которой зависят от заблаговременности прогноза) .

Весовые коэффициенты при предсказателях, или так называемые эмпирические функции влияния, находятся соответственно для срока, на который необходимо предсказать перемещение тайфунов.

К синоптико-статистическому методу прогноза перемещения тайфунов на 2—3 суток можно отнести так называемый метод аналогии. Суть данного метода заключается в подборе аналогичной синоптической ситуации по данным архивных материалов за прошлые годы. При этом аналогичность должна выявляться не только по внешним, но и по генетическим признакам. По выбранному аналогу дается прогноз перемещения на последующие 2—3 суток.

Для прогноза перемещения тайфунов на 2—3 суток по методу Н. И. Павлова [35, 36] используется подвижная система координат.

Линейные уравнения регрессии построены отдельно для составляющих перемещения тайфунов по меридиану и параллели.

В качестве предсказателей используется инерция (т. е. прошлое перемещение тайфуна), ведущий поток на уровне 700 мб и термическое поле ОТ шоо).

Несмотря на большое число исследований, в настоящее время не существует достаточно надежной методики прогноза эволюции тайфунов.

Сложнее всего обстоит дело с прогнозом давления в центре тайфуна в стадии его углубления.

В процессе углубления тайфунов большую роль играет горизонтальная адвекция тепла и холода. В тылу тайфуна осуществляется заток холодного воздуха из высоких широт в низкие. Приток тепла в область тайфуна связан с перемещением воздушных масс из экваториальных широт.

Эмпирически установлено, что кривая изменения давления в центре тайфуна во времени симметрична относительно момента наибольшей глубины тайфуна. Используя указанное свойство, можно по данным изменения давления в центре тайфуна в стадии его углубления дать прогноз давления в центре тайфуна в стадии заполнения.

Для аппроксимации кривой изменения давления в центре тайфуна можно использовать полиномы, тригонометрические и показательные функции. В частности, для прогноза изменения давления в центре тайфуна может быть использована формула, предложенная Н. И. Павловым: где р — прогностическое значение давления в центре тайфуна; ро — давление в центре тайфуна в начальный момент времени; pi — значение давления в тот момент времени, когда кривая изменения давления была еще параллельна оси абсцисс; Т — период, равный удвоенному промежутку времени от момента начала падения давления в центре тайфуна и до момента минимального давления.

Проверка формулы на материале 20 случаев показала, что средняя относительная ошибка прогноза давления в центре тайфуна на 1—4 суток составила 0,36—0,55.

Приведем пример прогноза эволюции тайфуна «Агнес» (август—сентябрь 1968 г.) на 1—3 суток.

По данным изменения давления в центре тайфуна от 9 ч. 30 августа до 21 ч 4 сентября мы имеем: pi = 985 мб (9 ч 30 августа), ?о = 900 мб (21 ч 3 сентября), Г=216 ч (36 шестичасовых промежутков времени). Подставляя эти исходные данные в формулу (4.8), получим прогноз давления в центре тайфуна на 21 ч 5, 6, 7 сентября 1970 г. (935, 936 и 982 мб). Фактическое давление для этих дат было следующее: 935, 955, 975 мб. Таким образом, ошибка прогноза давления «а 2—3 суток составила 7—8 мб.

Вы должны войти, чтобы комментировать.