[ На главную ] -- [ Список участников ] -- [ Правила форума ] -- [ Зарегистрироваться ]

модель циклогенеза

  Вход на форум   логин       пароль   Забыли пароль? Регистрация
On-line:  

Раздел: 
Форум кафедры метеорологии МГУ / Метеорологические вопросы / модель циклогенеза

Страницы: 1  ответить новая тема

Автор Сообщение

Группа: Участники
Сообщений: 9 		Добавлено: 27-11-2006 15:06
Transactions (Doklady) of the Russian Academy of Sciences/Earth Science Section Vol. 411, No. 8, 2006
Mechanism of the Appearance of a Large-Scale Vortex in the Troposphere above a Nonuniformly Heated Surface

Выявлен возможный механизм зарождения циклона в земной тропосфере над поверхностью океана с помощью численного моделирования. Расчеты по трехмерной нестационарной модели нижней атмосферы показали, что при возникновении на поверхности океана вытянутой с запада на восток полосы теплой воды, окруженной более холодными водами, первоначально покоящиеся воздушные массы приходят в движение и начинают вращаться вокруг вертикальной оси, находящейся вблизи центра полосы теплой воды.
Для исследования механизмов формирования крупномасштабного вихря над поверхностью океана была разработана трехмерная нестационарная модель циркуляции атмосферы в области, которая является частью сферического слоя над ограниченным регионом земного шара и имеет размеры по высоте от 0 до 15 км, а по долготе и широте 12°. В уравнении теплового баланса созданной модели учитываются процессы нагрева-охлаждения воздуха за счет поглощения-испускания инфракрасного излучения, а также за счет фазовых переходов водяного пара в микрокапли воды и частицы льда. Разработанная модель отличается от других существующих моделей циркуляции атмосферы тем, что в ней вертикальная скорость газа находится не из условия гидростатического равновесия, а путем численного решения полного уравнения движения для вертикальной составляющей скорости без пренебрежения какими-либо членами.
Расчеты показали, что необходимым условием для формирования циклона является нахождение теплых и полностью насыщенных паром масс воздуха в тропосфере над достаточно удаленной от экватора и достаточно вытянутой с запада на восток полосой теплой воды на поверхности океана, окруженной более холодными водами. Горизонтальные размеры области, занятой этими воздушными массами, должны быть не менее нескольких сотен километров. Механизм образования циклона в неподвижных воздушных массах заключается в следующем. Из-за потерь энергии за счет теплового излучения воздух в нижней тропосфере вне теплой полосы охлаждается, его давление уменьшается, и в результате начинает опускаться воздух с вышележащих слоев. Над полосой воздух наоборот нагревается за счет поглощения теплового излучения поверхности, что приводит к возникновению восходящего течения. Эти процессы приводят к образованию горизонтального течения, в котором в нижней тропосфере меридиональная компонента скорости ветра севернее полосы направлена на юг, а южнее полосы направлена на север. В верхней тропосфере эта компонента направлена от центра полосы. Если горизонтальные размеры этого течения и скорость ветра в нем достаточно велики, то в нижней тропосфере действие силы Кориолиса северней полосы заворачивает течение на запад, а южнее полосы заворачивает течение на восток. Это приводит к закручиванию течения и формированию циклонического вихря с вертикальной осью, находящейся вблизи центра полосы теплой воды. Менее чем за 2 суток, трансверсальная скорость может возрасти от 0 до более чем 13 м/с, на расстояниях от оси вихря порядка 180 км.


AiRep: NC.

Группа: Участники
Сообщений: 367
 Добавлено: 27-11-2006 19:45
Любопытно. Теплая полоса, понятно, воспроизводит теплое течение, например, Гольфстрим. И сначала на ее границах возникает нечто вроде бризовых циркуляций, правда, другого масштаба, которые отклоняются затем силой Кориолиса.
Единственное, что мне "режет слух", как имеющему некоторый опыт работы с мезомасштабными моделями (а авторы использовали именно мезомасштабную модель), это утверждение об уникальности использования полного уравнения для вертикальной скорости. Сейчас почти во всех подобных моделях используется полное уравнение.
А кто, кстати, автор(ы) этой работы?

Группа: Участники
Сообщений: 9 		Добавлено: 28-11-2006 14:50
А кто, кстати, автор(ы) этой работы?

O. M. Belotserkovskiia, I. V. Mingalev, V. S. Mingalev,
O. V. Mingalev, and A. M. Oparina
Мне здесь режет слух не только "уникальность использования полного уравнения...", но предварительно хотелось услышать мнение "со стороны" , хотя, конечно же, лучше обсуждать всю статью, чем ее аннотацию.

Группа: Участники
Сообщений: 367
 Добавлено: 28-11-2006 15:08
Авторы, как я понимаю, являются скорее гидродинамиками, чем метеорологами. А метеорологами давно известно, что циклогенез
в Северной Атлантике связан с бароклинностью, вызванной теплым Гольфстримом. Поэтому выражение "выявлен возможный механизм" может оказаться "наконец-то изобретен велосипед" :)
Механизм появления атмосферной циркуляции на границе водных масс с разными температурами объясняется в такой манере, как будто авторы не читали учебников по метеорологии :) Или они предполагают, что их не читали читатели. А на самом деле, это типичный механизм бароклинности, бризовый механизм, муссонный, или механизм естественной конвекции - как хотите :)
Хотя согласен с FiRep, что лучше прочитать всю статью полностью, чтобы делать заключения. На это я бы без сомнения потратил время, если бы не занятость :(

Группа: Участники
Сообщений: 9 		Добавлено: 28-11-2006 19:14
Речь идет, насколько я вижу из рисунка, о субтропической зоне (не севернее 35 с.ш.). Мне также сказали, что на представлении результатов авторы пытались применить свою теорию к...возникновению тропических циклонов.
Я постараюсь добыть текст статьи - прочтите хотя бы из любопытства.
Работа выполнена, как Вы правильно предположили, НЕ метеорологами и в учреждениях далеких от метеорологии (Мингалевы, например, из Полярного геофизического института, кроме того,как написано в отчете, "работа выполнена вместе с сотрудниками Института автоматизации проектирования РАН (Москва)").
В том же Полярном геофизическом инст. результат выдвинут в число важнейших результатов завершенных в 2006 году фундаментальных исследований. Более того, авторы подчеркнули, что Успешное численное моделирование начальной фазы возникновения циклона проведено впервые в мировой практике

Группа: Участники
Сообщений: 367
 Добавлено: 29-11-2006 09:55
Гм.. теперь Вы меня похоже действительно заинтересовали :)
Особенно насчет "впервые в мировой практике".
Мне почему-то кажется, что начальная фаза циклогенеза уже давно моделируется оперативными моделями прогноза погоды

Группа: Участники
Сообщений: 9 		Добавлено: 29-11-2006 16:20
Статьи пока не получил, но вот другая цитата Мингалевых из промежуточного отчета ПГИ за 2006 год (уже другая работа):
"Моделирование установившейся планетарной циркуляции нижней и средней атмосферы при заданном тепловом режиме с учетом несферичности земной поверхности в разные сезоны.
Воссоздана при помощи численных расчетов глобальная крупномасштабная циркуляция нижней и средней атмосферы Земли не только в летних и зимних условиях, но и в переходные от лета к зиме и от зимы к лету периоды. Глобальные распределения нейтрального ветра в пределах высот от 0 до 120 км, рассчитываемые методом установления при помощи учитывающей несферичность земной поверхности численной трехмерной модели горизонтального и вертикального ветра, были получены при использовании различных планетарных распределений температуры, заданных по эмпирической модели NRLMSISE-00 для четырех разных дней, относящихся к лету, осени, зиме и весне (16 июля, 16 октября, 16 января и 16 апреля). Результаты расчетов показали, что на уровнях стратосферы и мезосферы для условий, когда в северном полушарии лето и зима, формируются циркумполярные вихри в северном и южном полушариях. В июле в северном полушарии формируется циркумполярный антициклон, а в южном полушарии – циркумполярный циклон. При переходе от лета к зиме к середине октября в северном полушарии уже успевает сформироваться слабый циклон, который значительно усиливается к зиме, а в южном полушарии в стратосфере еще продолжает существовать летний циклон, в то время как в мезосфере уже сформировывается слабый антициклон, который к зиме значительно усиливается и распространяется на более низкие высоты. В январе в северном полушарии набирает силу циркумполярный циклон, а в южном полушарии - циркумполярный антициклон. При переходе от зимы к лету к середине апреля в северном полушарии еще продолжает сохраняться ослабевший зимний циклон, а в южном полушарии уже успевает произойти перестройка и сформироваться слабый циклон, который к лету значительно усиливается. В верхней тропосфере во все сезоны и в северном, и в южном полушариях, как показывают расчеты, должны иметь место циркумполярные циклоны.

Группа: Участники
Сообщений: 9 		Добавлено: 30-11-2006 09:45
"Любопытные" даже формулировки тем (куда там ГМЦ!):
ПЛАН НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ на 2007 г.
Сектора вычислительного эксперимента ( № 503 ) ПГИ КНЦ РАН
Краткое содержание этапов
исследований в 2007 г.
1. Исследование процесса перестройки трехмерной планетарной циркуляции нижней и средней атмосферы в период, когда в северном полушарии происходит переход от лета к зиме.
2. Исследование начальной фазы зарождения циклона в земной тропосфере при помощи регионального варианта трехмерной нестационарной модели нижней атмосферы.
....

Группа: Администраторы
Сообщений: 357
 Добавлено: 01-12-2006 09:14
Интересно, а в приведенных работах имеются ссылки на публикации метеорологов в этой области ? Ведь действительно, то, что представлено здесь, звучит, как изобретение велосипеда. Возможно, самая изюминка авторов зарыта где-то глубже?

Группа: Участники
Сообщений: 9 		Добавлено: 01-12-2006 14:03
Интересно, а в приведенных работах имеются ссылки на публикации метеорологов в этой области ? Ведь действительно, то, что представлено здесь, звучит, как изобретение велосипеда. Возможно, самая изюминка авторов зарыта где-то глубже?

У меня приятель работает в ПГИ, я у него в гостях, отсюда, собственно, и информация. Есть такая вот статья на англ. языке:
Simulation of circumpolar vortex flows in the lower and middle atmosphere for July conditions
http://192.168.0.1/seminar/archive/2003/Proceeding/6_atm/Mingalev.pdf

On the influence of the Earth’s rotation on the formation of the planetary circulation of the lower and middle atmosphere
http://192.168.0.1/seminar/archive/2004/Proceedings/6_atmosphere/IVming04.pdf

Группа: Участники
Сообщений: 9 		Добавлено: 01-12-2006 16:18
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2006, том 410, М 6, с. 816-820 ГЕОФИЗИКА О МЕХАНИЗМЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ КРУПНОМАСШТАБНОГО ВИХРЯ В ТРОПОСФЕРЕ НАД НЕРАВНОМЕРНО НАГРЕТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
2006 г. Академик О. М. Белоцерковский, И. В. Мингалев, В. С. Мингалев,
О. В. Мингалев, А. М. Опарин

Некоторое время будет доступно по адресу:
ftp://pgi.kolasc.net.ru/Demin/DAN.djvu
размер 108 Кб, формат DjVu

Механизм образования циклона в неподвижных воздушных массах заключается в следующем. Из-за потерь энергии за счет теплового излучения воздух в нижней тропосфере вне теплой полосы охлаждается, его давление уменьшается, и в результате начинает опускаться воздух с вышележащих слоев. Над полосой воздух, наоборот, нагревается за счет поглощения теплового излучения поверхности, что приводит к возникновению восходящего течения. Эти процессы приводят к образованию горизонтального течения, в котором в нижней тропосфере меридиональная компонента скорости ветра севернее полосы направлена на юг, а южнее полосы направлена на север. В верхней тропосфере эта компонента направлена от центра полосы. Если горизонтальные размеры этого течения и скорость ветра в нем достаточно велики, то в нижней тропосфере действие силы Кориолиса северней полосы заворачивает течение на запад, а южнее полосы - на восток. Это приводит к закручиванию течения и формированию циклонического вихря с вертикальной осью, находящейся вблизи центра полосы теплой воды. Менее чем за 2 суток трансверсальная скорость может возрасти от 0 до более чем 13 м/с на расстояниях от оси вихря порядка 180 км.

Не знаю, как другим, но мне(я хоть и метеоролог, но не специалист по циркуляции) такие объяснения напоминают прошлый век. А назначения подобных моделей? А чем их не устраивают существующие? И т.д. и т.п.
Примечательно, что здесь фраза "впервые в мире" не фигурирует.

Группа: Участники
Сообщений: 367
 Добавлено: 01-12-2006 16:37
Понятно. Из серии работ Белоцерковского.
Он хоть и академик и даже как-то на прилавках я видел его книгу с приблизительным названием "Численное моделирование атмосферных вихрей", но в метеорологических кругах его "метеорологическая активность" мало кому известна. По крайней мере, не помню ни одной ссылки на его работы ни в статьях, ни в устных беседах.
Насколько я знаю, он специалист по численным методам в гидродинамических задачах, и атмосферу он использует как интересное приложение своих методов. В этом ключе, как мне кажется, и следует воспринимать его работы. Поскольку постановка задачи в них идет не от метеорологии, то для професиональных метеорологов и атмосферных модельеров они не представляют особого интереса.

Страницы: 1  ответить новая тема
Раздел: 
Форум кафедры метеорологии МГУ / Метеорологические вопросы / модель циклогенеза

KXK.RU