Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов»





Скачать 235.76 Kb.
НазваниеРеферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов»
Дата публикации24.10.2014
Размер235.76 Kb.
ТипРеферат
100-bal.ru > История > Реферат


РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

Кафедра философии


РЕФЕРАТ
по истории и философии науки

На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов»
Ерёменко Александр Сергеевич - аспирант Института

автоматики и процессов управления ДВО РАН.

Шифр и наименование научной специальности: 05.13.18 -

математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Научный руководитель: Алексанин Анатолий Иванович, кандидат технических наук, заведующий лабораторией спутникового мониторинга Института автоматики и процессов управления

ДВО РАН

ВЛАДИВОСТОК 2010

Содержание


Содержание 2

Введение 3

Краткая история дистанционного зондирования 4

Спутниковый мониторинг как средство наблюдения за Землёй 4

Применение спутниковых данных 6

Спутниковые центры и их функции 7

Архивы данных 8

Тропические циклоны. Методы и подходы их диагностики. 9

О тропических циклонах 9

Общие подходы к оценке параметров тайфунов 10

Методики оценки параметров тропических циклонов 14

Методика Дворака (Dvorak technique) 14

Описание методики Дворака 15

Микроволновые изменения 17

Методы прогноза 19

Статистические аспекты 20

Прогноз поворота 21

Заключение 24

Список литературы 25


Введение



Спутниковый мониторинг имеет очень широкий круг приложений, включая, конечно, область военной разведки, с которой берут начало многие из применяемых методов. В невоенной сфере большинство приложений может быть отнесено, вообще говоря, к категории «исследование окружающей среды». И далеко не последнюю роль занимает мониторинг тропических циклонов от их зарождения до полного угасания.

Тайфуны, возникающие в тропиках – одно из наиболее опасных явлений природы. Они порождаю целый комплекс явлений, каждое из которых само по себе представляет большую угрозу (сильный ветер до 100 м/с, обильные осадки, приводящие к катастрофическим наводнениям). Поэтому для предсказания возможных последствий и для обеспечения безопасности мореплавания и выбора оптимальных маршрутов судов, необходимо, как можно точно и достоверно передавать информацию о местоположении тайфуна и о его различных характеристиках.

На сегодняшний день существует несколько подходов по решению данной задачи, применяемых в национальных метеорологических агентствах.

Настоящая работа ставит целью рассмотреть данные вопросы более подробно, с учётом исторического развития подходов.
Спутниковый мониторинг, его задачи и история

Краткая история дистанционного зондирования


Аэрофотосъёмка стала использоваться почти сразу после изобретения фотографического метода. Первый аэроснимок, к сожалению не сохранившийся, был, по-видимому, сделан в 1858г. Гаспаром Феликсом Турнашеном с воздушного шара, с высоты около 80м. [1].

Следующий шаг в области дистанционного зондирования был связан с развитием самолётостроения для практических целей в начале XX века. И уже в 1909г. были получены аэроснимки с самолётов.

Цветовая инфракрасная плёнка, первоначально разработанная для военного использования, в 1950-х гг. начала применятся для составления карт растительности. Тогда же были разработаны визуальные радары высокого разрешения. Продолжением этих разработок в 1960-х гг. явилась установка датчиков на космических аппаратах.

В настоящее время применяются сенсоры самых различных конструкций, работающих в различных диапазонах и получающих мультиспектральное цифровое изображение различного пространственного разрешения, передаваемое на наземные станции приёма [2].

Спутниковый мониторинг как средство наблюдения за Землёй


Запуск первого искусственного спутника Земли, осуществлённого Советским Союзом в 1957 г., открыл новую эру в исследовании космического пространства и атмосферы Земли.

Советский космический корабль «Зонд-5» в 1969 г. Впервые в мире сфотографировал всю видимую часть Земли с расстояния около 90 000 км.

В СССР первый метеорологический спутник «Космос-122» был запущен 25 июня 1966 г. Уже первые фотографии облачных систем, полученные со спутников, показали всю ценность их для использования в анализе и прогнозе погоды.

С апреля 1967 г. Началось планомерное функционирование созданной в Советском Союзе экспериментальной метеорологической космической системы «Метеор». Эта система включает находящиеся на орбитах метеорологические спутники (один или два) и наземные пункты приёма, обработки и распространения поступающей от спутников информации [7].

Спутники позволили получить весьма подробную информацию о циклонах умеренных широт и о тропических ураганах. Наиболее чётко облачные вихри, отражающие движение воздуха в тайфунах и ураганах, наблюдаются над океанами на фоне тёмного изображения воды.

Сейчас от пристального глаза спутников не может укрыться ни один тайфун, ни один опасный циклон.

Со времени запуска в 1972г. спутника ERTS неизмеримо выросло количество и разнообразие систем дистанционного зондирования, устанавливаемых на космических аппаратах и самолётах. Стало возможным измерять большой набор величин и образовывать на основе этих измерений однородные систематические последовательности данных, охватывающих всё большие интервалы времени.

Для атмосферы это температура, осадки, распределение и тип облаков, скорость ветра, концентрации газов, в частности водяных паров, углекислого газа, озона и т.д. На земной поверхности мы можем измерять тектонические движения, топографию, температуру, альбедо (отражательную способность), влажность почвы, а также определять природу поверхностного покрытия в деталях. Над океаном определяют температуру, топографию, скорость ветра, спектр энергии волн, цвет водной поверхности.

Этот перечень измеряемых переменных, хотя и неполный, вполне достаточен для демонстрации того, что имеется довольно большое количество дисциплин, в которых могут найти применение данные дистанционного зондирования. Важно подчеркнуть, что данные дистанционного зондирования, особенно измеренные со спутников, часто не могут быть получены никаким другим способом. При этом мы понимаем, например, что современная служба погоды в значительной мере основана на наблюдениях со спутников и что использование данных дистанционного зондирования для предупреждения катастрофических явлений уже сохранило много тысяч человеческих жизней.

Применение спутниковых данных


Далеко не исчерпывающий список приложений, где применяются данные дистанционного зондирования, включает следующие дисциплины [1]:

  • сельское хозяйство и мониторинг урожайности

  • археология

  • батиметрия

  • картография

  • климатология

  • гражданское строительство

  • прибрежная эрозия

  • мониторинг и прогноз катастрофических явлений

  • лесоводство

  • геология

  • океанография

  • метеорология

  • мониторинг водных ресурсов

Спутниковые центры и их функции


Спутниковые центры берут на себя основные функции, связанные с приёмом и обработкой спутниковых данных. Список типичных задач для центров может включать:

  • приём данных со спутников;

  • ведение архива данных за определённый интервал времени;

  • обработку данных, включая начальную коррекцию, тематическую обработку и обработку по заказу;

  • информационно-справочный сервис;

  • доставку данных потребителю;

  • разработку новых методов обработки данных.


В свою очередь, пользователями спутниковых центров могут являться:

  • исследователи природных объектов Земли;

  • разработчики методов и средств измерений и исследований

  • природоохранные организации.


Таким образом, спутниковые центры решают задачи, которые пользователь, заинтересованный в получении определённого результата, не способен решить самостоятельно из-за отсутствия необходимого оборудования, информации и навыков.

Архивы данных


Фотоснимки и изображения, сделанные в рамках программ аэрокосмической съёмки, надлежащим образом обрабатываются и сохраняются. В США и России архивы для таких информационных данных создаются правительствами. Один из основных архивов такого рода в США, EROS (Earth Resources Observation Systems) Data Center, подчинённый Министерству внутренних дел, хранит около 5 млн. аэрофотоснимков и около 2 млн. изображений, полученных со спутников «Лэндсат», а также копии всех аэрофотоснимков и космических снимков поверхности Земли, хранящихся в Национальном управлении по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). К этой информации имеется открытый доступ. Обширные фотоархивы и архивы других изоматериалов имеются у различных военных и разведывательных организаций.

Тропические циклоны. Методы и подходы их диагностики.

О тропических циклонах


Тайфуны, возникающие в тропиках – одно из наиболее опасных явлений природы. Они порождают целый комплекс явлений, каждое из которых само по себе представляет большую угрозу (сильный ветер до 100 м/с, обильные осадки, приводящие к катастрофическим наводнениям). Тайфуны развиваются только над океанами, обычно над водной поверхностью между 6 и 20 градусами как северной, так и южной широтами [3].

В процессе развития тайфуна в его области происходит непрерывное повышение температур. Это обусловлено выделением огромного количества скрытого тепла при конденсации водяных паров. Пока тайфун не проник в умеренные широты, температура воздуха распределяется почти симметрично относительно его центра. Вне “глаза” тайфуна температура примерно одинакова, внутри его она значительно выше. В связи с этим наибольшие значения горизонтального градиента температур наблюдаются на границе глаза тайфуна. С высотой температура в области глаза тайфуна по сравнению с окружающей средой оказывается еще выше.

От мощных облаков свободна только небольшая (диаметром от 8км) внутренняя часть циклона, называемая глазом бури или глазом тайфуна [4]. Глаз тайфуна характеризуется безветренной, ясной погодой. Имеет круглую или овальную форму диаметром примерно 30км. С развитием тайфуна изменяется и размер глаза. В молодом тайфуне он больше, а в зрелом меньше. При затухании тайфуна размер глаза вновь увеличивается. На ранней стадии диаметр глаза 35 – 55км. По мере понижения давления в его центре диаметр уменьшается и составляет 18 – 30км. В тайфуне иногда просматривается и ложный глаз. Глаз не всегда расположен в центре тайфуна. На ранних стадиях он находится на краю облачного массива; по мере развития циклона глаз смещается к его центру. Часто бывают ситуации, когда глаза у тайфуна отсутствует - он может быть затянут облачностью. Так же у зарождающегося, либо затухающего тайфуна глаз может отсутствовать.

Важной разрушительной частью тайфунов является ветер. Его максимальные скорости у поверхности земли в тайфуне могут достигать 50-100м/с. С проблемой причинённого ущерба встречаются часто в прибрежных районах. Также сильный ветер является существенным препятствием для мореплавания. Поэтому, для предсказания возможных последствий и для обеспечения безопасности мореплавания и выбора оптимальных маршрутов судов, необходимо, как можно точно и достоверно передавать информацию о местоположении тайфуна и о его различных характеристиках.

Общие подходы к оценке параметров тайфунов


Существует несколько подходов для оценки параметров тайфуна:

  1. Источниками информации о состоянии атмосферы могут являться прямые измерения, осуществляющиеся метеорологическими станциями. Это радиозонды, которые запускаются с этих станций. Они представляют собой воздушные шары, заполненные гелием, с прикрепленными к ним датчиками. Радиозонды летят по направлению ветра, и они, как бы, ''освещают'' атмосферу над планетой, сообщая сведения о состоянии атмосферы до высот 10 и более километров. Зонды запускают примерно 4 раза в сутки, поэтому, по немногочисленным измерениям нельзя сделать полный анализ данных, построить поля скоростей, оценить параметры. Особенно это важно для районов тропиков. Ведь, когда тайфун еще не подошел к побережью, необходимо, заранее дать более точный прогноз о его траектории движения, скоростях ветра, чтобы на побережье можно было успеть что-либо предпринять. Так же, прямыми измерениями являются самолетные измерения. Такие измерения практиковались ранее, но опыт показал, что для изучения тайфунов такой способ чреват тяжелыми последствиями: самолет, залетая в тайфун, часто терпел крушение. Так же, данные вылеты сопровождались большими затратами. Поэтому, в настоящее время этот способ измерения атмосферной информации используется редко.




  1. Общепринятым подходом к оценке параметров атмосферы является моделирование атмосферы при метеорологическом прогнозировании. Оно реализуется в виде описания исходного состояния атмосферы системой уравнений гидротермодинамики, претерпевающее последующие изменения во времени. На основании некоторых гипотез строится физическая модель атмосферы, которая описывается системой уравнений. Такие уравнения (как правило, приближенные), содержат эмпирические константы. Выбор приближения определяется и уровнем знаний о соответствующих физических процессах и противоречивыми желаниями: иметь несложные уравнения, чтобы упростить их аналитическое и (или) численное решение, но вместе с тем наиболее точно описать физические процессы. То есть, качество диагностики и прогноза зависит от совершенства модели и ее адекватности. А, поскольку, в модели нельзя учесть все физические факторы, влияющие на погоду, поэтому, точность прогноза полей ветра тайфуна, оценки его параметров, да и многих других величин еще не в полной мере удовлетворяют требованиям практики.



  1. Еще одним подходом является применение дистанционного зондирования Земли из космоса. Первые результаты спутниковых наблюдений за тропическими циклонами были сделаны низкоорбитальными погодными спутниками. Более того, с этого момента спутниковые наблюдения стали вестись в оперативном режиме (примерно с середины 1960-х гг.), и ни один тропический циклон где-либо на земле не остался не замеченным. С приходом геостационарных спутников, с их способностью часто делать снимки, наблюдение за тропическими циклонами постепенно перешло с низкоорбитальных (либо полярноорбитальных) спутников на геостационарные [5]. Источником информации о тайфуне служат цифровые данные метеорологических искусственных спутников земли, представляющие собой измерительную информацию, поддающуюся калибровке и прямо предназначенную для обработки на компьютерах. Данная информация является многоканальной, имеет достаточно высокое разрешение и мало подвержена влиянию помех. Так же, эта информация может быть легко представлена в виде изображений. По данным изображениям можно проследить эволюцию тропических циклонов, а так же что-то сказать о ветре. И восстанавливать поля ветра или давления по таким снимкам затруднительно. Но, несмотря на то, что спутники являются практически единственным источником регулярной оперативной информации о больших территориях земной поверхности, всё же этот инструмент не универсален. Тому есть множество причин, из которых наиболее существенные – чрезвычайная сложность объектов наблюдения, отсутствие моделей, адекватных для любых районов Земли, и специфика спутниковых данных, в формировании которых вносят свой вклад практически все процессы и объекты, находящиеся в поле зрения датчиков. В нашем регионе, описанную выше информацию, передают полярно-орбитальные ИСЗ NOAA и геостационар MTSAT-1R. MTSAT-1R наблюдает объекты и процессы в инфракрасном и видимом диапазоне спектра. Он обеспечивает громадный захват (вся тропическая и среднеширотная зоны Тихого океана) и существенно более высокую повторяемость съемок (с периодом до получаса). MTSAT-1R является прекрасным инструментом для наблюдения и изучения тайфунов, и вообще атмосферных явлений в средних и низких широтах. Измерения в ИК и видимом диапазоне спектра наблюдают ''верхушки'' облаков. В тайфуне, верхушки водяного пара – это верхняя тропосфера (12-15 км). Но, так как разрушения приносят нижние ветра, поэтому важнее знать характеристики этого ветра.


С этой задачей тоже справляется дистанционное зондирование, но уже в другом диапазоне спектра - микроволновом (сверхвысокочастотном) диапазоне. Этому диапазону радиоволн присущ целый ряд достоинств. Прежде всего – это существенно меньшее поглощение в атмосфере, по сравнению с видимым и ИК диапазонами, и зависимость этого поглощения от содержания в атмосфере парообразной и капельной влаги. Микроволновое измерение можно проводить независимо от времени суток. Такое зондирование позволяет исследовать эволюцию различных погодных систем под открытыми районами океана и использовать спутниковые данные для решения задач анализа и прогноза погоды – особенно при их сочетании с другими видами дистанционных наблюдений. Хорошо определяется по данным микроволнового зондирования скорость ветра на поверхности, так называемого приводного ветра. Но такие измерения реальны лишь в ограниченном диапазоне стандартных метеорологических условий, характеризующиеся отсутствием осадков и относительно малыми скоростями ветра. Скорость ветра определяется по ''шероховатости'' поверхности, поэтому точность оценки будет приемлемая при не очень сильных ветрах. А так как ветер в тайфуне образует пену и брызги на море, то точность оценки скорости ветра будет плохая. И, поэтому, без использования аэрологических данных не обойтись.

Методики оценки параметров тропических циклонов

Методика Дворака (Dvorak technique)


Используя изображения, полученные с полярноорбитальных спутников, Дворак (1973, 1975) разработал методику, которая используется для оценки интенсивности тропических циклонов. Эта методика использует информацию, извлечённую из формы облаков циклона [спиральная закрутка и её кривизна, глаз, центральный облачный покров (ЦДО)] и ежедневные изменения формы циклона по визуальным изображениям для оценки стадии развития тропического шторма.

Позднее методика была расширена и адаптирована для использования в ней информации с инфракрасных изображений, полученных с геостационарных спутников земли (Dvorak 1984). Используя данную идею, другим автором был разработан компьютерный алгоритм для использования в интерактивной среде Системы Прямого Доступа (McIDAS) (Santek et al. 1991). Алгоритм использует специальные функции McIDAS для чтения и анализа инфракрасных изображений с геостационарных спутников, вычисляет и выдаёт оценку интенсивности конкретного тропического циклона. Методика не предназначена для слабых тропических систем, таких как депрессии или небольшие тропические штормы. Единственная информация, которую требуется ввести оператору – это текущее расположение центра тропического циклона.

Описание методики Дворака


Целью данной методики является предоставление хороших оценок текущей и будущей интенсивности тропических циклонов, используя спутниковые данные. Для достижения этой цели методика использует процедуры и правила, которые сочетают в себе метеорологический анализ спутниковых изображений с использованием модели развития тропического циклона. Данная модель состоит из набора кривых (зависимостей), описывающих изменения интенсивности тропического циклона по прошествии времени, и описаний облачного покрова тропического циклона в интервалах вдоль этих кривых. Кривые отображают изменения интенсивности типичного циклона на протяжении его жизненного цикла с отклонениями от этой кривой для быстро и медленно развивающихся циклонов [6].

Свойства облачности, содержащееся в модели, описывают характеристики тропического циклона, используемые для оценки как его прежней, так и будущей интенсивности. Свойства облачности, используемые для оценки интенсивности циклона ко времени спутникового снимка, разделяются на «центральную облачность» и «внешнюю закрученную облачность». Эти свойства анализируются 3-х ступенчатой процедурой, которая присваивает т.н. T-числа атмосферному вихрю, используя качественные и количественные описания интенсивности тропического циклона.

T-числа, находящиеся в диапазоне от 1 – 8, описывают тропические (субтропические) возмущения в порядке возрастания их интенсивности от самого минимального, но всё ещё значимого, значения (число T1) до значения максимально возможного значения интенсивности (число T8). Последовательность T-чисел, определённая для циклонов, используется для того, что бы поставить циклон в соответствие одной из 3-х модельных кривых или показать отклонения от одной из них.

Свойства облачности, связанные с будущей интенсификацией циклона, затем исследуются для того, что бы определить останется ли циклон на модельной кривой в течении последующих 24 часа. Свойства облачности, используемые на данном шаге, позволяют сделать вывод о происходящих изменениях интенсивности циклона ко времени спутникового снимка, а так же об изменениях в окружающей среде, которые приведут к последующему росту циклона.

Процедуры и правила данной методики дают руководство к (а так же накладывают ограничения) анализу интенсивности и дальнейшему прогнозу циклонов. Развитие циклона на протяжении всего его жизненного цикла непрерывно анализируется путём сравнения свойств его облачности и её изменений с ожидаемыми модельными изменениями, основанных на предыстории развития данного циклона. Как только обнаруживается начало развития тропического циклона, процедура «помещает» данное атмосферное возмущение на типичную модельную кривую до тех пор, пока не зафиксирует его отклонения от этой кривой. Типичные возмущения, как правило, распознаются в их начальной стадии по специфической комбинации облачного покрова примерно за 36 часов до того, как они достигнут интенсивности шторма. Если развитие не прерывается радикальным изменением окружающей среды, то типичный циклон, как ожидается, будет развиваться, непрерывно отражая модельное поведение его облачного покрова. Так же ожидается, что циклон достигнет его максимальной интенсивности через промежуток времени, определённый направлением его движения. Нужно отметить, что вдобавок к типичному развитию циклона методика так же учитывает быстрое или медленное развитие циклона, а так же прекращение его развития.

Микроволновые изменения


Параллельно с достижениями наблюдений в видимом и инфракрасном спектре велись наблюдения в микроволновом диапазоне электромагнитных волн. Все наблюдения велись с низкоорбитальных спутников. Микроволновые изменения имеют два преимущества по сравнению с наблюдениями в видимом и инфракрасном спектрах:

  1. микроволновая радиация проходит сквозь облачный покров

  2. микроволновая радиация является чувствительной к широкому спектру геофизических параметров. Среди таких параметров: температура атмосферы и влажность, количество воды в облаках, количество кристаллов льда в облаках, осадки и скорость приземного ветра.


Микроволновые измерения тропических циклонов имеют длинную историю. Розенкранц (Rozenkranz) и др. (1978г.) впервые заметил тепловую аномалию в данных, полученных со Сканирующего Микроволнового Спектрометра на Nimbus-6 по тайфуну June. Киддер (Kidder) и др. (1978г.) показал, что тепловая аномалия стала результатом верхне-уровневого нагревания над тропическим циклоном, что и может быть зафиксировано сквозь облака с помощью микроволнового зондирования.

В дальнейшем они показали, что величина тепловой аномалии по данным микроволновых изменений связана с центральным давлением в тропическом циклоне, а так же со скоростью внешнего ветра.

Велден (Velden) и Смит (Smith) в 1983г., Велден в 1989г. и Велден и др. в 1991г. использовали радиояркостную температуру и температуру на уровне в 250 мб., полученных по микроволновым измерениям, для оценки интенсивности и центрального давления для большого количества тропических циклонов, и нашли хорошее сходство результатов с результатами самолётных измерений и других методов.

Гроди (Grody) в 1979 г. ввёл концепцию весовой функции ветра для изучения поведения ветра в Тропическом циклоне “June”, используя горизонтальный градиент микроволновых измерений. Гроди и Шен (Shen) в 1982 г. дополнили эту работу, используя данные микроволновых измерений для урагана “David”. В этом исследовании привлекались данные радиоветроых зондов для того, что бы показать высокий уровень корреляции (> 0.9) между градиентом радиояркостной температуры микроволновых измерений и фактическим значением скорости ветра на уровне в 500 мб.

Данные микроволновых измерения так же были использованы для изучения количества осадков в тропических циклонах. Элисон (Allison) в 1974 использовала данные с Электронного Сканирующего Микроволнового Радиометра на Nimbus-5 выпадения осадков в тропических циклонах. Многие другие учёные продолжили изучение данного вопроса (например, Adler и Rodgers в 1977 и 1981 гг.). В 1993г. Спенсер (Spencer) успешно получил изменения выпадающих осадков по данным микроволновых измерений, даже не смотря на то, что датчики были разработаны не для измерения количества осадков, а для зондирования.

Большинство предыдущих работ по тропическим циклонам с использованием данных микроволновых измерений имели недостатки из-за низкой разрешающей способности. Но, на сегодняшний день существует улучшенная версия прибора. Он имеет гораздо большее пространственное разрешение (примерно на 2 порядка) [5].

Методы прогноза


Ураганы, циклоны и тайфуны представляют собой тропические циклоны с максимальной постоянной скоростью ветра, превышающей 119 км/ч в районе их эпицентров; каждый год они уносят тысячи жизней. Хотя в последние десятилетия число жертв тропических циклонов значительно снизилось, экономические потери существенно возросли. Уменьшение числа жертв циклонов в значительной степени связано с улучшением прогнозирования тропических циклонов и функционирования систем раннего предупреждения.

В связи с развитием метеорологии и особенно применением электронных вычислительных машин методы прогноза постоянно развиваются и совершенствуются. Таким образом, разработанные ране методы постепенно устаревают. Некоторые замечания, однако, могут оказаться полезными. Существует несколько важных с практической точки зрения соображений, которые не устареют до тех пор, пока для тропических океанов приземных данных будет мало, а высотные данные по сути дела будут отсутствовать.

На сегодняшний момент времени мониторинг активных внетропических циклонов, тропических циклонов северо-западной части Тихого океана и других опасных природных гидрометеорологических явлений в оперативных центрах дальневосточных УГМС ведется на основе информации зарубежных метеорологических центров (Японское метеорологическое агентство, Корейская метеорологическая администрация, Объединенный центр предупреждения о тайфунах США).

 Для прогноза перемещения и интенсивности тайфунов в Японском метеорологическом агентстве после введения с 1 марта 2001 г. в оперативную работу нового вычислительного комплекса (многопроцессорная ЭВМ Hitachi SR8000E1 (80 nodes), частота 768 ГГЦ, оперативная память 640 Гб) используется спектральная модернизированная тайфунная модель Typhoon Model (TYM) – T179L25 (24x24km, 271x271). Модель TYM идентична по структуре, учету физических процессов, методу решения, кроме некоторых аспектов, региональной спектральной модели (RSM) – T214L40 (20x20km, 325x257).

Для прогноза тайфунов в Объединенном центре предупреждения о тайфунах США применяется 10 различных технологий, в том числе и зарубежных метеорологических центров. Одна из 10 технологий, названная «HYBRIDS», представляет собой набор программ-технологий BLND, WGTD и DAVE, в которых используется идеология средневзвешенных значений результирующего прогноза, произведенных различными статистическими, статистико-динамическими и динамическими моделями. В программе-технологии BLND используются равные веса для технологий OTCM, CSUM, FBAM, JTWC92, CLIPER и среднему от инерционного и климатического метода. В программе-технологии WGTD веса определены на основании вклада тех же самых моделей, основанного на прошлой эффективности. В программе-технологии DAVE используются равные веса для всех доступных динамических и статистико-динамических моделей, включающих NOGAPS, EGRR, JTYM, JTWC92, FBAM, OTCM, и CSUM. Программа-технология DAVE была лучшей в Объединенном центре предупреждения о тайфунах в течение прошлых 3 лет для прогноза на 24 и 48 часов [9].

Статистические аспекты


Перемещение центра тропического циклона за предшествующий период времени характеризует ведущий поток, а это в какой-то степени указывает на дельнейшее перемещение. Колон рассчитал вероятность того, что в течение последующих 24 часов траектория тропического циклона не отклоняется от направления за предыдущие 24 часа более чем на 10˚ [8]. Он нашёл, что для большей части территории к югу от 20˚ с.ш. линейная экстраполяция оправдывает себя, по крайней мере, на 80%, особенно в середине сезона, когда влияние западных потоков умеренной зоны не распространяется на эти широты. Экстраполяция даёт наихудшие результаты вблизи среднего положения оси субтропической зоны высокого давления, а также в начале и в конце сезона ураганов. Малая устойчивость траекторий близ субтропической зоны высокого давления частично является результатом медленного движения тропического циклона в отсутствие преобладающего влияния восточных или западных потоков. Здесь должна наблюдаться максимальная повторяемость поворота.

Экстраполяцию не следует осуществлять по прямолинейной траектории. Вместо этого определяется вероятность постоянства кривизны траектории. Поскольку траектории возмущений в прошлом редко картировались с достаточной степенью точности, такой расчёт, включающий производные высших порядков, неосуществим. Однако Колон определил модальную кривизну траектории для возмущений, не сохраняющих постоянное направление. Как и следовало ожидать, траектория обычно загибается вправо на 30-40˚ близ точки поворота и на 20-30˚ или даже менее в большинстве других районов.

Прогноз поворота


Следует прямо сказать, что качество прогноза поворота будет целиком зависеть от качества прогноза высотного поля воздушных течений в средних широтах.

Переход от одного типа меридиональных и зональных полей крупномасштабных потоков к другому часто следует определённой закономерности, которую называют «циклом индекса». При использовании цикла индекса для прогноза тропических циклонов важную роль играют два параметра: 1) отклонение от средней скорости зональной составляющей ветра на различных широтах и 2) положение, протяжённость и амплитуда длинных волн в системе западных потоков.

Если в сезоне ураганов скорость западных потоков на широтах, где она с климатической токи зрения должна быть максимальна (45 - 50˚ с.ш. на уровне 700 – 500 мб), превышает среднюю, то амплитуда длинных волн, по-видимому, будет малой, а связь между умеренной и тропической зонами – минимальной. Такие условия не благоприятствуют повороту; вероятны длинные траектории тропических циклонов, направленные на запад или северо-запад.

Если в южной части умеренных широт скорость западных потоков будет ниже средней, то и скорость тропических восточных потоков будет ниже средней. Меридиональная протяжённость высотных ложбин и гребней должна быть велика; велика и вероятность поворота. Это особенно оправдывается в тех случаях, когда скорость западных потоков со временем увеличивается.

Для 24-часового прогноза влияние процессов, определяющих движение тропического циклона, ограничивается районом, значительно более близким к его центру (10˚ к северу, 5˚ к югу и по 10˚ на запад и на восток). В ограниченном числе случаев, не включающих двуцентровых депрессий и траекторий с зубцами, хорошая оправдываемость прогнозов получалась при расчётах, основанных только на данных карты поверхности 500 мб за исходный срок.

Расчётный метод основывается на более ранних наблюдениях, согласно которым тропические циклоны переносятся тропосферными течениями; в первом приближении поверхность 500 мб может отражать средние условия управляющего слоя. Для района, ограниченного указанными выше широтами и долготами, в середине которого находится центр возмущения, рассчитываются меридиональная и зональная составляющие градиента геопотенциала поверхности 500 мб. Если ведущий поток квазигеострофичен и если районы, находящиеся за пределами рассматриваемой области, не могут существенно повлиять на ход процессов за 24 часа, то расчёты приближенно дают траекторию тропического циклона. При учёте некоторых факторов, например меридионального смещения под воздействием внутренних сил, расчётное положение центра в 85% случаев не отличается более чем на 60 миль от наблюдаемого; отклонения в остальных случаях ненамного больше.

Несомненно, что любой расчётный метод прогноза типа описанного выше может быть успешным лишь при наличии достаточно надёжных исходных данных.

Заключение


Диагностика тропических циклонов является одной из наиболее важных задач, решаемых в современной метеорологии. Один из описанных подходов (методика Дворака) до сих пор используется ведущими метеорологическими агентствами мира для диагностики тропических циклонов. Данный метод является полуэмпирическим, а так же не полностью автоматизированным. У разных, его использующих метеорологических агентств, он так же даёт разные результаты. Поэтому до сих пор стоит вопрос о разработке полностью автоматического метода по мониторингу тропических циклонов.

Список литературы


  1. У.Г. Рис Основы дистанционного зондирования. Москва: Техносфера, 2006. – 336 с., 12 с. цв. вклейки

  2. N. Short. Remote Sensing Tutorial // http://rst.gsfc.nasa.gov/

  3. Дж. Гарвей Атмосфера и океан/ Пер. с англ. – М.: Прогресс, 1982

  4. Тропический циклон // Материал из Википедии — свободной энциклопедии // http://ru.wikipedia.org/wiki/Тропический_циклон

  5. Stanley Q. Kidder, Mitchell D. Goldberg, Raymond M. Zehr, Mark DeMaria, James F. W. Purdom, Christopher S. Velden, Norman C. Grody, and Sheldon J. Kusselson Satellite Analysis of Tropical Cyclones Using the Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU) // Bulletin of the American Meteorological Society, Volume 81, Issue 6 (June 2000), Article pp. 1241 – 1259

  6. Vernon F. Dvorak Tropical Cyclone Intensity Analysis and Forcasting from Satellite Imagery // Applicatioins Group, National Environmental Satellite Service, NOAA, Washington, D.C., 1975

  7. Э.С. Мамедов, Н.И. Павлов Тайфуны. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1974.

  8. Герберт Риль Тропическая метеорология. Москва: Издательство Иностранной Литературы, 1963.

  9. Метод прогноза перемещения и интенсивности тропических циклонов в северо-западной части Тихого океана с заблаговременностью 72 ч // http://method.hydromet.ru/danger/cikl/cikl.html


Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconТребования к написанию реферата по курсу «история и философия науки» реферат
Реферат по истории и философии науки является письменной, самостоятельной творческой работой и является обязательным для аспирантов...
Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconРеферат для сдачи кандидатского экзамена по истории и философии науки...
Образовательное учреждение профсоюзов высшего образования «Академия труда и социальных отношений»
Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconРеферат по истории науки на тему: «Периодизация истории математики...
Методические указания для подготовки к экзамену кандидатского минимума по истории и философии науки
Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconРеферат для сдачи кандидатского экзамена по истории и философии науки...
...
Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconРеферат для сдачи кандидатского экзамена по истории и философии науки...

Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconРеферат для сдачи кандидатского экзамена по истории и философии науки...
Правовое регулирование охраны труда в императорской России
Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconРефератам по дисциплине «История и философия науки»
Мках подготовки к кандидатскому экзамену по дисциплине «История и философия науки» аспирант (соискатель) представляет реферат по...
Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconИстория развития методов мониторинга вихрей в океане План

Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconРеферат по истории науки На тему: «…» (Название)
Руководитель от каф философии: указать руководителя семинарских занятий; одного из трёх
Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconРеферат для сдачи кандидатского экзамена по философии права на тему:...
Сущность и история развития организации труда вахтовым методом
Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconРабочая программа дисциплины история и философия науки «История науки»
Рабочая программа составлена в соответствии с Программой-минимум кандидатского экзамена по истории и философии науки «история науки»,...
Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconИсследовательская работа термином «реферат» обозначаются разные виды...
Реферат должен быть написан по истории науки, в соответствии со специальностью, по которой обучается аспирант или соискатель (история...
Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconКандидатский экзамен по «Истории и философии науки» Консультация
Если реферат по истории науки не будет предоставлен до 10: 00 27. 05, не будут допущены к экзамену
Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconТемы рефератов "Культура": многообразие философских и научных подходов...
Идеи к философии истории человечества И. Г. Гердера в истории философии культуры
Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconРеферат для сдачи кандидатского экзамена по истории и философии науки...
В основу написания научного реферата положены базовые законы, принципы, и категории философии и диалектики: «переход от количественного...
Реферат по истории и философии науки На тему «История развития методов и подходов мониторинга Тропических Циклонов» iconРеферат по разделу «история экономической науки» это самостоятельная...
Учебный курс по истории экономических учений представляет собой первый раздел общего курса «История и философия науки», предназначенного...


Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск