Солдатов В.Ю,, Мадонова О.В. Алгоритм классификации фазовых состояний системы океан-атмосфера на основе последовательного анализа Вальда. Отчет по проекту РФФИ №14-01-31117 мол-а. Отчет по проекту. ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, г. Фрязино, 2014. (Не опубликован)
Полный текст не доступен из этого репозитория. (Заказать копию)Аннотация
На основе анализа многолетних данных о метеорологической обстановке в зонах зарождения тропических циклонов с помощью кластерного анализа установлено, что кластерное пространство с течением времени устойчиво разделяется на зоны, соответствующие категориям шкалы Saffir-Simpson. Метеорологические данные брались от буйковых метеостанций TAO/TRITON/PIRATA/RAMA в зонах уже прошедших тропических циклонов. В целом, перед зарождением ряда конкретных тропических циклонов обнаруживалось резкое изменение статистических характеристик скорости и направления ветра с возрастанием нестабильности. Для выделения кусочно-постоянной составляющей в случайных последовательностях значений метеорологических и геофизических параметров использовалась линейно-ломанная рандомизированная функция для разделения пространства метеорологических и геофизических данных на подмножества, элементы которых удовлетворяют условию квазистационарности. В результате на основе анализа 17 характеристик системы океан-атмосфера (СОА), измеряемых станциями сети TAO/TRITON/PIRATA/RAMA, был предложен интегральный индикатор нестабильности СОА. Проведенный анализ поверхностного распределения температуры воды в периоды до обнаружения момента зарождения тропического циклона показал устойчивое появление зоны с пониженной температурой. Эта зона практически однозначно эволюционировала в соответствии с динамикой тропического циклона и, как результат, происходило изменение ее оптических характеристик. Таким образом, по мере зарождения и развития тропического циклона на поверхности воды появляются признаки апвеллинга с соответствующими изменениями экосистемы. Для параметризации этих признаков разработана модель апвеллинга, которая отражает взаимосвязи между вертикальными потоками биогенных элементов и биомассой фитопланктона, как индикатора зоны пониженной температуры и нахождения тела тропического циклона. Предложен алгоритм восстановления теплофизических свойств внутри замкнутого контура по данным радиометрических измерений на контуре. Алгоритм основан на анализе уравнения Лапласа для температурного поля внутри контура при предположении о применимости приближения Релея-Джинса к полю собственного излучения в микроволновом диапазоне. Решение уравнения Лапласа находится в форме интеграла Пуассона как функции координат, длины волны в микроволновом диапазоне, угла наблюдения и времени. Дополнительно к этому решена задача оценки радиояркостного отклика системы океан-атмосфера на вариации тепловых потоков. Решение этой задачи сведено к решению интегрального уравнения первого рода с интегралом типа Дюамеля для случая, когда измеряемые радиояркостные температуры и тепловые потоки на границе системы океан-атмосфера в резонансных областях поглощения излучения системы задаются дискретными рядами измерений. На основе аналитической модели Эммануэля изучена зависимость интенсивности тропического циклона от тепловых потоков между поверхностью океана и атмосферой и показано, что максимальная азимутальная скорость ветра в циклоне напрямую зависит от величины отношения коэффициента обмена теплом и влагой и коэффициента лобового сопротивления. При этом важной характеристикой энергетического обмена на границе океан-атмосфера является коэффициент теплосодержания на единицу массы воздуха. В дополнение к этому разработан алгоритм определения вертикального распределения температуры и влажности атмосферы по данным метеорологических измерений в приводном слое воздуха (полигон NOAA TAO/TRITON/PIRATA/RAMA) и данных одновременных спутниковых измерений радиометра SSM/I в миллиметровом и сантиметровом участках микроволнового диапазона. Искомые зависимости находятся в виде экспоненциальных функций, обеспечивающих минимальную среднеквадратическую разность (невязку) между измеренными спектральными и поляризационными каналами радиометра SSM/I значениями радиояркостной температуры системы океан-атмосфера (СОА) и их модельными оценками. На примере урагана Катрина (2005 г.) показано, что между индикатором нестабильности СОА и показателями теплообмена в СОА перед зарождением урагана возникает корреляция. Полученный здесь результат показывает, что перед зарождением тропического циклона происходит резкая смена фазового состояния СОА. Обнаружение этого момента путем диагностики показателей влагосодержания атмосферы и ослабления электромагнитного излучения в атмосфере может служить показателем возникновения тропического циклона.
| Тип объекта: | Отчет (Отчет по проекту) |
|---|---|
| Подразделения (можно выбрать несколько, удерживая Ctrl): | 209 лаб. вычислительная |
| URI: | http://cplire.ru:8080/id/eprint/1017 |
 |
Изменить объект |
