Исследование особенностей эволюции тропических циклонов, влияющих на погоду Дальнего Востока России
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ТРОПИЧЕСКИЕ ЦИКЛОНЫ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 7
1.1 РАЙОНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ТРОПИЧЕСКИХ
ЦИКЛОНОВ 8
1.2 ПРОГНОЗ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТРОПИЧЕСКИХ ЦИКЛОНОВ 13
2 АРХИВ ДАННЫХ О ПЕТЛЯЮЩИХ ТРОПИЧЕСКИХ ЦИКЛОНАХ 22
2.1 АРХИВ ДАННЫХ О ТРОПИЧЕСКИХ ЦИКЛОНАХ 22
2.1.1 ТАЙФУН КАИ-ТАК 22
2.1.2 ТАЙФУН ЭВИНИАР 23
2.1.3 ТАЙФУН ЯГИ 23
2.1.4 ТАЙФУН НАРИ 24
2.1.5 ТАЙФУН ФУНГ-ВОНГ 25
2.1.6 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ ЛИНФА 25
2.1.7 ТАЙФУН КОППУ 26
2.1.8 ТРОПИЧЕСКАЯ ДЕПРЕССИЯ 18W 27
2.1.9 СУПЕРТАЙФУН ПАРМА 28
2.1.10 ТРОПИЧЕСКАЯ ДЕПРЕССИЯ 01W 29
2.1.11 ТРОПИЧЕСКАЯ ДЕПРЕССИЯ 05W 29
2.1.12 ТАЙФУН МУИФА 30
2.1.13 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ ВИСЕНТ 31
2.1.14 СУПЕРТАЙФУН ЯГИ 32
2.1.15 СУПЕРТАЙФУН СИМАРОН 32
2.1.16 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ МАЙСАК 33
2.1.17 ТАЙФУН ЛИНФА 34
2.1.18 СУПЕРТАЙФУН ПАРМА 34
2.1.19 ТАЙФУН РОУК 35
2.1.20 ТАЙФУН ТЕМБИН 36
2.1.21 ТАЙФУН ПРАПИРУН 37
2.1.22 ТАЙФУН ЛАЙОНРОК 37
2.1.23 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ ЭР 38
2.1.24 СУПЕРТАЙФУН НОРУ 39
2.1.25 ТАЙФУН САНВУ 40
2.1.26 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ ЭВИНИАР 40
2.1.27 ТАЙФУН ДЖОНГДАРИ 41
2.1.28 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ БЕБИНКА 42
2.1.29 ТАЙФУН МАН-ЙИ 42
2.1.30 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ ДУДЖУАН 43
2.1.31 СУПЕРТАЙФУН ШАНТУ 44
2.1.32 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ ЭР 45
2.1.33 СУПЕРТАЙФУН ХИННАМНОР 45
2.1.34 СУПЕРТАЙФУН НАНМАДОЛ 46
2.1.35 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ НАЛГИ 47
2.2 ТРОПИЧЕСКИЕ ЦИКЛОНЫ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ 48
2.2.1 ТАЙФУН ЛАЙОНРОК 49
2.2.2 ТАЙФУН МИНДУЛЛ 56
2.2.3 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ КОМПАСУ 60
3 ЭФФЕКТ ФУДЗИВАРЫ 64
4 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТА ФУДЗИВАРЫ НА ТРАЕКТОРИЮ
ТАЙФУНА ЛАЙОНРОК 71
4.1 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТА ФУДЗИВАРЫ ПО СПУТНИКОВЫМ
ДАННЫМ 71
4.2 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТА ФУДЗИВАРЫ ПО ЭМПИРИЧЕСКОЙ
ФОРМУЛЕ ЛИУ-ЛЮ 73
4.3 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТА ФУДЗИВАРЫ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ 101
ПРИЛОЖЕНИЯ 107
1 ТРОПИЧЕСКИЕ ЦИКЛОНЫ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 7
1.1 РАЙОНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ТРОПИЧЕСКИХ
ЦИКЛОНОВ 8
1.2 ПРОГНОЗ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТРОПИЧЕСКИХ ЦИКЛОНОВ 13
2 АРХИВ ДАННЫХ О ПЕТЛЯЮЩИХ ТРОПИЧЕСКИХ ЦИКЛОНАХ 22
2.1 АРХИВ ДАННЫХ О ТРОПИЧЕСКИХ ЦИКЛОНАХ 22
2.1.1 ТАЙФУН КАИ-ТАК 22
2.1.2 ТАЙФУН ЭВИНИАР 23
2.1.3 ТАЙФУН ЯГИ 23
2.1.4 ТАЙФУН НАРИ 24
2.1.5 ТАЙФУН ФУНГ-ВОНГ 25
2.1.6 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ ЛИНФА 25
2.1.7 ТАЙФУН КОППУ 26
2.1.8 ТРОПИЧЕСКАЯ ДЕПРЕССИЯ 18W 27
2.1.9 СУПЕРТАЙФУН ПАРМА 28
2.1.10 ТРОПИЧЕСКАЯ ДЕПРЕССИЯ 01W 29
2.1.11 ТРОПИЧЕСКАЯ ДЕПРЕССИЯ 05W 29
2.1.12 ТАЙФУН МУИФА 30
2.1.13 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ ВИСЕНТ 31
2.1.14 СУПЕРТАЙФУН ЯГИ 32
2.1.15 СУПЕРТАЙФУН СИМАРОН 32
2.1.16 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ МАЙСАК 33
2.1.17 ТАЙФУН ЛИНФА 34
2.1.18 СУПЕРТАЙФУН ПАРМА 34
2.1.19 ТАЙФУН РОУК 35
2.1.20 ТАЙФУН ТЕМБИН 36
2.1.21 ТАЙФУН ПРАПИРУН 37
2.1.22 ТАЙФУН ЛАЙОНРОК 37
2.1.23 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ ЭР 38
2.1.24 СУПЕРТАЙФУН НОРУ 39
2.1.25 ТАЙФУН САНВУ 40
2.1.26 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ ЭВИНИАР 40
2.1.27 ТАЙФУН ДЖОНГДАРИ 41
2.1.28 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ БЕБИНКА 42
2.1.29 ТАЙФУН МАН-ЙИ 42
2.1.30 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ ДУДЖУАН 43
2.1.31 СУПЕРТАЙФУН ШАНТУ 44
2.1.32 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ ЭР 45
2.1.33 СУПЕРТАЙФУН ХИННАМНОР 45
2.1.34 СУПЕРТАЙФУН НАНМАДОЛ 46
2.1.35 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ НАЛГИ 47
2.2 ТРОПИЧЕСКИЕ ЦИКЛОНЫ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ 48
2.2.1 ТАЙФУН ЛАЙОНРОК 49
2.2.2 ТАЙФУН МИНДУЛЛ 56
2.2.3 ТРОПИЧЕСКИЙ ШТОРМ КОМПАСУ 60
3 ЭФФЕКТ ФУДЗИВАРЫ 64
4 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТА ФУДЗИВАРЫ НА ТРАЕКТОРИЮ
ТАЙФУНА ЛАЙОНРОК 71
4.1 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТА ФУДЗИВАРЫ ПО СПУТНИКОВЫМ
ДАННЫМ 71
4.2 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТА ФУДЗИВАРЫ ПО ЭМПИРИЧЕСКОЙ
ФОРМУЛЕ ЛИУ-ЛЮ 73
4.3 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТА ФУДЗИВАРЫ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ 101
ПРИЛОЖЕНИЯ 107
Тропический циклон представляет собой атмосферный вихрь с пониженным атмосферным давлением в центре, образующийся в тропических широтах. Горизонтальные размеры тропических циклонов в среднем составляют 100 - 300 км. Для циклонов характерны большие барические градиенты, с чем связаны скорости ветра ураганной силы - до 30 - 40 м/с. Еще одной характерной особенностью является развитая мощная облачная конвекция с ливневыми дождями и грозовой деятельностью [4].
Тропические циклоны являются важной составляющей циркуляции атмосферы как в тропиках, так и косвенно во внетропических регионах. Но также они являются одними из наиболее опасных и разрушительных природных катаклизмов. В связи с катастрофическими последствиями проблема изучения тропических циклонов становится особенно актуальной. Неблагоприятные последствия, вызываемые циклонами, обусловлены сильными ветрами и обильными осадками. Для предупреждения разрушительных последствий встает острая необходимость в своевременном качественном прогнозе траекторий тропических циклонов. Изучение изменения траекторий тропических циклонов в течение их жизненного цикла является темой данного исследования.
Как известно, в основном весь свой жизненный цикл тропические циклоны проводят непосредственно в тропиках. Но циклоны могут выходить в более высокие широты, например, при регенерации на полярном фронте. В связи с чем только Дальний Восток нашей страны подвержен влиянию данных природных образований. Циклоны на Дальнем Востоке называются тайфунами; образуются они в Тихом океане и в течение своего жизненного цикла помимо Приморского края России причиняют ущерб также Филиппинам, Тайваню, Китаю, Корее и Японии.
Ежегодно в Тихом океане образуется порядка 30 тайфунов. Чаще всего они выходят на побережье, чем причиняют колоссальный ущерб прибрежным регионам. Чем более необычной траекторией перемещается тайфун, тем сложнее прогнозировать его дальнейшую потенциальную траекторию смещения. А ведь именно верный прогноз может помочь в предотвращении или минимизации катастрофических последствий, связанных с приходом стихии на побережья. В этом и заключается актуальность данного исследования.
Ранее [6, 7] особое внимание уделялось тропическим циклонам, которые влияли на погоду на Дальнем Востоке России за последние пять лет. В данной же работе более подробно рассмотрен один конкретный тайфун из рассмотренных ранее. Примечателен он тем, что имел нехарактерную, трудно прогнозируемую траекторию перемещения.
Объектом исследования данной диссертации является тропический циклон Лайонрок.
Предмет исследования представляет собой комплексное исследование эволюции тайфуна Лайонрок, включая условия возникновения необычной траектории, посредством спутникового анализа, эмпирических зависимостей и моделирование его метеорологических полей.
Цель работы - исследование особенностей эволюции тропических циклонов, влияющих на погоду Дальнего Востока России.
Для достижения обозначенной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучение общих особенностей формирования и перемещения тропических циклонов;
2. Отыскание и изучение архива данных о тропических циклонах в северо-западной части Тихого океана с необычными траекториями;
3. Изучение теоретической базы об эффекте Фудзивары;
4. Комплексное исследование особенностей эволюции и перемещения тайфуна Лайонрок, в силу своей траектории повлиявшего на изменение погодных условий на Дальнем Востоке, а также исследование двух других тропических циклонов;
5. Изучение гипотезы о взаимовлиянии трех изучаемых барических образований и подтверждение гипотезы тремя методами: анализом спутниковых изображений, эмпирически и путем моделирования;
6. Моделирование тропических циклонов в течение всего периода их существования с использованием мезомасштабной модели WRF-ARW;
7. Анализ полученных результатов.
Выпускная квалификационная работа бакалавра состоит из введения, четырех глав, заключения и 3 приложений. Список использованных источников содержит 64 наименования.
В первой главе представлены общие сведения о тропических циклонах, районе их возникновения и прогнозе перемещения.
Во второй главе содержится информация о тропических циклонах с необычной траекторией перемещения, в том числе повлиявших на погодные условия на Дальнем Востоке России.
В третьей главе приводятся теоретические выкладки об эффекте Фудзивары.
В четвертой главе комплексно оценивается влияние эффекта Фудзивары на изучаемые тропические циклоны и приводятся результаты моделирования их метеорологических величин.
В заключение представлены выводы проделанного исследования.
Тропические циклоны являются важной составляющей циркуляции атмосферы как в тропиках, так и косвенно во внетропических регионах. Но также они являются одними из наиболее опасных и разрушительных природных катаклизмов. В связи с катастрофическими последствиями проблема изучения тропических циклонов становится особенно актуальной. Неблагоприятные последствия, вызываемые циклонами, обусловлены сильными ветрами и обильными осадками. Для предупреждения разрушительных последствий встает острая необходимость в своевременном качественном прогнозе траекторий тропических циклонов. Изучение изменения траекторий тропических циклонов в течение их жизненного цикла является темой данного исследования.
Как известно, в основном весь свой жизненный цикл тропические циклоны проводят непосредственно в тропиках. Но циклоны могут выходить в более высокие широты, например, при регенерации на полярном фронте. В связи с чем только Дальний Восток нашей страны подвержен влиянию данных природных образований. Циклоны на Дальнем Востоке называются тайфунами; образуются они в Тихом океане и в течение своего жизненного цикла помимо Приморского края России причиняют ущерб также Филиппинам, Тайваню, Китаю, Корее и Японии.
Ежегодно в Тихом океане образуется порядка 30 тайфунов. Чаще всего они выходят на побережье, чем причиняют колоссальный ущерб прибрежным регионам. Чем более необычной траекторией перемещается тайфун, тем сложнее прогнозировать его дальнейшую потенциальную траекторию смещения. А ведь именно верный прогноз может помочь в предотвращении или минимизации катастрофических последствий, связанных с приходом стихии на побережья. В этом и заключается актуальность данного исследования.
Ранее [6, 7] особое внимание уделялось тропическим циклонам, которые влияли на погоду на Дальнем Востоке России за последние пять лет. В данной же работе более подробно рассмотрен один конкретный тайфун из рассмотренных ранее. Примечателен он тем, что имел нехарактерную, трудно прогнозируемую траекторию перемещения.
Объектом исследования данной диссертации является тропический циклон Лайонрок.
Предмет исследования представляет собой комплексное исследование эволюции тайфуна Лайонрок, включая условия возникновения необычной траектории, посредством спутникового анализа, эмпирических зависимостей и моделирование его метеорологических полей.
Цель работы - исследование особенностей эволюции тропических циклонов, влияющих на погоду Дальнего Востока России.
Для достижения обозначенной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучение общих особенностей формирования и перемещения тропических циклонов;
2. Отыскание и изучение архива данных о тропических циклонах в северо-западной части Тихого океана с необычными траекториями;
3. Изучение теоретической базы об эффекте Фудзивары;
4. Комплексное исследование особенностей эволюции и перемещения тайфуна Лайонрок, в силу своей траектории повлиявшего на изменение погодных условий на Дальнем Востоке, а также исследование двух других тропических циклонов;
5. Изучение гипотезы о взаимовлиянии трех изучаемых барических образований и подтверждение гипотезы тремя методами: анализом спутниковых изображений, эмпирически и путем моделирования;
6. Моделирование тропических циклонов в течение всего периода их существования с использованием мезомасштабной модели WRF-ARW;
7. Анализ полученных результатов.
Выпускная квалификационная работа бакалавра состоит из введения, четырех глав, заключения и 3 приложений. Список использованных источников содержит 64 наименования.
В первой главе представлены общие сведения о тропических циклонах, районе их возникновения и прогнозе перемещения.
Во второй главе содержится информация о тропических циклонах с необычной траекторией перемещения, в том числе повлиявших на погодные условия на Дальнем Востоке России.
В третьей главе приводятся теоретические выкладки об эффекте Фудзивары.
В четвертой главе комплексно оценивается влияние эффекта Фудзивары на изучаемые тропические циклоны и приводятся результаты моделирования их метеорологических величин.
В заключение представлены выводы проделанного исследования.
Было проведено исследование особенностей эволюции тропических циклонов, влияющих на погоду Дальнего Востока России. Были определены основные районы их возникновения, составлена классификация циклонов и дан обзор на прогноз их перемещения.
Особое внимание в работе уделялось тропическим циклонам, которые имели нестандартные, «петляющие» траектории движения. Более подробно были рассмотрены тайфуны за период 2000 - 2022 годы. В соответствии с изученной информацией исследовательского центра наблюдений за Землей на базе Японского агентства аэрокосмических исследований JAXA/EORC [24] был составлен собственный архив данных о «петляющих» тайфунах северо-западной части Тихого океана.
Был детально рассмотрен малоизвестный эффект Фудзивары, описывающий взаимодействие между тайфунами. Также была поставлена гипотеза о применимости эффекта Фудзивары к изучаемым в работе циклонам. Другими словами, исследовалось - произошло ли на самом деле взаимодействие между ними.
Помимо накопления теоретических данных также была выполнена практическая часть. Она заключалась в комплексном доказательстве выдвинутой теории посредством использования спутниковой информации, эмпирической формулы и выполнением моделирования основных метеорологических величин тайфунов Лайонрок, Миндулл и тропического шторма Компасу. В работе для исследований применялась мезомасштабная гидродинамическая модель Weather Research and Forecasting - Advanced Research WRF (WRF-ARW).
После проделанной работы можно указать на то, что эффект Фудзивары действительно применим в данном контексте. Однако исследование показало, взаимодействие произошло не между тремя рассмотренными штормами, а только между тайфунами Лайонрок и Миндулл. Аналогичного явного взаимовлияния между тайфуном Лайонрок и тропическим штормом Компасу не было замечено.
В ходе работы были выполнены все поставленные задачи. Это значит, что цель исследуемой работы выполнена.
Необходимо добавить, что по результатам представленной выпускной квалификационной работы были выполнены доклады на следующих конференциях: Международный молодежный научный форум «Ломоносов- 2023», Всероссийская научно-практическая конференция «Гидрометеорология и физика атмосферы: современные достижения и тенденции развития». Помимо этого, также было проведено участие в следующих мероприятиях: XV Международная студенческая научная конференция «Студенческий научный форум - 2023», XX Всероссийский конкурс молодежных авторских проектов и проектов в сфере образования, направленных на социально-экономическое развитие российских территорий «Моя страна - моя Россия», XIX Большой географический фестиваль БГФ-2023, XVII Всероссийская конференция "Географическое изучение территориальных систем".
Особое внимание в работе уделялось тропическим циклонам, которые имели нестандартные, «петляющие» траектории движения. Более подробно были рассмотрены тайфуны за период 2000 - 2022 годы. В соответствии с изученной информацией исследовательского центра наблюдений за Землей на базе Японского агентства аэрокосмических исследований JAXA/EORC [24] был составлен собственный архив данных о «петляющих» тайфунах северо-западной части Тихого океана.
Был детально рассмотрен малоизвестный эффект Фудзивары, описывающий взаимодействие между тайфунами. Также была поставлена гипотеза о применимости эффекта Фудзивары к изучаемым в работе циклонам. Другими словами, исследовалось - произошло ли на самом деле взаимодействие между ними.
Помимо накопления теоретических данных также была выполнена практическая часть. Она заключалась в комплексном доказательстве выдвинутой теории посредством использования спутниковой информации, эмпирической формулы и выполнением моделирования основных метеорологических величин тайфунов Лайонрок, Миндулл и тропического шторма Компасу. В работе для исследований применялась мезомасштабная гидродинамическая модель Weather Research and Forecasting - Advanced Research WRF (WRF-ARW).
После проделанной работы можно указать на то, что эффект Фудзивары действительно применим в данном контексте. Однако исследование показало, взаимодействие произошло не между тремя рассмотренными штормами, а только между тайфунами Лайонрок и Миндулл. Аналогичного явного взаимовлияния между тайфуном Лайонрок и тропическим штормом Компасу не было замечено.
В ходе работы были выполнены все поставленные задачи. Это значит, что цель исследуемой работы выполнена.
Необходимо добавить, что по результатам представленной выпускной квалификационной работы были выполнены доклады на следующих конференциях: Международный молодежный научный форум «Ломоносов- 2023», Всероссийская научно-практическая конференция «Гидрометеорология и физика атмосферы: современные достижения и тенденции развития». Помимо этого, также было проведено участие в следующих мероприятиях: XV Международная студенческая научная конференция «Студенческий научный форум - 2023», XX Всероссийский конкурс молодежных авторских проектов и проектов в сфере образования, направленных на социально-экономическое развитие российских территорий «Моя страна - моя Россия», XIX Большой географический фестиваль БГФ-2023, XVII Всероссийская конференция "Географическое изучение территориальных систем".
