Сокращения 3
Введение 4
1 Опасные явления погоды и их прогноз 7
1.1 Сверхкраткосрочный прогноз погоды 7
1.2 Обзор существующих методов прогнозов, основанных на
радарах 8
1.3 Прогноз с использованием радиолокационной сети CASA 11
1.4 Экстраполяционные методы прогноза опасных явлений погоды 14
1.4.1 Система NCAR-Nowcaster 15
1.4.2 Алгоритм прогнозирования конвективной погоды CWF от 0 до 2
часов 17
1.5 Ассимиляция данных и прогнозирование 17
1.6 Описание опасного явления погоды (смерч) 18
2 Описание модели WRF 23
2.1 Модель WRF-ARW 24
2.2 Модель WRF-NMM 27
2.3 Построение модели WRF 29
2.4 Запуск WPS 31
2.5 Создание вложенных областей с помощью WPS 34
3 Численные эксперименты и анализ результатов 38
3.1 Исследуемая ситуация и описание синоптического процесса 38
3.2 Используемая характеристика и её характеристики 39
3.3 Анализ результатов численных экспериментов на обычной сетке 43
3.3.1 Скорость ветра 44
3.3.2 Направление ветра 48
Стр.
3.3.3 Температура на 2-ух метрах 49
3.3.4 Потенциальная температура 53
3.3.5 Давление на уровне моря 56
3.3.6 Геопотенциальная высота 57
3.4 Анализ результатов численных экспериментов на вложенной
сетке 58
3.4.1 Скорость ветра 58
3.4.2 Направление ветра 61
3.4.3 Температура на 2-ух метрах 62
3.4.4 Потенциальная температура 66
3.4.5 Давление на уровне моря 70
3.4.6 Геопотенциальная высота 70
3.5 Общий анализ 71
Заключение 73
Список использованных источников 74
Приложение А - Примеры полученных результатов с помощью модели WRF на обычной сетке 77
Приложение Б - Примеры полученных результатов с помощью модели WRF на обычной сетке 103
Эффективное прогнозирование текущей погоды требует высокой плотности информации об атмосфере, особенно вблизи подстилающей поверхности. В течение нескольких последних десятилетий наблюдалось экспоненциальное увеличение этих данные в реальном времени - десятки тысяч наблюдений были доступны каждый час.
Метеорологические данные о погоде не ограничиваются поверхностными наблюдениями. Расширилась сеть самолётных наблюдений, которые предоставляют информации не только во время полёта, но и во время взлёта и посадки. Наблюдения приборов с использованием доплеровских инструментов дают возможность определить не только местоположение, а также тип и микрофизику облаков и осадков. Сеть обеспечивает сотни высококачественных зондирований каждый день.
Комбинация этих новых источников данных повысить возможности в описании мезомасштабных атмосферных образований над сушей и океанами. Такие наблюдения значительно понимание текущей погоды, так как они обеспечивают значительно улучшенное описание того, что происходит сейчас, а через ассимиляцию данных и моделирование, что произойдет в течение следующих нескольких часов.
В последние годы стоит вопрос об опасных явлениях погоды. Например, на Урале произошло не менее 20 случаев опасных явлений за последние двадцать лет. У всех на памяти катастрофические смерчи, наблюдавшиеся в Москве весной 2017 и 2018 годов. С каждым годом совершается повседневный прогресс в жизни людей, а значит, увеличивается нанесенный урон опасным явлением погоды человеческим жизням. В связи со всем вышесказанным актуальность темы исследования не вызывает сомнений.
Объектом исследования магистерской диссертации атмосферные процессы.
Предметом исследования являются мезомасштабные вихри.
Целью данной магистерской диссертации является разработка мезомасштабной модели для описания мезомасштабных вихрей. Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
1. Изучить научную литературу по прогнозам опасных явлений.
2. Изучить гидродинамическую модель WRF.
3. Создать вариант модели прогноза для опасных явлений на территории города Москвы и Московской области.
4. Провести численные эксперименты.
5. Провести анализ результатов.
Структура магистерской диссертации обусловлена предметом, целью и задачами исследования. Работа состоит из введения, трех глав и заключения.
Введение раскрывает актуальность раскрываемой проблемы, определяет объект и предмет изучения, формирует цели и задачи написания работы.
В первой главе рассматриваются:
1. Методы определения опасных явлений на основе радиолокационных данных и численных прогнозов погоды
2. Описание опасного явления, как смерч. Его образование и характеристики
Во второй главе рассматриваются:
1. Разновидности модели WRF.
2. Шаговая инструкция проведение нашего численного эксперимента
В третьей главе анализируются метеорологические величины. В ходе анализа выявляют, какой лучше эксперимент подходит для данной территории.
В заключении подводятся итоги диссертационного исследования магистра.
Список использованных источников содержит 25 наименований.
Были изучены современные методы прогнозирования мезомасштабных явлений погоды. С помощью их была проведена работа с моделью WRF. Она подразделяются на WRF-ARW и WRF-NMM. Для нашей области лучше подходила модель WRF-ARW. Для прогнозирования мезомасштабных явлений погоды использовалась не только обычная сетка, а еще и вложенная сетка. Всего было проведено восемнадцать численных экспериментов (девять экспериментов на обычной сетке и девять экспериментов на вложенной сетке). В этих экспериментах меняли характеристики модели, которые отвечали за пограничный слой атмосферы, конвекцию и турбулентность. Анализ полученных результатов получился хороший, так как прогностические значения были в пределах, которые на самом деле наблюдались. Поэтому для улучшения качества прогноза нужно лучше проводить ассимиляцию данных, а точнее подготовлять начальные условия.
