ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1 Описание массивов и судовых наблюдений 5
1.1 Массив данных реанализа ERA5 5
1.2 Массив данных реанализа JRA-55 6
1.3 Массив данных реанализа NCEP FNL 7
1.4 Международный комплексный набор данных об атмосфере океана
(ICOADS) 8
1.5 Массив Национального Климатического Центра Данных США
(NCDC) 9
Глава 2 Сравнение данных реанализа ERA, NCEP и JRA между собой 12 Глава 3 Сравнение данных реанализа ERA, NCEP и JRA с фактическими наблюдениями по массиву ICOADS 22
Глава 4 Анализ массивов ERA, NCEP и JRA по акватории Японского моря 27
4.1 Описание ветрового режима Японского моря 27
4.2 Сравнение полей среднемесячной скорости ветра по данным
реанализа и ICOADS 31
4.3 Сравнение данных реанализа с судовыми наблюдениями по
градациям скорости ветра 33
4.4 Сравнение данных реанализа с судовыми наблюдениями по
направлениям ветра 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 51
Приложение А 53
Приложение Б 65
Влияние атмосферы на жизнь человека необычайно велико и самое главное для чего изучают процессы, происходящие в атмосфере - это для того, что оценить их влияние на формирование климата и получить возможность предсказывать изменения погоды. В атмосфере существуют области повышенного и пониженного давления, как в океанах здесь бушуют настоящие шторма - ураганы и смерчи, в атмосфере есть свои течения - постоянные или сезонные ветра. Особенный интерес для человека играет ветер в области судоходства, для сельского хозяйства, авиации, инженерных строений и энергетики.
Исследования метеорологов прошлого столетия основывались на доступных в то время немногочисленных данных наблюдений. Авторам приходилось домысливать физику процесса, не имея возможность подкрепить свои предположения фактическим данными. Особенно это относилось к малоизученным районам, таким как Арктика, Антарктида, горные местности, морские акватории и др. Тем не менее, их работы представляют большой интерес. В настоящее время у исследователей огромные возможности. И все благодаря свободному доступу к разнообразным массивам метеорологическим данным.
Особой популярностью сейчас пользуются данные реанализа, полученные ведущими метеорологическими центрами мира. Под этим термином понимают максимально полный и согласованный набор метеорологических данных за истекшие годы в узлах регулярной сетки на основе доступных стационарных наблюдений, аэрологических и спутниковых данных учитывающие законы физики для получения наилучшей оценки состояния атмосферы. Такие массивы содержат многообразие метеорологических параметров, как у поверхности, так и в свободной атмосфере за продолжительный период времени. Еще один существенный плюс таких данных - отсутствие пропусков, поскольку они являются продуктом модельных расчетов. Формат данных, в котором представлены массивы реанализа, это, как правило, WMO GRIB, с конвертацией в netCDF.
В настоящее время на многочисленных сайтах в свободном доступе можно найти разные массивы ведущих мировых центров данных. И тогда возникает вопрос, какой выбрать. В данной работе сравнивались 3 наиболее известных на сегодняшний день массивов реанализа: европейский ERA5, американский NCEP и японский JRA. В качестве исследуемого параметра для сравнения выбран ветер.
В ходе написания выпускной квалифицированной работы перед мною были поставлены задачи:
-проанализировать поля невязки среднемесячной скорости ветра между моделями ERA5, NCEPFNL, JRA55 для Северного полушария;
-сравнить среднегодовые скорости ветра по широтам по рассматриваемым моделям;
-сравнить данные реанализа с массивом фактических судовых наблюдений ICOADS.
-сравнить поля среднемесячной скорости ветра по акватории Японского моря по данным реанализа и массива ICOADS;
-сравнить распределение ветра по градациям скорости и направлениям по отдельным районам Японского моря по данным реанализа, судовым наблюдениям;
-сравнение данных реанализа с судовыми наблюдениями по направлениям ветра по месяцам.
Все поставленные задачи выполнены в полном объеме.
В результате работы сделаны следующие выводы:
1. Все рассматриваемые реанализы довольно хорошо согласованны между собой. Зимой над сушей скорости ветра меньше по модели JRA по сравнению с другими массивами; в центральной части Канады и Гренландии большие скорости ветра показывает модель ERA; в арктических районах наиболее сильные ветра по данным реанализа японской модели. Для летнего периода также как и зимой над сушей скорости ветра меньше по реанализу JRA. Наиболее низкие значения отмечаются над территорией Индии, Ирака, у восточного побережья Африки...
1. Архив исследовательских данных (RDA). Реанализ ERA5 (сетка широта-
долгота 0,25 градуса). [Электронный ресурс]/ URL:
https://rda.ucar.edU/datasets/ds633.0/
2. Архив исследовательских данных (RDA). JRA-55: Японский 55-летний повторный анализ, ежедневные 3-часовые и 6-часовые данные. [Электронный ресурс]/ URL: /https://rda.ucar.edu/datasets/ds628.0/
3. Архив исследовательских данных (RDA). Глобальный тропосферный анализ оперативной модели НЦЭП НОС, продолжающийся с июля 1999. [Электронный ресурс]/ URL: /https://rda.ucar.edu/datasets/ds083.2/
4. Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA). Лаборатория физических наук. ICOADS [Электронный ресурс]/ URL: https://psl.noaa.gov/data/gridded/data.coads.1deg.html
5. Национальные центры экологической информации. [Электронный ресурс]/ URL: https://www.ncei.noaa.goV/data/marine/icoads3.0/enhanced-trim/
6. Результаты расчета ветро-волнового режима Баренцева, Норвежского и Гренландского морей. Лаврова И.В., Мастрюков С.И., Ульянец Е.К., Червякова Н.В. Навигация и гидрография. 2008. № 27. С. 61-68.
7. Оценка соответствия массивов гидрофизизеских параметров WOA И GDEM на Акватории Северной Атлантики. Мастрюков С.И. Навигация и гидрография. 2017. № 50. С. 52-60.
8. Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии. [Электронный ресурс]/ URL: https://studfile.net/preview/5866303/page:56/#105
9. Теоретические основы и методы расчета ветрового волнения / Под ред.
И.Н. Давидана. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 10. Справочные данные по
режиму Ветра и волнения Японского и Карского морей. Санкт-Петербург
2009 [Электронный ресурс]/ URL: https://rs-
class.org/upload/iblock/f59/f59b00ea70662116641ce3bdfd734747.pdf
11. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. - Л: Гидрометеоиздат , 1984г.
12. Справочное пособие "Гидрометкарты". Японское море .- Л. Изд. ГУНиО МО,1989 г.
13. Ветер и волны в океанах и морях. Справочные данные / Под ред. И. Н. Давидана, Л. И. Лопатухина, В. А. Рожкова. - Л.: Транспорт, 1974..