Введение 2
1. Климат Бурунди 5
1.1. Последствия изменения климата в Бурунди 6
1.2. карты уязвимости республики Бурунди 9
1.2.1. Карта уязвимости к эрозии 9
1.2.2. Карта уязвимости к засухе 13
2. Метод исследования «Модель WRF-ARW» 17
2.1. Схема дискретизаций уравнений движения на пространственной сетке Аракавы класса
«С» 18
2.2. Начальные данные 19
Структура модели WRF ARW 20
2.3. Гидродинамические прогнозы для республики Бурунди с помощью модели «WRF-ARW» 22
3. Оценка качества гидродинамического прогноза для Бурунди 24
3.1. Оценка качества гидродинамического прогноза для станций Бужумбура 24
3.1.1. оценка гидродинамического прогноза температуры на станции Бужумбура 24
3.1.2. Оценка гидродинамического прогноза количества осадков на станции Бужумбура. 38
3.2. Оценка качества гидродинамического прогноза для станций Гитега 47
3.2.1 оценка гидродинамического прогноза температуры на станции Гитега 47
1.2.2. Оценка гидродинамического прогноза количества осадков на станции Гитега 60
3.3 . Оценка качества гидродинамического прогноза для станций Мусаса 66
3.3.1. оценка гидродинамического прогноза температуры на станции Мусаса 66
3.4. Оценка качества гидродинамического прогноза для станций Руийги 84
3.4.1 оценка гидродинамического прогноза температуры на станции Руийги 84
3.4.2 Оценка гидродинамического прогноза количества осадков на станции Руийги 90
Список использованных источников 97
Приложение 98
В настоящее время, в разных точках Земли наблюдаются опасные и /или неблагоприятные явления, вызванные внезапным изменениям погоды. Существуют разные гидрометеорологические стихийные бедствия, которые приводят к ухудшению жизни на Земле.
В разные эпохи человек по-разному отреагировал на изменения погоды и как последствие, возникли различные способы предсказания изменения погодных условий, чтобы предотвратить последствий стихийных бедствий, вызванных внезапными изменениями погоды. В ходе решения проблемы последствий изменения погоды, были разработаны разные способы составления прогнозов такие как: гидродинамический прогноз, синоптический прогноз, статистический прогноз, стохаотический прогноз, ансамблевый прогноз и так далее.
Несмотря на эти очень важные достижения, до сих пор не существует идеального прогнозирования изменения погодных условий, так как не все процессы изучены, чтобы на сто процентов понимать всё, что приводить к изменению погоды. Кроме этого, современные технологии не позволяют решать все функции, которые описывают процессы изменения погоды.
Исходя из того, что сказано выше, наблюдаются до сих пор ошибки прогнозирования внезапных изменений погоды. В качестве примера, несмотря на различные способы прогнозирования погоды, существующие в Бурунди, в последние десятилетия наблюдались различные неожидаемые стихийные бедствия из-за отсутствия правильных результатов прогнозирования изменения погоды.
Для решения вышесказанной проблемы в данном исследовании анализируется возможность применения мезомасштабной модели для нахождения надежных результатов прогнозирования. Проведены различные эксперименты для нахождения оптимальной параметризации физических процессов.
Цель ВКР магистра - исследовать возможность применения мезомасштабной гидродинамической модели WRF-ARWдля прогноза сильных осадков в Бурунди.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
Проанализировать климатические характеристики осадков в Бурунди;
Изучить мезомасштабную гидродинамическую модель WRF-ARW;
Адаптировать модель к региону исследования;
Провести численные эксперименты;
Выбрать оптимальные характеристики динамического ядра модели и параметризаций.
Основные характеристики модели WRF-ARW, используемые при прогнозе на территории Бурунди:
• Шаг по пространству: dx= dy =3,5km
• Шаг по времени: 30 секунд
• Количество узлов:8820
• Количество уровней по вертикале :24
• Количество уровне по горизонтали:99 по х; 91 по у
• Количества моментов времени: 7
• Заблаговременность прогнозов:36 часов
Число прогнозов сделаны в апреле и июле 2018 на станции «Бужумбура»: 122
ВКР магистра состоит из введения, трёх глав, заключения и приложения.
В первой главе описан климат Бурунди и основные закономерности формирования осадков на исследуемой территории.
Во второй главе
В третьей главе
В заключении приведены выводы, полученные при исследовании и рекомендации для дальнейшего изучения.
Список использованных источников содержит наименования.
В рамках данной ВКР (магистерская диссертация) проведена адаптация мезомасштабной гидродинамической модели WRF-ARW к региону исследований (республика Бурунди) и к задаче исследований (прогноз осадков).
Проведены численные эксперименты по моделированию полей
метеорологических величин для двух характерных месяцев.
Осуществлена верификация результатов моделирования - оценено качество прогноза температуры воздуха и количество осадков для Бурунди на четырёх станциях, расположенных в разных областях. Оценка сделана с помощью статистических критерий, позволяющих оценивать успешность прогнозирования с помощью мезомасштабной модели WRF-ARW.
В результате оценки, сделаны следующие выводы:
■ было обнаружено, что прогноз максимальных значений
температуры оправдался в всех четверых станциях.
■ было определено, что прогноз минимальных значений температуры оправдался для всех станций, кроме станции Бужумбура.
■ было установлено, что модель WRF-ARW подходит для прогноза количества осадков на всех четырёх станциях, кроме станции Руийги.
■ выявлена сильная корреляционная связь между рядами фактического и прогностического количества осадков.
■ заметно, что мезомасштабная модель WRF-ARW завышает количество осадков в апреле 2018 на всех станциях в Бурунди поскольку рассчитанные коэффициенты BIAS больше 1везде.
Для улучшения качества прогнозов в дальнейшем предполагается провести ассимиляцию данных наблюдений и выбрать оптимальную комбинацию параметризаций физических процессов.
