Исследование смерчеопасных ситуаций с использованием мезомасштабной модели WRF-ARW
|
ВЕДЕНИЕ 2
1 СМЕРЧ КАК ОПАСНОЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ 6
1.1 Общие сведения о смерчах и сопутствующих им метеорологических
условиях 6
1.2 Основные характеристики смерчей 10
1.3 Синоптические условия образования смерчей 12
1.4 Классификация смерчей 16
1.5 Шкалы интенсивности смерчей 18
1.6 Пространственное распределение смерчей 21
2 ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ РАЗВИТИЯ И ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ
СИЛЬНЫХ ШКВАЛОВ 25
2.1 Смерч 20 июня 2022 года в районе города Бобруйска (Могилёвская область) 25
2.2 Смерч в Прикамье, 18 июля 2012 года 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 55
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 58
1 СМЕРЧ КАК ОПАСНОЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ 6
1.1 Общие сведения о смерчах и сопутствующих им метеорологических
условиях 6
1.2 Основные характеристики смерчей 10
1.3 Синоптические условия образования смерчей 12
1.4 Классификация смерчей 16
1.5 Шкалы интенсивности смерчей 18
1.6 Пространственное распределение смерчей 21
2 ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ РАЗВИТИЯ И ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ
СИЛЬНЫХ ШКВАЛОВ 25
2.1 Смерч 20 июня 2022 года в районе города Бобруйска (Могилёвская область) 25
2.2 Смерч в Прикамье, 18 июля 2012 года 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 55
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 58
Среди опасных явлений погоды смерчи занимают особое место, так как они имеют локальных характер. В большинстве случает очень сложно фиксировать и, тем более, прогнозировать данное явление, так как оно внезапное и очень кратковременное.
Смерчи - это мощные вихревые столбы, которые обладают значительной разрушительной силой. Они представляют собой один из наиболее опасных природных катаклизмов, которые могут возникать в различных частях мира и могут нанести существенный ущерб людям и инфраструктуре. Смерчи обладают уникальной формой - вращающаяся колонна воздуха с вертикальной осью. Образование смерча возможно при специальных метеорологических условиях, обычно в местах, где проходит фронт воздушных масс, вблизи грозовых облаков или на грани атмосферной неустойчивости. Сильные вихревые движения создают условия для развития турбулентных потоков, которые могут возрастать в силе и приводить к образованию опасных смерчевых столбов.
Изучение принципов и механизмов образования смерчей является важной задачей для ученых и метеорологов, чтобы прогнозировать возможное появление и дать рекомендации по предотвращению разрушительных последствий. В данной работе будет рассматриваться более подробно теория образования смерчей, их опасности и меры предосторожности, которые необходимо предпринимать для предотвращения разрушительный последствий. Мезомасштабная модель WRF-ARW (Weather Research and Forecasting Model - Advanced Research WRF) используется для исследования атмосферных процессов и прогнозирования погоды с высоким разрешением в мезомасштабных масштабах. Эта модель может быть использована для исследования смерчеопасных ситуаций и прогнозирования потенциального возникновения смерчей.
Модель WRF-ARW основывается на уравнениях гидродинамики атмосферы, решаемых численными методами. WRF-ARW позволяет моделировать различные характеристики атмосферы, такие как температура, влажность, скорость ветра и другие. При исследовании смерчеопасных ситуаций, модель может отображать динамику воздушных масс и изменения ветрового поля в реальном времени. Использование мезомасштабной модели WRF-ARW для исследования смерчей может помочь в прогнозировании возможности их возникновения в определенных регионах. Результаты моделирования WRF-ARW могут быть использованы для создания карт, которые показывают вероятность возникновения смерчей в различных регионах и прогнозирования их перемещения. Это помогает принимать меры предосторожности и обеспечить защиту для населения и объектов инфраструктуры в зоне возможного риска. Таким образом, использование мезомасштабной модели WRF-ARW для исследования смерчеопасных ситуаций является важным инструментом для ученых и метеорологов в работе по защите населения и предотвращения разрушительных последствий.
Актуальность работы состоит в том, что в настоящее время информационные технологий быстро прогрессируют и рост вычислительных мощностей позволяют решать задачи, которые требовательны к большому числу ресурсов и поэтому ранее не были выполнимыми. На сегодняшний день одной из таких задач является моделирование состояния атмосферы и прогноз погоды. Постоянное совершенствование прогностических моделей, которые разрабатываются во многих странах существенно облегчают решение этой задачи. Разнохарактерность моделей позволяет моделировать атмосферные процессы не только по всему земному шару, но и предназначены для прогноза погоды на территории какого-либо региона.
В данной работе особый интерес уделяется прогнозу развития атмосферной конвекции и связанных с нею опасного метеорологического явления, такого как смерч, при помощи современной модели атмосферы WRF- ARW.
Для решения данной проблемы в мире используется два основных подхода:
1) использование физико-статистических параметров неустойчивости атмосферы, определяемых по данным глобальных моделей атмосферы;
2) моделирование конвекции по данным мезомасштабных моделей атмосферы с высоким пространственным разрешением.
В настоящее время прогностические модели постоянно совершенствуются: растет их пространственное разрешение, повышается
качество воспроизведения атмосферных процессов. Таким образом, в ближайшие годы тема моделирования атмосферной конвекции и связанных с ее развитием опасных метеорологических явлений будет оставаться актуальной [3].
Целью данной работы является выявление условий формирования опасных метеорологических явлений конвективного происхождения на исследуемом регионе для повышения качества их диагноза и прогноза с помощью мезомасштабной прогностической модели WRF.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Создать архив данных, содержащий сведения об смерчах по результатам стандартных метеорологических наблюдений, а также свидетельствам очевидцев и других косвенных признаков.
2. Определить возможности применения гидродинамического моделирования для прогнозирования опасных метеорологических явлений конвективного происхождения - смерчей.
3. Осуществить подбор оптимальной конфигурации мезомасштабной про - гностической модели WRF, обеспечивающей получение наиболее качественно - го прогноза мезомасштабных конвективных систем, и связанных с ними опасных метеорологических явлений.
4. Оценить качество диагноза и прогноза мезомасштабных конвективных систем, генерирующих сильные смерчи.
Магистерская диссертация состоит из введения, 2 глав и заключения.
В первой главе описываются Общие сведения о смерчах и сопутствующих им метеорологических условиях.
Во второй главе исследуются случаи возникновения смерчей:
1. Смерч 20 июня 2022 года в районе города Бобруйска (Могилёвская область).
2. Смерчи в Прикамье 18 июля 2012 года.
Список использованных источников содержит 20 наименовании.
Смерчи - это мощные вихревые столбы, которые обладают значительной разрушительной силой. Они представляют собой один из наиболее опасных природных катаклизмов, которые могут возникать в различных частях мира и могут нанести существенный ущерб людям и инфраструктуре. Смерчи обладают уникальной формой - вращающаяся колонна воздуха с вертикальной осью. Образование смерча возможно при специальных метеорологических условиях, обычно в местах, где проходит фронт воздушных масс, вблизи грозовых облаков или на грани атмосферной неустойчивости. Сильные вихревые движения создают условия для развития турбулентных потоков, которые могут возрастать в силе и приводить к образованию опасных смерчевых столбов.
Изучение принципов и механизмов образования смерчей является важной задачей для ученых и метеорологов, чтобы прогнозировать возможное появление и дать рекомендации по предотвращению разрушительных последствий. В данной работе будет рассматриваться более подробно теория образования смерчей, их опасности и меры предосторожности, которые необходимо предпринимать для предотвращения разрушительный последствий. Мезомасштабная модель WRF-ARW (Weather Research and Forecasting Model - Advanced Research WRF) используется для исследования атмосферных процессов и прогнозирования погоды с высоким разрешением в мезомасштабных масштабах. Эта модель может быть использована для исследования смерчеопасных ситуаций и прогнозирования потенциального возникновения смерчей.
Модель WRF-ARW основывается на уравнениях гидродинамики атмосферы, решаемых численными методами. WRF-ARW позволяет моделировать различные характеристики атмосферы, такие как температура, влажность, скорость ветра и другие. При исследовании смерчеопасных ситуаций, модель может отображать динамику воздушных масс и изменения ветрового поля в реальном времени. Использование мезомасштабной модели WRF-ARW для исследования смерчей может помочь в прогнозировании возможности их возникновения в определенных регионах. Результаты моделирования WRF-ARW могут быть использованы для создания карт, которые показывают вероятность возникновения смерчей в различных регионах и прогнозирования их перемещения. Это помогает принимать меры предосторожности и обеспечить защиту для населения и объектов инфраструктуры в зоне возможного риска. Таким образом, использование мезомасштабной модели WRF-ARW для исследования смерчеопасных ситуаций является важным инструментом для ученых и метеорологов в работе по защите населения и предотвращения разрушительных последствий.
Актуальность работы состоит в том, что в настоящее время информационные технологий быстро прогрессируют и рост вычислительных мощностей позволяют решать задачи, которые требовательны к большому числу ресурсов и поэтому ранее не были выполнимыми. На сегодняшний день одной из таких задач является моделирование состояния атмосферы и прогноз погоды. Постоянное совершенствование прогностических моделей, которые разрабатываются во многих странах существенно облегчают решение этой задачи. Разнохарактерность моделей позволяет моделировать атмосферные процессы не только по всему земному шару, но и предназначены для прогноза погоды на территории какого-либо региона.
В данной работе особый интерес уделяется прогнозу развития атмосферной конвекции и связанных с нею опасного метеорологического явления, такого как смерч, при помощи современной модели атмосферы WRF- ARW.
Для решения данной проблемы в мире используется два основных подхода:
1) использование физико-статистических параметров неустойчивости атмосферы, определяемых по данным глобальных моделей атмосферы;
2) моделирование конвекции по данным мезомасштабных моделей атмосферы с высоким пространственным разрешением.
В настоящее время прогностические модели постоянно совершенствуются: растет их пространственное разрешение, повышается
качество воспроизведения атмосферных процессов. Таким образом, в ближайшие годы тема моделирования атмосферной конвекции и связанных с ее развитием опасных метеорологических явлений будет оставаться актуальной [3].
Целью данной работы является выявление условий формирования опасных метеорологических явлений конвективного происхождения на исследуемом регионе для повышения качества их диагноза и прогноза с помощью мезомасштабной прогностической модели WRF.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Создать архив данных, содержащий сведения об смерчах по результатам стандартных метеорологических наблюдений, а также свидетельствам очевидцев и других косвенных признаков.
2. Определить возможности применения гидродинамического моделирования для прогнозирования опасных метеорологических явлений конвективного происхождения - смерчей.
3. Осуществить подбор оптимальной конфигурации мезомасштабной про - гностической модели WRF, обеспечивающей получение наиболее качественно - го прогноза мезомасштабных конвективных систем, и связанных с ними опасных метеорологических явлений.
4. Оценить качество диагноза и прогноза мезомасштабных конвективных систем, генерирующих сильные смерчи.
Магистерская диссертация состоит из введения, 2 глав и заключения.
В первой главе описываются Общие сведения о смерчах и сопутствующих им метеорологических условиях.
Во второй главе исследуются случаи возникновения смерчей:
1. Смерч 20 июня 2022 года в районе города Бобруйска (Могилёвская область).
2. Смерчи в Прикамье 18 июля 2012 года.
Список использованных источников содержит 20 наименовании.
В заключении можно сказать, что численное моделирование смерча является важным инструментом для изучения и понимания этого мощного и разрушительного явления природы как смерч. В ходе исследования было произведено моделирование данного явления. Была создана специальная версия модели WRF-ARW с разными параметризациями конвекции.
С помощью использованной модели можно оценивать поведение смерча в различных условиях и на разных стадиях его развития, а также прогнозировать его движение и потенциальные последствия.
Однако, несмотря на значительные успехи в развитии численных моделей приспособленных для изучения смерчей, они все еще имеют свои ограничения и недостатки. Например, в первом случае прохождения смерча над Боровицей модель не дала положительных результатов, даже с использованием разных схем параметризации и при вложенных сетках, а во втором случае модель адекватно воспроизвела время развития конвективной системы. получились приближенные результаты, на основе которых можно предположить образование смерча, который прошел по Пермскому края.
Точность таких моделей в значительной степени зависит от качества и точности входных данных, а также от выбранных параметров и предположений, что может привести к неточным результатам.
Тем не менее, численное моделирования смерча продолжает развиваться, и улучшение точности и реалистичности таких моделей может помочь улучшить наши знания о смерчах и повысить нашу способность предсказывать их движения и последствия в будущем.
С помощью использованной модели можно оценивать поведение смерча в различных условиях и на разных стадиях его развития, а также прогнозировать его движение и потенциальные последствия.
Однако, несмотря на значительные успехи в развитии численных моделей приспособленных для изучения смерчей, они все еще имеют свои ограничения и недостатки. Например, в первом случае прохождения смерча над Боровицей модель не дала положительных результатов, даже с использованием разных схем параметризации и при вложенных сетках, а во втором случае модель адекватно воспроизвела время развития конвективной системы. получились приближенные результаты, на основе которых можно предположить образование смерча, который прошел по Пермскому края.
Точность таких моделей в значительной степени зависит от качества и точности входных данных, а также от выбранных параметров и предположений, что может привести к неточным результатам.
Тем не менее, численное моделирования смерча продолжает развиваться, и улучшение точности и реалистичности таких моделей может помочь улучшить наши знания о смерчах и повысить нашу способность предсказывать их движения и последствия в будущем.
