Atmosfera modeli - Atmospheric model

96 soatlik 850 prognozi mbar geopotentsial balandlik va harorat dan Global prognoz tizimi

An atmosfera modeli a matematik model to'liq to'plam atrofida qurilgan ibtidoiy dinamik tenglamalar atmosfera harakatlarini boshqaradigan. U ushbu tenglamalarni quyidagilar bilan to'ldirishi mumkin parametrlar uchun notinch tarqalish, nurlanish, nam jarayonlar (bulutlar va yog'ingarchilik ), issiqlik almashinuvi, tuproq, o'simliklar, er usti suvlari, kinematik ta'siri relyef va konvektsiya. Ko'pgina atmosfera modellari raqamli, ya'ni ular harakat tenglamalarini diskretlashtiradilar. Kabi mikroskopik hodisalarni bashorat qilishlari mumkin tornado va chegara qatlami, binolar ustidagi mikroskopik turbulent oqim, shuningdek sinoptik va global oqimlar. Modelning gorizontal domeni ham globalto'liq qamrab oladi Yer, yoki mintaqaviy (cheklangan maydon), Yerning faqat bir qismini qamrab oladi. Har xil turdagi modellar termotrop, barotropik, gidrostatik va gidrostatik emas. Ba'zi model turlari atmosfera haqida taxminlarni keltirib chiqaradi, bu ishlatilgan vaqt qadamlarini uzaytiradi va hisoblash tezligini oshiradi.

Prognozlar atmosferaning fizikasi va dinamikasi uchun matematik tenglamalar yordamida hisoblab chiqiladi. Ushbu tenglamalar chiziqli emas va ularni aniq echish mumkin emas. Shuning uchun raqamli usullar taxminiy echimlarni oladi. Turli xil modellarda turli xil echim usullari qo'llaniladi. Global modellar ko'pincha foydalanadi spektral usullar gorizontal o'lchamlari uchun va sonli-farqli usullar vertikal o'lchov uchun, mintaqaviy modellar odatda uchta o'lchamda ham sonli farq usullaridan foydalanadi. Muayyan joylar uchun, model chiqish statistikasi dan olingan iqlim ma'lumotlaridan foydalaning ob-havoning raqamli prognozi va joriy er usti ob-havosini kuzatish modellarning noto'g'ri va echimini hisobga oladigan statistik munosabatlarni rivojlantirish.

Turlari

Tomonidan qilingan asosiy taxmin termotrop modeli shuki, ning kattaligi termal shamol o'zgarishi mumkin, uning yo'nalishi balandlikka nisbatan o'zgarmaydi va shunday qilib baroklinika atmosferada 500 yordamida simulyatsiya qilish mumkinmb (15 ng ) va 1000 mb (30 dyuym simob ustuni) geopotentsial balandlik yuzalar va ular orasidagi o'rtacha termal shamol.[1][2]

Barotropik modellar deyarli atmosferani taxmin qilmoqda barotropik, ya'ni yo'nalishi va tezligi degan ma'noni anglatadi geostrofik shamol balandlikdan mustaqil. Boshqacha qilib aytganda, vertikal emas shamolni kesish geostrofik shamol. Bundan tashqari, qalinlik konturlari (harorat uchun proksi) yuqori balandlik konturlariga parallel bo'lishini anglatadi. Ushbu turdagi atmosferada, yuqori va past bosimli joylar issiq va sovuq harorat anomaliyalarining markazlari. Issiq yadro balandliklari (masalan subtropik tizma va Bermud-Azor orollari baland) va sovuq yadroli pastliklar shamollarni balandligi bilan kuchaytiring, aksincha sovuq yadroli balandliklar (sayoz Arktik balandliklari) va iliq yadroli pastliklar (masalan tropik siklonlar ).[3] Barotropik model soddalashtirilgan shaklini echishga harakat qiladi atmosfera dinamikasi atmosfera mavjud degan taxminga asoslanib geostrofik muvozanat; ya'ni Rossbi raqami atmosferadagi havoning miqdori kichik.[4] Agar atmosfera shunday deb taxmin qilinsa kelishmovchiliksiz, burish ning Eyler tenglamalari ga kamaytiradi barotropik girdob tenglamasi. Ushbu oxirgi tenglamani atmosferaning bir qatlami orqali hal qilish mumkin. Taxminan 5,5 kilometr (3,4 milya) balandlikdagi atmosfera asosan divergentsiyasiz bo'lgani uchun barotropik model atmosferadagi holatga eng yaqin geopotentsial balandlik bu balandlikka mos keladi, bu atmosferaning 500 mb (15 dyuym.Hg) bosim yuzasiga to'g'ri keladi.[5]

Gidrostatik modellar vertikal ravishda harakatlanadigan filtr akustik to'lqinlar vertikal momentum tenglamasidan, bu model davomida ishlatilgan vaqt qadamini sezilarli darajada oshiradi. Bu sifatida tanilgan gidrostatik yaqinlashish. Gidrostatik modellarda bosim yoki ishlatiladi sigma bosimi vertikal koordinatalar. Bosim koordinatalari relyefni kesib o'tadi, sigma koordinatalari esa erning konturini kuzatib boradi. Uning gidrostatik taxminlari, agar gorizontal panjara o'lchamlari kichik bo'lmasa, bu gidrostatik taxmin muvaffaqiyatsiz bo'lgan o'lchovdir. Butun vertikal momentum tenglamasidan foydalanadigan modellar ma'lum gidrostatik emas. Gidrostatik bo'lmagan modelni elastik tarzda echish mumkin, ya'ni u to'liqni hal qiladi uzluksizlik tenglamasi havo uni siqilmas deb hisoblasa yoki elastik bo'lsa, demak u havo uchun to'liq uzluksizlik tenglamasini hal qiladi va to'liq siqiladi. Gidrostatik bo'lmagan modellar vertikal koordinatalari uchun balandlik yoki sigma balandlikdan foydalanadilar. Balandlik koordinatalari quruqlikni kesib o'tishi mumkin, sigma-balandlik koordinatalari esa erning konturlarini kuzatib boradi.[6]

Tarix

ENIAC asosiy boshqaruv paneli Mur elektrotexnika maktabi
Asosiy maqola: Ob-havoning raqamli bashorat qilish tarixi

The ob-havoning raqamli bashorat tarixi ning sa'y-harakatlari bilan 1920-yillarda boshlangan Lyuis Fray Richardson tomonidan ishlab chiqilgan protseduralardan kim foydalangan Vilhelm Byerknes.[7][8] Bu kompyuter paydo bo'lgunga qadar va kompyuter simulyatsiyasi hisoblash vaqti prognoz qilingan davrdan ozroq qisqartirildi. ENIAC 1950 yilda birinchi kompyuter prognozlarini yaratdi,[5][9] Keyinchalik kuchli kompyuterlar dastlabki ma'lumotlar to'plamlari hajmini ko'paytirdilar va harakat tenglamalarining yanada murakkab versiyalarini o'z ichiga oldilar.[10] 1966 yilda, G'arbiy Germaniya va Qo'shma Shtatlar operatsion prognozlarni ishlab chiqarishni boshladi ibtidoiy tenglama modellari, undan keyin 1972 yilda Buyuk Britaniya va 1977 yilda Avstraliya.[7][11] Global rivojlanish prognozlash modellari birinchi iqlim modellariga olib keldi.[12][13] Cheklangan hududiy (mintaqaviy) modellarning rivojlanishi izlarning prognoz qilinishiga yordam berdi tropik siklon shu qatorda; shu bilan birga havo sifati 1970-80-yillarda.[14][15]

Bunga asoslangan prognozli modellarning chiqishi atmosfera dinamikasi zamin darajasiga yaqin tuzatishlarni talab qiladi, model chiqish statistikasi (MOS) 1970 va 1980 yillarda individual ravishda ishlab chiqilgan bashorat qilish punktlari (joylar).[16][17] Hatto superkompyuterlarning kuchayib borishi bilan ham prognoz mahorati ob-havoning raqamli modellari kelajakda atigi ikki haftagacha uzayadi, chunki kuzatuvlarning zichligi va sifati, shu bilan birga tartibsiz tabiati qisman differentsial tenglamalar prognozni hisoblash uchun foydalaniladi - har besh kunda ikki baravar ko'payadigan xatolar.[18][19] 1990 yillardan beri model ansambl prognozlaridan foydalanish prognoz noaniqligini aniqlashga va kengaytirishga yordam beradi ob-havo ma'lumoti kelajakka imkon qadar uzoqroq.[20][21][22]

Boshlash

A WP-3D Orion parvozdagi ob-havo razvedka samolyoti

The atmosfera a suyuqlik. Shunday qilib, ob-havoning raqamli bashorat qilish g'oyasi ma'lum bir vaqtda suyuqlik holatini namuna olish va tenglamalarini ishlatishdir. suyuqlik dinamikasi va termodinamika kelajakda ma'lum vaqt ichida suyuqlik holatini taxmin qilish. Dunyo bo'ylab 1 km (0,62 milya) gacha bo'lgan rezolyutsiyada mavjud bo'lgan quruqlik xaritalari, pasttekislik shamollari, tog 'to'lqinlari va shunga o'xshash bulutlilik kabi xususiyatlarni yaxshiroq tasvirlash uchun qo'pol topografiya mintaqalarida atmosfera aylanishini modellashtirishga yordam beradi. kirib keladigan quyosh nurlanishiga ta'sir qiladi.[23] Mamlakatdagi ob-havo xizmatlarining asosiy ma'lumotlari avtomatlashtirilgan kuzatuvlardir ob-havo stantsiyalari er usti sathida va dengizdagi ob-havo shamshirlaridan. The Jahon meteorologiya tashkiloti asboblarni standartlashtirish, butun dunyo bo'ylab amaliyotlar va ushbu kuzatuvlar vaqtini kuzatish uchun harakat qiladi. Stantsiyalar soatiga soatlab xabar berishadi METAR hisobotlar,[24] yoki har olti soatda SYNOP hisobotlar.[25] Modellar boshlangan ushbu kuzatilgan ma'lumotlardan foydalangan holda. Noto'g'ri oraliqdagi kuzatuvlar tomonidan ishlov beriladi ma'lumotlar assimilyatsiyasi va modelning matematik algoritmlari tomonidan foydalaniladigan joylarda sifatni nazorat qilishni amalga oshiradigan va qiymatlarni oladigan ob'ektiv tahlil usullari. Global modellar uchun ishlatiladigan panjara geodezik yoki ikosahedral, kenglik, uzunlik va balandlik oralig'ida joylashgan.[26] Keyinchalik ma'lumotlar modelda prognoz uchun boshlang'ich nuqta sifatida ishlatiladi.[27]

Raqamli modellarda foydalanish uchun kuzatuv ma'lumotlarini yig'ish uchun turli usullardan foydalaniladi. Saytlar ishga tushiriladi radiozondlar orqali ko'tarilgan troposfera va yaxshi ichiga stratosfera.[28] Ma'lumot ob-havo yo'ldoshlari an'anaviy ma'lumotlar manbalari mavjud bo'lmagan hollarda ishlatiladi. Savdo ta'minlaydi uchuvchi hisobotlari samolyot yo'nalishlari bo'ylab[29] va yuk tashish yo'llari bo'ylab kema hisobotlari.[30] Ilmiy-tadqiqot loyihalaridan foydalanish razvedka samolyoti kabi ob-havo tizimlarida va atrofida parvoz qilish tropik siklonlar.[31][32] Shuningdek, razvedka samolyotlari sovuq mavsumda ochiq okean orqali prognoz ko'rsatmalarida katta noaniqlik keltirib chiqaradigan yoki kelajakdagi quyi qit'ada yuqori ta'sirga ega bo'lishi kutilayotgan tizimlarga uchib ketishadi.[33] Dengiz muzlari 1971 yilda prognozli modellarda ishga tushirila boshlandi.[34] Jalb qilish uchun harakatlar dengiz sathidagi harorat Modelni ishga tushirish 1972 yilda Tinch okeanining yuqori kengliklarida ob-havoni modulyatsiya qilishdagi roli tufayli boshlangan.[35]

Hisoblash

500 ga misol mbar geopotentsial balandlik ob-havoning raqamli modelidan bashorat qilish.
Superkompyuterlar olimlarga Yer iqlimini yaxshiroq tushunishga yordam beradigan juda murakkab modellarni boshqarishga qodir.

Model - bu ishlab chiqaradigan kompyuter dasturi meteorologik berilgan joylarda va balandliklarda kelajakdagi vaqt uchun ma'lumot. Har qanday model ichida tenglamalari to'plami mavjud ibtidoiy tenglamalar, atmosferaning kelajakdagi holatini taxmin qilish uchun ishlatiladi.[36] Ushbu tenglamalar tahlil ma'lumotlari bo'yicha initsializatsiya qilinadi va o'zgarish tezligi aniqlanadi. Ushbu o'zgarish tezligi atmosferaning holatini kelajakka qisqa vaqt ichida bashorat qiladi va har bir o'sish vaqt bosqichi deb nomlanadi. Keyinchalik tenglamalar ushbu yangi atmosfera holatiga tatbiq etilib, o'zgarishlarning yangi sur'atlarini topadi va bu yangi o'zgarish tezligi kelajakda atmosferani taxmin qiladi. Vaqt qadam eritma kerakli prognoz vaqtiga yetguncha takrorlanadi. Model ichida tanlangan vaqt qadamining uzunligi hisoblash tarmog'idagi nuqtalar orasidagi masofaga bog'liq va uni saqlash uchun tanlangan raqamli barqarorlik.[37] Global modellar uchun vaqt qadamlari o'n daqiqalar tartibida,[38] mintaqaviy modellar uchun vaqt qadamlari bir daqiqadan to'rt daqiqagacha.[39] Global modellar kelajakda har xil vaqtda boshqariladi. The UKMET Birlashtirilgan model olti kun kelajakda ishlaydi,[40] The Evropaning o'rta masofali ob-havo prognozlari markazi kelajakdagi model 10 kungacha tugaydi,[41] esa Global prognoz tizimi tomonidan boshqariladigan model Atrof-muhitni modellashtirish markazi kelajakda 16 kun ishlaydi.[42]

Amaldagi tenglamalar chiziqli emas analitik usullar bilan aniq echish mumkin bo'lmagan qisman differentsial tenglamalar,[43] bir nechta idealizatsiya qilingan holatlar bundan mustasno.[44] Shuning uchun raqamli usullar taxminiy echimlarni oladi. Turli xil modellarda turli xil echim usullari qo'llaniladi: ba'zi global modellar foydalanadi spektral usullar gorizontal o'lchamlari uchun va chekli farq usullari vertikal o'lchov uchun, mintaqaviy modellar va boshqa global modellar odatda uchta o'lchovda cheklangan farq usullaridan foydalanadilar.[43] Model echimi tomonidan ishlab chiqarilgan vizual chiqish a deb nomlanadi prognostik jadval, yoki prog.[45]

Parametrlash

Asosiy maqola: Parametrlash (iqlim)

Ob-havo va iqlim modeli grid qutilarining yon tomonlari 5 kilometrdan (3,1 milya) va 300 kilometrgacha (190 mil). Odatda bulutli bulut 1 kilometrdan kam (0,62 milya) o'lchovga ega va undan ham ingichka panjarani suyuqlik harakati tenglamalari bilan jismonan ifodalashni talab qiladi. Shuning uchun, jarayonlar shunday bulutlar vakili parametrlangan, turli xil murakkablik jarayonlari bilan. Dastlabki modellarda, agar model grid qutisidagi havo ustuni beqaror bo'lsa (ya'ni pastki qism tepadan iliqroq bo'lsa), u ag'darilib, vertikal ustundagi havo aralashgan. Murakkab sxemalar qutining ba'zi qismlari bo'lishi mumkinligini bilib, yaxshilanishlarni qo'shadi konvekt va boshqa jarayonlar sodir bo'lishi. 5 kilometr (3,1 milya) va 25 kilometr (16 mil) oralig'idagi katak qutilarga ega ob-havo modellari konvektiv bulutlarni aniq ko'rsatishi mumkin, ammo ular hali ham parametrlarni o'rnatishi kerak bulutli mikrofizika.[46] Keng ko'lamli shakllanish (qatlam -tip) bulutlar jismonan ko'proq asoslanadi, qachon bo'lganda hosil bo'ladi nisbiy namlik belgilangan qiymatga etadi. Shunga qaramay, kichik tarmoq miqyosidagi jarayonlarni hisobga olish kerak. Bulutlar 100% nisbiy namlikda hosil bo'ladi deb taxmin qilish o'rniga bulut fraktsiyasi stratus tipidagi bulutlar uchun kritik nisbiy namlik 70%, kumulyform bulutlar uchun esa 80% dan yuqori bo'lgan namlik bilan bog'liq bo'lishi mumkin,[47] real dunyoda yuzaga keladigan sub grid shkalasi o'zgarishini aks ettiradi.

Erning qo'pol erida yoki o'zgaruvchan bulutlilik tufayli er sathiga etib boradigan quyosh nurlanishining miqdori parametrlanadi, chunki bu jarayon molekulyar miqyosda sodir bo'ladi.[48] Shuningdek, modellarning panjara kattaligi bulutlar va topografiyaning haqiqiy o'lchamlari va pürüzlülüğü bilan solishtirganda katta bo'ladi. Quyosh burchagi, shuningdek, bir nechta bulut qatlamlarining ta'siri hisobga olinadi.[49] Tuproq turi, vegetatsiya turi va tuproq namligi bularning barchasi radiatsiyaning isishiga va qo'shni atmosferaga qancha namlik tushishini aniqlaydi. Shunday qilib, ular parametrlash uchun muhimdir.[50]

Domenlar

Modelning gorizontal domeni ham global, butun Yerni qamrab olgan yoki mintaqaviy, Yerning faqat bir qismini qamrab oladi. Mintaqaviy modellar ham tanilgan cheklangan maydon modellar yoki LAM. Hududiy modellar aniqroq kichikroq meteorologik hodisalarni hal qilish uchun panjara oralig'idan foydalanadi, chunki ularning kichik doirasi hisoblash talablarini pasaytiradi. Mintaqaviy modellar o'z domenlari chekkasining boshlang'ich shartlari uchun mos global modeldan foydalanadilar. LAMlar ichidagi noaniqlik va xatolar mintaqaviy modelning chekka shartlari uchun ishlatiladigan global model tomonidan, shuningdek LAMlarning o'zi uchun chegara shartlarini yaratishda kiritiladi.[51]

Vertikal koordinata turli usullar bilan ishlaydi. Ba'zi modellar, masalan, Richardsonning 1922 yildagi modeli, geometrik balandlikdan foydalanadi () vertikal koordinata sifatida. Keyinchalik modellar geometrik o'rnini egalladi bosim koordinatalari tizimi bilan koordinata, unda geopotentsial balandliklar doimiy bosim yuzalariga aylanadi qaram o'zgaruvchilar, ibtidoiy tenglamalarni sezilarli darajada soddalashtirish.[52] Buning sababi bosim balandlik bilan pastga tushganda kamayadi Yer atmosferasi.[53] Operatsion prognozlar uchun ishlatiladigan birinchi model, bir qatlamli barotropik model, 500 millibar (15 dyuym simob ustuni) darajasida bitta bosim koordinatasidan foydalangan,[5] va shu bilan mohiyatan ikki o'lchovli edi. Yuqori aniqlikdagi modellar - shuningdek, deyiladi mezoskale modellari- kabi Ob-havoni o'rganish va prognoz qilish modeli deb nomlangan normallashtirilgan bosim koordinatalarini ishlatishga moyil sigma koordinatalari.[54]

Global versiyalar

Ko'proq ma'lum bo'lgan global raqamli modellardan ba'zilari:

Mintaqaviy versiyalar

Ba'zi yaxshi ma'lum bo'lgan mintaqaviy raqamli modellar:

  • WRF The Ob-havoni o'rganish va prognoz qilish modeli NCEP, NCAR va meteorologik tadqiqot hamjamiyati tomonidan hamkorlikda ishlab chiqilgan. WRF bir nechta konfiguratsiyaga ega, jumladan:
    • WRF-NMM WRF-ning gidrostatik bo'lmagan mezoskale modeli AQSh uchun asosiy qisqa muddatli ob-havo prognozi modeli bo'lib, Eta modelini almashtiradi.
    • WRF-ARW Advanced Research WRF asosan AQShda ishlab chiqilgan Milliy atmosfera tadqiqotlari markazi (NCAR)
  • NAM Shimoliy Amerika Mesoscale modeli atamasi har qanday mintaqaviy modelga tegishli NCEP Shimoliy Amerika domeni ustida ishlaydi. NCEP ushbu belgilash tizimidan 2005 yil yanvarida foydalanishni boshladi. 2005 yil yanvaridan 2006 yil mayigacha Eta modeli ushbu belgidan foydalangan. 2006 yil may oyidan boshlab NCEP operatsion NAM sifatida WRF-NMM dan foydalanishni boshladi.
  • RAMS The Mintaqaviy atmosferani modellashtirish tizimi da ishlab chiqilgan Kolorado shtati universiteti metrdan yuzlab kilometrgacha bo'lgan tarozilarda atmosfera meteorologiyasi va boshqa atrof-muhit hodisalarining raqamli simulyatsiyasi uchun - endi jamoat mulki
  • MM5 The Beshinchi avlod Penn State / NCAR Mesoscale modeli
  • ARPS da rivojlangan mintaqalarni bashorat qilish tizimi Oklaxoma universiteti tornado miqyosidagi simulyatsiya va bashorat qilishgacha mintaqaviy ob-havo prognozi uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan keng ko'lamli gidrostatik simulyatsiya va bashorat qilish tizimidir. Momaqaldiroqni bashorat qilish uchun rivojlangan radar ma'lumotlarini assimilyatsiya qilish tizimning asosiy qismidir.
  • HIRLAM Yuqori aniqlikdagi cheklangan hudud modeli Evropaning NWP tadqiqot konsortsiumlari tomonidan ishlab chiqilgan HIRLAM Evropaning 10 ta ob-havo xizmati tomonidan birgalikda moliyalashtiriladi. Mezo miqyosdagi HIRLAM modeli HARMONIE nomi bilan tanilgan va Meteo France va ALADIN konsortsiumlari bilan hamkorlikda ishlab chiqilgan.
  • GEM-LAM Global Environmental Multiscale Limited Area Model, yuqori aniqlikdagi 2,5 km (1,6 milya) GEM tomonidan Kanadaning meteorologik xizmati (MSC)
  • ALADIN Yuqori aniqlikdagi cheklangan hududli gidrostatik va gidrostatik bo'lmagan model Evropa va Shimoliy Afrikaning bir qancha mamlakatlari tomonidan Meto-Frantsiya rahbarligida ishlab chiqilgan va boshqarilgan.[40]
  • COSMO Ilgari LM, aLMo yoki LAMI nomi bilan tanilgan COSMO modeli bu kichik o'lchamli modellashtirish konsortsiumi (Germaniya, Shveytsariya, Italiya, Gretsiya, Polsha, Ruminiya va Rossiya) doirasida ishlab chiqilgan cheklangan maydonli gidrostatik modeldir. .[55]
  • Meso-NH Meso-NH modeli[56] 1998 yildan buyon National de Recherches Météorologiques Center va Laboratoire d'Aérologie (Frantsiya, Tuluza) tomonidan birgalikda ishlab chiqilgan, cheklangan maydonga ega bo'lmagan gidrostatik modeldir.[57] Uning qo'llanilishi mezoskale dan santimetrli shkalaga qadar ob-havo simulyatsiyasi.

Model chiqish statistikasi

Asosiy maqola: Model chiqish statistikasi

Atmosfera dinamikasi uchun tenglamalarga asoslangan prognoz modellari er ostidagi ob-havo sharoitlarini to'liq aniqlay olmaganligi sababli, ushbu muammoni hal qilish uchun statistik tuzatishlar ishlab chiqildi. Statistik modellar ob-havoning raqamli modellari, sirt kuzatuvlari va ma'lum joylar uchun iqlim sharoitlari tomonidan ishlab chiqarilgan uch o'lchovli maydonlar asosida yaratilgan. Ushbu statistik modellar umumiy deb nomlanadi model chiqish statistikasi (MOS),[58] va tomonidan ishlab chiqilgan Milliy ob-havo xizmati ularning ob-havo prognozlari modellari to'plami uchun.[16] The Amerika Qo'shma Shtatlari havo kuchlari 1983 yilga kelib ularning ob-havoning dinamik modeli asosida o'zlarining MOS to'plamini ishlab chiqdi.[17]

Model chiqish statistikasi mukammal prog raqamli ob-havoni bashorat qilish bo'yicha ko'rsatmalarning mukammalligini nazarda tutadigan usul.[59] MOS, tarmoq tomonidan yetarli bo'lmaganligi sababli model tomonidan hal etilmaydigan mahalliy effektlarni va shuningdek, modeldagi noaniqliklarni tuzatishi mumkin. MOS ichidagi prognoz parametrlariga maksimal va minimal harorat, bir necha soat ichida yog'ingarchilikning foizli ehtimoli, yog'ingarchilik miqdori kutilmoqda, yog'ingarchilikning tabiatda muzlashi, momaqaldiroq, bulutlik va er usti shamollari kiradi.[60]

Ilovalar

Iqlimni modellashtirish

Asosiy maqolalar: Iqlim modeli va Umumiy aylanish modeli

1956 yilda Norman Fillips troposferadagi oylik va mavsumiy naqshlarni real tasvirlaydigan matematik modelni ishlab chiqdi. Bu birinchi muvaffaqiyatli bo'ldi iqlim modeli.[12][13] Keyin bir nechta guruhlar yaratish uchun ish boshladilar umumiy aylanish modellari.[61] Birinchi umumiy aylanma iqlim modeli okean va atmosfera jarayonlarini birlashtirgan va 1960 yillarning oxirida ishlab chiqilgan Suyuqlik geofizikasi laboratoriyasi, AQShning tarkibiy qismi Milliy okean va atmosfera boshqarmasi.[62] 1980-yillarning boshlarida AQSh Milliy atmosfera tadqiqotlari markazi o'zi tomonidan yoki atmosferaning tarkibiy qismi sifatida boshqarilishi mumkin bo'lgan Jamoa Atmosfera Modelini (CAM) ishlab chiqdi. Jamiyat iqlim tizimi modeli. Mustaqil CAM-ning so'nggi yangilanishi (3.1-versiyasi) 2006 yil 1-fevralda chiqarilgan.[63][64][65] 1986 yilda tuproq va o'simlik turlarini initsializatsiya qilish va modellashtirish ishlari olib borildi, natijada prognozlar yanada aniqroq bo'ldi.[66] Kabi okean-atmosfera iqlim modellari, masalan Hadley iqlimni bashorat qilish va tadqiq qilish markazi "s HadCM3 model, uchun kirish sifatida ishlatilmoqda Iqlim o'zgarishi tadqiqotlar.[61]

Cheklangan hududlarni modellashtirish

Model tarqaldi Ernesto bo'roni (2006) Milliy bo'ron markazining cheklangan hududlari modellari ichida

Havoning ifloslanishi prognozlari ta'minlash uchun atmosfera modellariga bog'liq suyuqlik oqimi ifloslantiruvchi moddalarning harakatini kuzatish uchun ma'lumot.[67] 1970 yilda AQShdagi xususiy kompaniya tomonidan mintaqaviy Urban Airshed Model (UAM) ishlab chiqilgan bo'lib, u havo ifloslanishining oqibatlarini prognoz qilishda ishlatilgan. kislotali yomg'ir. 1970-yillarning o'rtalaridan oxirigacha Qo'shma Shtatlar atrof-muhitni muhofaza qilish agentligi UAMni ishlab chiqishni o'z zimmasiga oldi va keyinchalik uni yaxshilash uchun mintaqaviy havo ifloslanishini o'rganish natijalaridan foydalandi. UAM uchun ishlab chiqilgan bo'lsa-da Kaliforniya, bu 1980-yillarda Shimoliy Amerika, Evropa va Osiyodagi boshqa joylarda ishlatilgan.[15]

1978 yilda ish boshlagan Movable Fine-Mesh modeli birinchi bo'ldi tropik siklon prognozi modeli asoslangan bo'lishi atmosfera dinamikasi.[14] Hisoblash quvvatini oshirish orqali doimiy ravishda takomillashib boruvchi dinamik model ko'rsatmalariga qaramay, 1980 yillarga qadar ob-havoning raqamli prognozi (NWP) ko'rsatdi. mahorat tropik siklonlar yo'lini prognoz qilishda. Va 1990-yillarga qadar NWP doimiy ravishda ustunlik qildi statistik yoki oddiy dinamik modellar.[68] Tropik tsiklonlarning intensivligini NWP yordamida bashorat qilish ham qiyin bo'lgan. 2009 yilga kelib, dinamik qo'llanma statistik usullarga qaraganda ancha mohir bo'lib qoldi.[69]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Geyts, V. Lourens (1955 yil avgust). Barotropik va termotropik atmosfera modellari bilan raqamli prognozlash natijalari. Hanscom havo kuchlari bazasi: Havo kuchlari Kembrij tadqiqot laboratoriyalari.
  2. ^ Tompson, P. D .; V. Lourens Geyts (1956 yil aprel). "Barotropik va ikki parametrli baroklinik modellar asosida prognozlashning raqamli usullarini sinash". Meteorologiya jurnali. 13 (2): 127–141. Bibcode:1956JAtS ... 13..127T. doi:10.1175 / 1520-0469 (1956) 013 <0127: ATONPM> 2.0.CO; 2. ISSN  1520-0469.
  3. ^ Uolles, Jon M. va Piter V. Xobbs (1977). Atmosfera fanlari: kirish so'rovi. Academic Press, Inc. 384-385 betlar. ISBN  978-0-12-732950-5.
  4. ^ Marshal, Jon; Plumb, R. Alan (2008). "Balanslangan oqim". Atmosfera, okean va iqlim dinamikasi: kirish matni. Amsterdam: Elsevier Academic Press. 109-12 betlar. ISBN  978-0-12-558691-7.
  5. ^ a b v Charney, Jyul; Fyörtoft, Ragnar; fon Neyman, Jon (1950 yil noyabr). "Barotropik vortiklik tenglamasining sonli integratsiyasi". Tellus. 2 (4): 237–254. Bibcode:1950TellA ... 2..237C. doi:10.3402 / tellusa.v2i4.8607.
  6. ^ Jeykobson, Mark Zakari (2005). Atmosferani modellashtirish asoslari. Kembrij universiteti matbuoti. 138–143 betlar. ISBN  978-0-521-83970-9.
  7. ^ a b Linch, Piter (2008-03-20). "Ob-havoni kompyuterda bashorat qilish va iqlimni modellashtirishning kelib chiqishi" (PDF). Hisoblash fizikasi jurnali. 227 (7): 3431–44. Bibcode:2008JCoPh.227.3431L. doi:10.1016 / j.jcp.2007.02.034. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2010-07-08 da. Olingan 2010-12-23.
  8. ^ Linch, Piter (2006). "Raqamli jarayon bo'yicha ob-havoning bashorat qilinishi". Raqamli ob-havo bashoratining paydo bo'lishi. Kembrij universiteti matbuoti. 1-27 betlar. ISBN  978-0-521-85729-1.
  9. ^ Koks, Jon D. (2002). Bo'ronni kuzatuvchilar. John Wiley & Sons, Inc. p.208. ISBN  978-0-471-38108-2.
  10. ^ Xarper, Kristin; Uccellini, Lui V.; Kalnay, Evgeniya; Kerey, Kennet; Morone, Loren (2007 yil may). "2007 yil: Operatsion raqamli ob-havo bashoratining 50 yilligi". Amerika Meteorologiya Jamiyati Axborotnomasi. 88 (5): 639–650. Bibcode:2007 BAMS ... 88..639H. doi:10.1175 / BAMS-88-5-639.
  11. ^ Lesli, L.M .; Dietachmeyer, G.S. (1992 yil dekabr). "Avstraliyada real vaqtda cheklangan hududni ob-havoning raqamli prognozi: tarixiy istiqbol" (PDF). Avstraliya meteorologik jurnali. Meteorologiya byurosi. 41 (SP): 61-77. Olingan 2011-01-03.
  12. ^ a b Norman A. Fillips (1956 yil aprel). "Atmosferaning umumiy aylanishi: sonli tajriba" (PDF). Qirollik meteorologik jamiyatining har choraklik jurnali. 82 (352): 123–154. Bibcode:1956QJRMS..82..123P. doi:10.1002 / qj.49708235202.
  13. ^ a b Jon D. Koks (2002). Bo'ronni kuzatuvchilar. John Wiley & Sons, Inc. p.210. ISBN  978-0-471-38108-2.
  14. ^ a b Shuman, Frederik G. (1989 yil sentyabr). "Milliy meteorologiya markazida ob-havoning raqamli prognozi tarixi". Ob-havo va ob-havo ma'lumoti. 4 (3): 286–296. Bibcode:1989 yil uchun ... 4..286S. doi:10.1175 / 1520-0434 (1989) 004 <0286: HONWPA> 2.0.CO; 2. ISSN  1520-0434.
  15. ^ a b Steyn, D. G. (1991). Havoning ifloslanishini modellashtirish va uni qo'llash VIII, 8-jild. Birxauzer. 241–242 betlar. ISBN  978-0-306-43828-8.
  16. ^ a b Garri Xyuz (1976). Model chiqish statistikasi bo'yicha bashorat ko'rsatmasi. Amerika Qo'shma Shtatlari Havo kuchlarining atrof-muhitga oid texnik qo'llanmalar markazi. 1-16 betlar.
  17. ^ a b L. Best, D. L. & S. P. Pryor (1983). Havo ob-havosi xizmati modeli chiqish statistikasi tizimlari. Havo kuchlari Global Ob-havo Markaziy. 1-90 betlar.
  18. ^ Koks, Jon D. (2002). Bo'ronni kuzatuvchilar. John Wiley & Sons, Inc. pp.222–224. ISBN  978-0-471-38108-2.
  19. ^ Vaykmann, Klaus, Jef Uitaker, Andres Roubicek va Ketrin Smit (2001-12-01). Yaxshilangan o'rtacha diapazonni (3-15 kun) ishlab chiqarish uchun ansambl prognozlaridan foydalanish. Iqlim diagnostikasi markazi. Qabul qilingan 2007-02-16.
  20. ^ Tot, Zoltan; Kalnay, Evgeniya (1997 yil dekabr). "NCEPda ansambl prognozi va naslchilik usuli". Oylik ob-havo sharhi. 125 (12): 3297–3319. Bibcode:1997MWRv..125.3297T. CiteSeerX  10.1.1.324.3941. doi:10.1175 / 1520-0493 (1997) 125 <3297: EFANAT> 2.0.CO; 2. ISSN  1520-0493.
  21. ^ "Ansamblni bashorat qilish tizimi (EPS)". ECMWF. Arxivlandi asl nusxasi 2011 yil 25 yanvarda. Olingan 2011-01-05.
  22. ^ Molteni, F.; Buizza, R .; Palmer, T.N .; Petroliagis, T. (1996 yil yanvar). "ECMWF ansamblini bashorat qilish tizimi: metodologiya va tasdiqlash". Qirollik meteorologik jamiyatining har choraklik jurnali. 122 (529): 73–119. Bibcode:1996QJRMS.122 ... 73M. doi:10.1002 / qj.49712252905.
  23. ^ Stensrud, Devid J. (2007). Parametrlash sxemalari: ob-havoning taxminiy modellarini tushunish uchun kalitlar. Kembrij universiteti matbuoti. p. 56. ISBN  978-0-521-86540-1.
  24. ^ Milliy iqlim ma'lumotlari markazi (2008-08-20). "METAR yuzaki ob-havoni kuzatish uchun kalit". Milliy okean va atmosfera boshqarmasi. Arxivlandi asl nusxasi 2002-11-01 kunlari. Olingan 2011-02-11.
  25. ^ "SYNOP ma'lumotlar formati (FM-12): Yuzaki sinoptik kuzatuvlar". UNISYS. 2008-05-25. Arxivlandi asl nusxasi 2007-12-30 kunlari.
  26. ^ Kvon, J. H. (2007). Parallel hisoblash suyuqligining dinamikasi: parallel hisoblash va uning qo'llanilishi: Parallel CFD 2006 konferentsiyasi, Koreyaning Pusan ​​shahri (2006 yil 15-18 may). Elsevier. p. 224. ISBN  978-0-444-53035-6.
  27. ^ "WRF Variatsion Ma'lumotlarni assimilyatsiya qilish tizimi (WRF-Var)". Atmosfera tadqiqotlari bo'yicha universitet korporatsiyasi. 2007-08-14. Arxivlandi asl nusxasi 2007-08-14.
  28. ^ Gaffen, Dian J. (2007-06-07). "Radiosonde kuzatuvlari va ulardan SPARC bilan bog'liq tekshiruvlarda foydalanish". Arxivlandi asl nusxasi 2007-06-07 da.
  29. ^ Ballish, Bredli A. va V. Krishna Kumar (2008-05-23). Havo kemalari va iqlimni o'rganish uchun ta'sir ko'rsatadigan samolyotlar va radiozondalar haroratidagi tizimli farqlarni o'rganish. Qabul qilingan 2008-05-25.
  30. ^ Milliy Ma'lumotlar Bazasi Markazi (2009-01-28). "WMO ixtiyoriy kuzatuv kemalari (VOS) sxemasi". Milliy okean va atmosfera boshqarmasi. Olingan 2011-02-15.
  31. ^ 403rd qanot (2011). "Dovul ovchilari". 53-ob-havo razvedka otryadi. Arxivlandi asl nusxasidan 2006 yil 2 aprelda. Olingan 2006-03-30.
  32. ^ Li, Kristofer (2007-10-08). "Dron, datchiklar bo'ron ko'ziga yo'l ochishi mumkin". Washington Post. Olingan 2008-02-22.
  33. ^ Milliy okean va atmosfera boshqarmasi (2010-11-12). "NOAA qishki bo'ronli bashoratlarni yaxshilash uchun yuqori texnologik tadqiqot samolyotini jo'natdi". Arxivlandi 2011 yil 3 yanvarda asl nusxadan. Olingan 2010-12-22.
  34. ^ Stensrud, Devid J. (2007). Parametrlash sxemalari: ob-havoning taxminiy modellarini tushunish uchun kalitlar. Kembrij universiteti matbuoti. p. 137. ISBN  978-0-521-86540-1.
  35. ^ Xyuton, Jon Teodor (1985). Global iqlim. Kembrij universiteti matbuotining arxivi. 49-50 betlar. ISBN  978-0-521-31256-1.
  36. ^ Pielke, Rojer A. (2002). Mezon o'lchovli meteorologik modellashtirish. Akademik matbuot. 48-49 betlar. ISBN  978-0-12-554766-6.
  37. ^ Pielke, Rojer A. (2002). Mezon o'lchovli meteorologik modellashtirish. Akademik matbuot. 285-287 betlar. ISBN  978-0-12-554766-6.
  38. ^ Sunderam, V. S .; G. Dik van Albada; Piter M. A. Sloot; J. J. Dongarra (2005). Hisoblash fanlari - ICCS 2005: 5-xalqaro konferentsiya, Atlanta, GA, AQSh, 2005 yil 22–25-may, Ish yuritish, 1-qism.. Springer. p. 132. ISBN  978-3-540-26032-5.
  39. ^ Tsveyflhofer, Valter; Norbert Kreyts; Evropaning o'rta masofadagi ob-havo prognozlari markazi (2001). Terakompyuterlashning rivojlanishi: ECMWF to'qqizinchi seminarining meteorologiyada yuqori samarali hisoblash usullaridan foydalanish bo'yicha yig'ilishi. Jahon ilmiy. p. 276. ISBN  978-981-02-4761-4.
  40. ^ a b v Chan, Johnny C. L. & Jeffrey D. Kepert (2010). Tropik tsiklonlarning global istiqbollari: ilmdan yumshatishgacha. Jahon ilmiy. 295-301 betlar. ISBN  978-981-4293-47-1.
  41. ^ Xolton, Jeyms R. (2004). Dinamik meteorologiyaga kirish, 1-jild. Akademik matbuot. p. 480. ISBN  978-0-12-354015-7.
  42. ^ Jigarrang, Molli E. (2008). Ochlikni erta ogohlantirish tizimlari va masofadan turib zondlash ma'lumotlari. Springer. p. 121 2. ISBN  978-3-540-75367-4.
  43. ^ a b Strikwerda, Jon C. (2004). Sonli farqlar sxemalari va qisman differentsial tenglamalar. SIAM. 165-170 betlar. ISBN  978-0-89871-567-5.
  44. ^ Pielke, Rojer A. (2002). Mezon o'lchovli meteorologik modellashtirish. Akademik matbuot. p. 65. ISBN  978-0-12-554766-6.
  45. ^ Ahrens, C. Donald (2008). Meteorologiya asoslari: atmosferaga taklif. O'qishni to'xtatish. p. 244. ISBN  978-0-495-11558-8.
  46. ^ Narita, Masami va Shiro Ohmori (2007-08-06). "3.7 Keyn-Fritsch konvektiv parametrlari va bulutli mikrofizikasi bilan operatsiyaviy bo'lmagan gidrostatik mezoskale modeli bo'yicha yog'ingarchilik prognozlarini takomillashtirish" (PDF). Mezoskale jarayonlari bo'yicha 12-konferentsiya. Amerika meteorologik jamiyati. Olingan 2011-02-15.
  47. ^ Frierson, Dargan (2000-09-14). "Diagnostik bulut parametrlarini o'zgartirish sxemasi" (PDF). Vashington universiteti. 4-5 bet. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2011 yil 1 aprelda. Olingan 2011-02-15.
  48. ^ Stensrud, Devid J. (2007). Parametrlash sxemalari: ob-havoning taxminiy modellarini tushunish uchun kalitlar. Kembrij universiteti matbuoti. p. 6. ISBN  978-0-521-86540-1.
  49. ^ Melnikova, Irina N. va Aleksandr V. Vasilyev (2005). Er atmosferasida qisqa to'lqinli quyosh nurlanishi: hisoblash, oberservatsiya, talqin qilish. Springer. 226-228 betlar. ISBN  978-3-540-21452-6.
  50. ^ Stensrud, Devid J. (2007). Parametrlash sxemalari: ob-havoning taxminiy modellarini tushunish uchun kalitlar. Kembrij universiteti matbuoti. 12-14 betlar. ISBN  978-0-521-86540-1.
  51. ^ Uorner, Tomas Tomkins (2010). Ob-havo va ob-havoning raqamli prognozi. Kembrij universiteti matbuoti. p. 259. ISBN  978-0-521-51389-0.
  52. ^ Linch, Piter (2006). "Asosiy tenglamalar". Raqamli ob-havo bashoratining paydo bo'lishi. Kembrij universiteti matbuoti. 45-46 betlar. ISBN  978-0-521-85729-1.
  53. ^ Ahrens, C. Donald (2008). Meteorologiya asoslari: atmosferaga taklif. O'qishni to'xtatish. p. 10. ISBN  978-0-495-11558-8.
  54. ^ Yanjich, Zavisa; Gall, Robert; Pyle, Metyu E. (fevral, 2010). "NMM hal qiluvchi uchun ilmiy hujjatlar" (PDF). Milliy atmosfera tadqiqotlari markazi. 12-13 betlar. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2011-08-23. Olingan 2011-01-03.
  55. ^ Kichik hajmdagi modellashtirish bo'yicha konsortsium. Kichik hajmdagi modellashtirish bo'yicha konsortsium. 2008-01-13 da olingan.
  56. ^ Lac, C., Chabo Bureau, P., Masson, V., Pinty, P., Tulet, P., Escobar, J., ... & Aumond, P. (2018). Meso-NH modelining 5.4 versiyasi va uning qo'llanmalariga umumiy nuqtai. Geomarkaziy modelni ishlab chiqish, 11, 1929-1969.
  57. ^ Lafore, Jan Filipp va boshqalar. "Meso-NH atmosfera simulyatsiyasi tizimi. I qism: Adiabatik shakllantirish va boshqarish simulyatsiyasi." Annales geophysicae. Vol. 16. № 1. Copernicus GmbH, 1998 y.
  58. ^ Baum, Marsha L. (2007). Tabiat zarba berganda: ob-havo falokatlari va qonun. Greenwood Publishing Group. p. 189. ISBN  978-0-275-22129-4.
  59. ^ Gultepe, Ismoil (2007). Tuman va chegara qatlami bulutlari: tuman ko'rinishi va bashorat qilish. Springer. p. 1144. ISBN  978-3-7643-8418-0.
  60. ^ Barri, Rojer Grem va Richard J. Chorli (2003). Atmosfera, ob-havo va iqlim. Psixologiya matbuoti. p. 172. ISBN  978-0-415-27171-4.
  61. ^ a b Piter Linch (2006). "ENIAC integratsiyasi". Raqamli ob-havo bashoratining paydo bo'lishi: Richardson tushi. Kembrij universiteti matbuoti. p. 208. ISBN  978-0-521-85729-1. Olingan 6 fevral 2018.
  62. ^ Milliy okean va atmosfera boshqarmasi (2008 yil 22-may). "Iqlimning birinchi modeli". Olingan 8 yanvar 2011.
  63. ^ "CAM 3.1 yuklab olish". www.cesm.ucar.edu. Olingan 2019-06-25.
  64. ^ Uilyam D. Kollinz; va boshq. (2004 yil iyun). "NCAR jamoat atmosferasi modelining tavsifi (CAM 3.0)" (PDF). Atmosfera tadqiqotlari bo'yicha universitet korporatsiyasi. Olingan 3 yanvar 2011.
  65. ^ "CAM3.0 JAMOAT ATMOSFERASI MODELI". Atmosfera tadqiqotlari bo'yicha universitet korporatsiyasi. Olingan 6 fevral 2018.
  66. ^ Yongkang Xue va Maykl J. Fennessi (1996 yil 20 mart). "O'simlik xususiyatlarining U. S. yozgi ob-havo bashoratiga ta'siri" (PDF). Geofizik tadqiqotlar jurnali. 101 (D3): 7419. Bibcode:1996JGR ... 101.7419X. CiteSeerX  10.1.1.453.551. doi:10.1029 / 95JD02169. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2010 yil 10-iyulda. Olingan 6 yanvar 2011.
  67. ^ Aleksandr Baklanov; Aliks Rasmussen; Barbara Fay; Erik Berge; Sandro Finardi (2002 yil sentyabr). "Shahar havosini ifloslanishini prognoz qilish uchun meteorologik ma'lumotlarni taqdim etishda ob-havoning raqamli prognoz modellarining potentsiali va kamchiliklari". Suv, havo va tuproqning ifloslanishi: diqqat markazida. 2 (5): 43–60. doi:10.1023 / A: 1021394126149.
  68. ^ Jeyms Franklin (2010 yil 20 aprel). "Milliy bo'ron markazining prognozlarini tasdiqlash". Milliy bo'ron markazi. Arxivlandi asl nusxasidan 2011 yil 2 yanvarda. Olingan 2 yanvar 2011.
  69. ^ Edvard N. Rappaport; Jeyms L. Franklin; Lixion A. Avila; Stiven R. Baig; Jon L. Beven II; Erik S. Bleyk; Kristofer A. Burr; Djiann-Gvo Tszin; Kristofer A. Jukkins; Richard D. Knabb; Kristofer V. Landsi; Mishel Maynelli; Maks Mayfild; Colin J. McAdie; Richard J. Pasch; Kristofer Sisko; Steysi R. Styuart; Ahsha N. Tribble (2009 yil aprel). "Milliy bo'ron markazidagi avanslar va muammolar". Ob-havo va ob-havo ma'lumoti. 24 (2): 395–419. Bibcode:2009WtFor..24..395R. CiteSeerX  10.1.1.207.4667. doi:10.1175 / 2008WAF2222128.1.

Qo'shimcha o'qish

  • Roulston, Yan; Norberi, Jon (2013). Bo'ronda ko'rinmas: ob-havoni tushunishda matematikaning o'rni. Prinston: Prinston universiteti matbuoti. ISBN  978-0-691-15272-1.

Tashqi havolalar