Слайд 1 Прогноз синоптической ситуации
Объекты прогноза:
Барическое поле
Фронты
Струйные течения
Слайд 2Прогнозом погоды называется ожидаемое состояние погоды, сформулированное словесно или представленное
графически.
Разработка прогноза производится на основе:
анализа условий погоды
в настоящем и в прошлом
и
в представлении о закономерностях изменений погоды в соответствии с избранным методом.
Материалы наблюдений называются в этом случае
исходными (или начальными) данными.
Методы прогноза
Синоптический
метод
Физико-статистический
метод
Гидродинамический
(численный метод)
Слайд 3При разработке прогноза погоды учитываются:
Изменения погоды в связи с изменениями
свойств воздушной массы или фронта (в процессе их перемещения и
эволюции)
Суточный ход метеорологических величин и особенности времени года;
Влияние орографических и местных условий на воздушную массу или фронт в нужном районе или на пути их движения
Такая схема прогноза является общей для большинства метеорологических элементов:
перемещение (адвекция) + эволюция(трансформация) -суточный ход + влияние местных факторов.
Слайд 4Методы прогноза
Синоптический
метод
Физико-статистический
метод
Гидродинамический
(численный метод)
Слайд 5Синоптический метод
Сущность метода в том, что
на основании анализа
карт погоды
за несколько последовательных сроков
составляют прогноз синоптического положения,
который заключается в прогнозе
возникновения, перемещения и эволюции воздушных масс, атмосферных фронтов, барических систем.
Карта, на которую наносят предполагаемое положение синоптических объектов, называется прогностической.
Слайд 7Задачи прогноза
барического поля
1. Прогноз движения и эволюции
существующих
на исходной синоптической карте барических образований – циклонов,
антициклонов, ложбин и гребней.
При краткосрочном прогнозе обычно достаточно учесть особенности перемещения и эволюцию уже существующих барических систем и атмосферных процессов
2. Прогноз возникновения новых барических
образований.
В настоящее время эти прогнозы составляются на основе решения системы гидродинамических уравнений
Слайд 8Синоптические правила прогноза барического поля
Прогноз перемещения барических образований
Слайд 9Прогноз перемещения циклона по спутниковым фотографиям облачности
1 – линия,
соединяющая центры наиболее плотной облачности и безоблачной зоны, 2 –
направление движения центра циклона
Слайд 10Правило барической тенденции
Центр молодого
циклона перемещается
параллельно линии,
соединяющей области
максимального
роста и
падения давления на
приземной карте.
Слайд 11Правило ведущего потока
Приземные барические
образования смещаются
в направлении вектора
ветра в свободной
атмосфере
со скоростью:
С = 0,6 * V500
С = 0,8 * V700
Слайд 17Правило циклонической серии
Каждый следующий
циклон серии
перемещается по
траектории, лежащей
южнее траектории
предыдущего циклона
Слайд 18Правила прогноза возникновения новых барических образований
Слайд 19Типичный случай возникновения полярного циклона
Приземная карта за 12.00 (СГВ) 17.09.2005
года
Полярный Zn
Слайд 20Типичный случай возникновения полярного циклона
Приземная карта за 15.00 (СГВ) 17.09.2005
года
Полярный Zn
Слайд 21Типичный случай возникновения полярного циклона
Карта ОТ500/1000 за 12.00 (СГВ) 17.09.2005
года
Ложбина холод
Гребень тепла
Полярный Zn
Слайд 22Энергетика циклонов
Адвекция температуры в приземном слое
Расчетное поле адвекции температуры за
12.00 (СГВ) 17.09.2005 года
Слайд 23a – Спиралевидность атмосферных движений в очаге формирования ПМЦ 7 часов,
7 сентября, 2007 года. Время GMT. Модель WRF,
б –
Спиралевидность атмосферных движений в очаге формирования ПМЦ 4 часа, 8 сентября, 2007 года, Время GMT. Модель WRF.
Звездочка – место зарождения полярного циклона. Цветная шкала – значения спиралевидности атмосферных движений (swirl*100м/с2).
Спиралевидность атмосферных движений в очаге формирования ПМЦ
Слайд 24а – динамическая неустойчивость (модель WRF) 1 сентября 2008 года.
ПМЦ в районе Карского моря над Обской губой, б –
кинетическая энергия (модель WRF) 1 сентября 2008 года. ПМЦ в районе Карского моря над Обской губой. Условные обозначения см. на рисунке 8.
динамическая неустойчивость и кинетическая энергия
в области зарождения полярного циклона
Слайд 25Области формирования штормовых циклонов в осенний период.
В течение рассмотренного периода
полярные циклоны наиболее
часто фиксировались на границе Баренцева и Карского
морей, над Восточно-Сибирским морем
и в центральной части моря Лаптевых.
Слайд 26Синоптическое правило эволюции циклона
Повторяемость (%) случаев заполнения и углубления циклонов
в последующие сутки после обнаружение на карте АТ500 очага холода
Слайд 27История создания гидродинамического метода прогноза барического поля
Слайд 28Вильгельм Бьеркнес
(1862-1951)
Глава норвежской школы
метеорологов, которая
выдвинула идею фронтальной
структуры циклона, т.е.
заложила современную
синоптику.
Однако сам он считал, что
будущее
принадлежит
математическим методам.
Слайд 29Льюис Фрай Ричардсон
(1881-1953)
Первый энтузиаст, осмелившийся рассчитать
будущее поле давления по полным
гидродинамическим уравнениям
Слайд 31Условие
Куранта-Фридрихса-Леви –залог успешного гидродинамического
прогноза по полным уравнениям
Для устойчивости
счета в моделях на основе полных уравнений необходимо было использовать
малые шаги по времени
Слайд 32И. А. Кибель
(1904-1970)
Основоположник первого практически
реализуемого гидродинамического метода прогноза погоды
Слайд 33Геострофический вихрь
Баротропное уравнение служит основой для прогноза
геопотенциала поверхности 500
гПа.
Слайд 34Появление первых вычислительных машин - погоду начинают «считать»!
ЭВМ М-20, 1962
г.
20 тыс.
операций
в секунду
Слайд 35ЭВМ «второго поколения».
БЭСМ-6, Весна – один миллион операций в секунду.
1968 г.
Слайд 36РАЗВИТИЕ ОПЕРАТИВНЫХ МОДЕЛЕЙ ПО ПОЛНЫМ
УРАВНЕНИЯМ
Применение в атмосферных моделях полных
уравнений означает отказ от гипотезы квазигеострофичности крупномасштабных атмосферных движений.
Зато это
позволяет вычислить скорость вертикальных движений, прогнозировать облачность и осадки.
Слайд 37Уравнения движения
Уравнения движения в изобарической системе координат без учета
в сил турбулентного трения.
Слайд 40Уравнение притока тепла в адиабатическом варианте
Слайд 41Принципиальная схема гидродинамического прогноза
Подготовка начальных данных и граничных условий
Расчет конечно-разностных аналогов членов прогностических уравнений, содержащих производные по
пространству.
Вычисление значений зависимых переменных в конце временного шага.
Полученные метеовеличины используются в качестве начальных условий для прогноза на следующем временном шаге.
Повторяя многократно эту процедуру, рассчитывают прогноз для любого момента времени,
Слайд 42Процессор суперкомпьютера Росгидромета
Слайд 43Установка кондиционирования суперкомпьютера
Слайд 44Рост мощности компьютеров и успешности прогнозов
Слайд 45Успешность (S1) инерционных и
гидродинамических прогнозов на 24 часа
в 1970
– 2000 гг.
Слайд 46Средние квадратические ошибки прогноза поля приземного давления
на 3 и
5 суток гидродинамическим методом
Слайд 47Ансамблевое моделирование и прогноз
Слайд 56http://www.esrl.noaa.gov/psd/map/images/ens/t850std_f000_eu.html-отклонение 1 сигма, 2 сигма
http://www.esrl.noaa.gov/psd/map/images/ens/ensmean_f144_eu.html ансамблевое среднее
Слайд 58Синоптические особенности успешности прогнозов барического поля
Слайд 59Коэффициенты корреляции между прогностическими и фактическими и значениями АТ
(
прогноз по гидродинамической модели ЕЦСП)
Слайд 60Успешность прогноза АТ1000 на 24 ч с учетом типа исходного
синоптического положения.
Слайд 61Тип исходного синоптического положения, при котором отмечаются наибольшие относительные ошибки
прогноза АТ1000 на 24 часа.
Слайд 63Прогноз перемещения
атмосферных фронтов
Слайд 64Основное правило прогноза будущего положения фронтов
Истина: фронты лежат
на осях хорошо выраженных ложбин в поле давления.
Правило:
будущее положение фронта совпадает с положением ложбины на прогностической карте давления
Слайд 65Перемещение фронта
на небольшие расстояния
C = k Vнорм
С – скорость
перемещения фронта,
Vнорм - скорость ветра, нормальная к фронту,
k =
0,6 – 0,8 для теплого фронта,
k = 0,7 – 0,9 для холодного фронта 2-го рода,
K = 1,0 для холодного фронта 1-го рода.
Слайд 66Трансляционное и адвективное перемещение фронта
Практикуется при перемещении фронта в
течение
суток и более.
При этом фронт участвует в двух видах
движения:
Трансляционном
(вместе с циклоном).
Адвективном (вместе с воздушными массами внутри циклона).
Слайд 67Схема трансляционного и адвективного перемещения фронта
Слайд 68Прогноз эволюции
атмосферных фронтов
Слайд 69Процессы, приводящие к эволюции фронта
Обострение или сглаживание барической ложбины
↓
Конвергенция ветра
у фронта
↓
Интенсивность вертикальных движений
↓
Активность образования облаков
↓
Интенсивность осадков
↓
Обострение или размывание фронта
Слайд 70Дополнительные признаки
эволюции фронтов
Разность барических тенденций
по обеим сторонам фронта:
растет –
обострение, падает –размывание
Трансформация воздушных масс –
всегда ведет к размыванию
фронта
Угол наклона фронта:
увеличение – обострение фронта,
уменьшение – размывание фронта
