Автореферат (1102538), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Показано, что среднемесячная ошибкапрогнозируемой температуры воздуха в 600 м слое составляет 1.4 ºС в феврале и1.3 ºС в августе, скорости ветра в 300 м слое – 1.9 м/с в феврале и 1.8 м/с в августе.5Рассмотренная конфигурация модели имеет меньшие ошибки при неустойчивойстратификации. Предсказуемость моделью наблюдавшегося типа стратификациисоставляет в среднем 69%.• Оценки чувствительности прогнозов модели WRF-ARW к усвоениюданных измерений в атмосферном пограничном слое. Показано, что усвоениеданных синоптических станций позволяет статистически значимо уменьшитьошибки приземной температуры и влажности воздуха с заблаговременностью 24 чпри проведении расчетов на Европейской территории России.• Результатыэкспериментовсусвоениемискусственнозаданныхпрофилей температуры и ветра, в которых показана возможность уменьшенияошибок воспроизведения характеристик пограничного слоя при усвоениизначительного количества профилей температуры и ветра в атмосферномпограничном слое с заблаговременностью 24 ч.• Метод прогноза порывов приземного ветра на 2 суток, основанный накомплексе методов расчета порывов, позволивший при испытании в осеннийпериод получить предсказуемость 81% порывов ветра выше 22м/с.Достоверность и обоснованность результатов диссертацииДостоверность полученных результатов и сделанных выводов обоснована с помощьюрасчетов, сравнением с данными наблюдений и с исследованиями других авторов.Обоснованность основных результатов подтверждается публикациями в российских изарубежном журналах, а также представлением их на российских и международныхконференциях.Практическая значимость работыСозданная система оценки воспроизведения профилей метеовеличин в атмосферномпограничном слое может быть использована для сравнения любых гидродинамическихпрогностических моделей в части описания АПС и оценки вносимых в них изменений.Материал диссертации может служить обоснованием необходимости усвоенияданных наблюдений в пограничном слое для улучшения качества прогнозов.Гибридный метод прогноза порывов ветра проходит испытания в лабораторииоперативного объективного анализа Гидрометцентра России.Апробация работыОсновные результаты диссертационной работы докладывались лично и обсуждалисьна следующих общероссийских и международных конференциях: 13-я международнаяконференция молодых ученых "Состав атмосферы.
Климатические эффекты. Атмосферноеэлектричество", Звенигород, 2009; Конференция «175 лет Гидрометслужбе России – научные6проблемы и пути их решения», Москва, 2009; 7-я международная конференция погородскому климату ICUC-7, Йокогама, Япония, 2009; Международная конференция поизмерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей средыENVIROMIS-2010, Томск, 2010; 15-й международный симпозиум по продвижениюдистанционного зондирования пограничного слоя ISARS 2010), Париж, Франция, 2010;Международная молодежная школа и конференция CITES-2011, Томск, 2011; Конференцияпо изменению климата в полярных и приполярных регионах, Москва, 2011; МеждународныйСимпозиум стран СНГ "Атмосферная Радиация и Динамика" (МСАРД - 2011), СанктПетербург, 2011; Международная конференция по измерениям, моделированию иинформационным системам для изучения окружающей среды ENVIROMIS-2012, Иркутск,2012;Международнаянаучнаяконференцияпорегиональнымпроблемамгидрометеорологии и мониторинга окружающей среды, Казань, 2012; Международнаяконференция, посвященная памяти академика А.М.
Обухова, «Турбулентность, динамикаатмосферы и климата», Москва, 2013.Материалы диссертации представлены в научно-технических отчетах по проектамРФФИ.ПубликацииПо теме диссертации опубликовано 20 работ, в числе которых 8 статей вреферируемых журналах (4 из списка рекомендованного ВАК, 1 в зарубежном журнале), 6 втрудах конференций, 6 тезисов докладов.Личный вклад автораОсновные положения, выносимые на защиту, получены автором лично. Многиепубликации по теме диссертации написаны в соавторстве. При этом, личная роль авторараспределялась следующим образом:•В работах по оценке профилей метеорологических величин, по усвоениюданных, по оценке методов расчета порывов ветра роль автора является определяющей, имвыполнены все основные расчеты и оценки.•В серии работ по распространению радиоактивных примесей авторомпроводилось усвоение синоптических и аэрологических данных в гидродинамическоймодели и расчет коэффициентов турбулентности.Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы изнаименований.
Общий объем диссертации составляет 112 страницы. Диссертация содержит31 рисунок и 15 таблиц.7Краткое содержание работыВо введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированыцели исследования и определены его задачи, обсуждается научная новизна и практическаязначимость работы, кратко изложено содержание диссертации, приводится списокопубликованных автором статей и тезисов конференций, содержащих результаты работы.В главе 1 дан обзорисследований АПС в контекстесовместногоизмеренияПриведениспользованияимоделейобзорспособовАПС.основныхизмерений,проанализированы их основныедостоинстваприведеныизмеренийинедостатки,характеристикипроводимыхвМосковском регионе. На рис.1показанорасположениеРис.1 Расположение приборов для измерения профилейв АПС в Московском регионе.приборов, измеряющих профили температуры и ветра, в Московском регионе.
Эта областьиспользовалась для большинства исследований, проводимых в данной работе. Далееописывается ряд параметризаций и моделей АПС, использующихся в современныхчисленных моделях динамики атмосферы. В заключение главы дан обзор работ, проводимыхпо использованию данных измерений для совершенствования описания АПС в моделях.Вглаве2анализируетсявоспроизведениемодельюрегиональнойдинамикиатмосферыразличных измеряемых характеристикАПС в Московском регионе.
Длясравнения расчетных и наблюдаемыхвеличинбылавалидации,созданасистемавключающаясборифильтрацию данных измерений, расчетРис.2 Вертикальный градиент темперы в нижнем100 м по данным измерений температурнымпрофилемером МТП-5 и модели с использованием 9различным параметризаций АПС.оценок и их визуализацию.Для исследования была выбранасовременнаягидродинамическая8численнаямодельWRF-ARW[3], включающая широкую библиотеку параметризаций различных процессов. Длявыбора конфигурации модели подробно анализируется влияние используемой расчетнойсетки и используемой схемы замыкания АПС на прогноз различных его характеристик.
Вкачестве примера на рис.2 показан временной ход вертикального градиента температуры внижних 100 м по данным измерений и расчетов с 9 разными параметризациями.На основании проведенных экспериментов была выбрана модель АПС МеллораЯмады-Янича MYJ [2]. Расчеты осуществлялись с разрешением по горизонтали - 2 км, повертикали был задан 41 σ-уровень, из которых 15 уровней находятся в нижнем слое до 1 км.С использованием этой конфигурации модели были проведены серии расчетов.
Ихоценки представлены в табл.1. Показано, что модель достаточно хорошо воспроизводитсредние профили скорости ветра (с точностью в среднем 1,9 м/с) и температуры в АПС (всреднем 1,3 С). Наибольшие отклонения модельных значений температуры и скорости ветраотмечены в нижней части АПС в городской среде.Таблица 1февральфевральавгустточкавысота, м 81.86<Δ>2.15<|Δ|>4.09σ0.96rавгустСкорость ветра,Температура, ºСОценки воспроизведения моделью температуры и скорости ветра на различных высотах(<Δ>- средняя разность модель-наблюдения; <|Δ|> - средняя абсолютная разность модельнаблюдения; σ - дисперсия разности; r - коэффициент корреляции)<Δ><|Δ|>σr<Δ><|Δ|>σ<Δ/X>r<Δ><|Δ|>σ-0.211.272.470.961.221.280.771.550.740.710.920.69ПомимоОбнинск121 301 среднее00.77 -0.360.220.761.31 0.941.321.471.99 1.352.602.480.97 0.970.960.971280.231.061.690.97Останкино305 5030.71 0.541.05 1.181.22 1.920.98 0.96-0.86 -0.341.46 0.852.67 1.010.96 0.981.35 1.121.90 2.503.39 10.200.58 0.990.72 0.691.01 -0.101.65 1.853.16 6.41-1.401.723.560.94-0.060.510.390.150.790.140.801.54-0.841.242.030.962.122.202.240.720.831.982.243.51-0.23 -0.731.11 1.181.98 1.480.97 0.972.62 3.112.78 3.414.70 10.560.58 0.660.86 0.761.63 0.692.15 1.774.80 4.78проведенрядоценокэтогобыл-0.471.192.050.971.231.894.791.040.720.541.473.42среднее0.671.151.860.9700.301.312.480.95Пресня (для температуры)/ИФА (для скрости ветра)100 200 300 500 среднее1.36 1.61 1.50 1.02 1.211.63 1.71 1.60 1.10 1.471.94 1.61 1.32 0.60 1.590.97 0.98 0.98 0.99 0.97-0.801.312.260.961.952.234.470.530.811.111.743.66-2.062.668.100.851.481.591.660.840.641.421.541.70-0.951.412.460.950.501.432.960.410.741.832.314.81воспроизведения-0.24 -0.010.82 0.701.11 0.820.98 0.980.39 0.321.49 1.873.20 5.410.15 0.060.81 0.821.06 0.122.31 3.137.23 13.74-0.010.630.630.99-температурнойстратификации, а именно воспроизведения типов стратификации, инверсий температуры.Проанализирована зависимость ошибок температуры и ветра от стратификации.
Вбольшинстве случаев ошибки при неустойчивой стратификации меньше.В главе 3 исследуется другой аспект использования данных наблюдений – ихусвоение в модели. Исследуется чувствительность модели к изменениям начальным данным.В первую очередь исследуются возможности использования системы WRFDA[1] для9-0.651.242.620.950.791.532.770.470.731.342.145.28усвоения синоптических и аэрологических станций. Эта система реализует алгоритмтрехмерного вариационного анализа.Достаточно часто существуют случаи расхождений между измерениями на станциях ианализами, что может быть вызвано рядом причин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
