Численное моделирование атмосферной циркуляции над Черным морем

Приводится описание мезомасштабных региональных моделей ММ5 и WRF. Перечислены задачи, которые решаются с помощью данных моделей в МГИ НАН Украины: региональный оперативный прогноз погоды, региональный атмосферный реанализ, планирование проведения натурных экспериментов, анализ отдельных синопти...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автор:	Шокуров, М.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Морський гідрофізичний інститут НАН України 2011
Назва видання:	Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
Теми:	Моделирование процессов в морях и внутренних водоемах: Черное и Азовское моря
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/112617
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Численное моделирование атмосферной циркуляции над Черным морем / М.В. Шокуров // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2011. — Вип. 25, т. 2. — С. 91-113. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-112617
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1126172017-01-25T03:02:15Z Численное моделирование атмосферной циркуляции над Черным морем Шокуров, М.В. Моделирование процессов в морях и внутренних водоемах: Черное и Азовское моря Приводится описание мезомасштабных региональных моделей ММ5 и WRF. Перечислены задачи, которые решаются с помощью данных моделей в МГИ НАН Украины: региональный оперативный прогноз погоды, региональный атмосферный реанализ, планирование проведения натурных экспериментов, анализ отдельных синоптических ситуаций. Дан обзор мезомасштабных атмосферных явлений, изучаемых с использованием региональных атмосферных моделей. Приведены примеры использования региональных моделей для исследования мезомасштабных атмосферных явлений: квазитропический циклон над Черным морем, образование подветренных вихрей при обтекании Кавказских гор, генерация подветренных вертикально захваченных внутренних волн над Крымскими горами, развитие бризовой циркуляции над Крымским полуостровом. Наводиться опис мезомасштабних регiональних моделей MM5 i WRF. Перераховано завдання, якi вирiшуються за допомогою даних моделей в МГI НАН України: регiональний оперативний прогноз погоди, регiональний атмосферний реаналiз, планування проведення натурних експериментiв, аналiз окремих синоптичних ситуацiй. Поданий огляд мезомасштабних атмосферних явищ, що вивчаються з використанням регiональних атмосферних моделей. Наведено приклади використання регiлнальних соделей для дослiдження мезомаштабних атмосферних явищ: квазiтропiческiй циклон над Чорним морем, освiта пiдвтряних вихорiв при обтiканнi Кавказьких гiр, генерацiя пiдвiтряних вертикально захоплених внутрiшних хвиль над Кримськими горами, розвиток бризової циркуляцiї над Кримським пiвостровом. The description of mesoscale regional models MM5 and WRF is given. The problems that are solved using these models in MHI NAN Ukraine are listed: regional operational weather forecasting, regional atmospheric reanalysis, the planning of field experiments, analysis of individual synoptic situations. A review of mesoscale atmospheric phenomena, studied using the regional atmospheric models, is given. Examples of the use of regional models for the study of mesoscale atmospheric phenomena: quasitropical cyclone over the Black Sea. The formation of lee vortices in the flow around the Caucasus Mountains, the generation of vertically trapped internal lee waves over the Crimean Mountains, the development of breeze circulation over Crimean peninsula. 2011 Article Численное моделирование атмосферной циркуляции над Черным морем / М.В. Шокуров // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2011. — Вип. 25, т. 2. — С. 91-113. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 1726-9903 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/112617 551.584 ru Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу Морський гідрофізичний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Моделирование процессов в морях и внутренних водоемах: Черное и Азовское моря Моделирование процессов в морях и внутренних водоемах: Черное и Азовское моря
spellingShingle	Моделирование процессов в морях и внутренних водоемах: Черное и Азовское моря Моделирование процессов в морях и внутренних водоемах: Черное и Азовское моря Шокуров, М.В. Численное моделирование атмосферной циркуляции над Черным морем Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
description	Приводится описание мезомасштабных региональных моделей ММ5 и WRF. Перечислены задачи, которые решаются с помощью данных моделей в МГИ НАН Украины: региональный оперативный прогноз погоды, региональный атмосферный реанализ, планирование проведения натурных экспериментов, анализ отдельных синоптических ситуаций. Дан обзор мезомасштабных атмосферных явлений, изучаемых с использованием региональных атмосферных моделей. Приведены примеры использования региональных моделей для исследования мезомасштабных атмосферных явлений: квазитропический циклон над Черным морем, образование подветренных вихрей при обтекании Кавказских гор, генерация подветренных вертикально захваченных внутренних волн над Крымскими горами, развитие бризовой циркуляции над Крымским полуостровом.
format	Article
author	Шокуров, М.В.
author_facet	Шокуров, М.В.
author_sort	Шокуров, М.В.
title	Численное моделирование атмосферной циркуляции над Черным морем
title_short	Численное моделирование атмосферной циркуляции над Черным морем
title_full	Численное моделирование атмосферной циркуляции над Черным морем
title_fullStr	Численное моделирование атмосферной циркуляции над Черным морем
title_full_unstemmed	Численное моделирование атмосферной циркуляции над Черным морем
title_sort	численное моделирование атмосферной циркуляции над черным морем
publisher	Морський гідрофізичний інститут НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Моделирование процессов в морях и внутренних водоемах: Черное и Азовское моря
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/112617
citation_txt	Численное моделирование атмосферной циркуляции над Черным морем / М.В. Шокуров // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2011. — Вип. 25, т. 2. — С. 91-113. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.
series	Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
work_keys_str_mv	AT šokurovmv čislennoemodelirovanieatmosfernojcirkulâciinadčernymmorem
first_indexed	2025-07-08T04:17:57Z
last_indexed	2025-07-08T04:17:57Z
_version_	1837050920570978304
fulltext	91 © М.В. Шокуров , 2011 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В МОРЯХ И ВНУТРЕННИХ ВОДОЕМАХ: ЧЕРНОЕ И АЗОВСКОЕ МОРЯ УДК 551 .584 М.В. Шокуров Морской гидрофизический институт НАН Украины, г. Севастополь ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АТМОСФЕРНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ НАД ЧЕРНЫМ МОРЕМ Приводится описание мезомасштабных региональных моделей ММ5 и WRF. Перечислены задачи, которые решаются с помощью данных моделей в МГИ НАН Украины: региональный оперативный прогноз погоды, региональный атмосферный реанализ, планирование проведения натурных экспериментов, анализ отдельных синоптических ситуаций. Дан обзор мезомасштабных атмосферных явлений, изу- чаемых с использованием региональных атмосферных моделей. Приведены приме- ры использования региональных моделей для исследования мезомасштабных атмо- сферных явлений: квазитропический циклон над Черным морем, образование под- ветренных вихрей при обтекании Кавказских гор, генерация подветренных верти- кально захваченных внутренних волн над Крымскими горами, развитие бризовой циркуляции над Крымским полуостровом. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА : мезомасштабные атмосферные модели, мезомасш- табные атмосферные процессы, Черное море, численное моделирование. Введение. В настоящее время современные мезомасштабные модели атмосферной циркуляции достигли высокого уровня развития. Развивается также и компьютерная техника. В связи с этим стало возможным рассчиты- вать атмосферную циркуляцию в любом регионе земного шара с достаточно высоким разрешением – вплоть до 1 км. В Морском гидрофизическом ин- ституте НАН Украины (МГИ НАН Украины) мезомасштабные атмосфер- ные модели за последние пять лет использовались для исследований атмо- сферной циркуляции в Черноморском регионе. Целью настоящей работы является описание самих моделей и полученных с их помощью результатов. Описание моделей ММ5 и WRF. Мезомасштабные атмосферные мо- дели ММ5 (Fifth-Generation Penn State/NCAR Mesoscale Model) и более со- временный вариант WRF (The Weather Research and Forecasting model) раз- рабатывались Национальным Центром Атмосферных Исследований США (NCEP/NCAR – National Center for Environmental Prediction / National Centers of Atmospheric Research) как для научных исследований мезомас- штабных атмосферных явлений, так и для выполнения оперативных про- гнозов и региональных реанализов [1, 2]. Диапазон пространственных мас- 92 штабов, описываемых мезомасштабными моделями и не описываемых гло- бальными атмосферными моделями – от 1 до 30 км. Мезомасштабная атмосферная модель состоит из гидродинамического бло- ка, содержащего уравнение Навье-Стокса с учетом силы Кориолиса, уравнение неразрывности, уравнение переноса тепла и уравнение состояния воздуха. К гидродинамическому блоку добавляются физические блоки, завися- щие от гидродинамических переменных, и в свою очередь сами влияющие на них. Можно выделить шесть основных физических процессов, для каж- дого из которых выписываются дополнительные уравнения. Это: – перенос инфракрасного и видимого солнечного излучения; – процесс формирования облачности и осадков; – кучевая конвекция; – турбулентные потоки импульса тепла и влаги в планетарном атмо- сферном пограничном слое и в приземном слое; – перенос тепла и влаги в верхнем слое почвы. Каждая физическая параметризация в моделях ММ5 и WRF программно реализована в нескольких вариантах, например параметризация погранично- го слоя в модели ММ5 может быть выбрана от наиболее ранней параметри- зации Блакадара начала 1970-х годов до наиболее современной модели по- граничного слоя Pleim-Xiu. То же самое относится и к модели WRF, и к дру- гим физическим процессам. Детальное описание всех вариантов параметри- заций представлено в обширной литературе и в документации моделей [3, 4]. Результатом такого разнообразия является необходимость выбора набора параметризаций, наиболее подходящих для данного региона. Эта задача не- однократно обсуждалась в публикациях, основным критерием для выбора параметризаций является сравнение с измерениями, с натурными данными. Для оперативного прогноза и реанализа выбраны параметризации физи- ческих процессов, используемые и проверенные в течение четырех лет опе- ративного прогноза для региона Черного моря. Далее приводится перечень схем параметризации и их краткая характеристика: 1. Для параметризации пограничного слоя выбрана схема MRF (Medium Range Forecast – среднесрочный прогноз), в которой для случая неустойчивой стратификации пограничного слоя реализована нелокальная схема параметри- зации турбулентных потоков импульса, тепла и влаги. 2. Для параметризации кучевой конвекции использовалась схема Grell, рассчитанная на масштабы меньше 30 км. В третьем и четвертом доменах с разрешением 3 км и 1 км параметризация кучевой конвекции была отключе- на, кучевая конвекция рассчитывалась явно. 3. Для расчета переноса излучения в атмосфере применялась схема RRTM (Rapid Radiative Transfer Model), в которой перенос инфракрасного излучения рассчитывается с детальным распределением по частотам. При этом расчет выполняется сравнительно быстро за счет специально разрабо- танной схемы интегрирования в схеме RRTM. 4. Для расчета фазовых переходов воды и льда и переноса гидрометео- ров в облаках использовалась схема Simple Ice с одной формой льда и не- сколькими формами жидкой воды в облаках. 93 5. Для расчета потоков тепла и влаги на поверхности суши использова- лась пятислойная модель почвы с явным расчетом температуры и влажности почвы в верхнем слое толщиной 2 м. Использование мезомасштабных моделей в МГИ НАН Украины. В отделе взаимодействия атмосферы и океана Морского гидрофизического института НАН Украины с начала 2007 года выполняется оперативный про- гноз атмосферной циркуляции для региона Черного моря. Система анализа и прогноза атмосферной циркуляции основана на свободно распространяе- мой мезомасштабной модели MM5 версии 3.7, которая была адаптирована для региона Черного моря. В качестве начальных условий и граничных условий на боковых границах используются результаты прогнозов глобальных моделей. Поскольку Европей- ский Центр среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF) проводит очень стро- гую финансовую политику, его данные практически недоступны, даже для не- коммерческого использования в научных целях. В отличие от ECMWF полно- стью доступны архив оперативных анализов GDAS (Global Data Assimilation System) и данные оперативных прогнозов GFS (Global Forecast System). Поэто- му для оперативного прогноза используются результаты оперативного прогно- за GDAS/GFS с разрешением 0,5° × 0,5° с 2007 г. по 2011 г. Очень большую роль для атмосферной циркуляции в Черноморском ре- гионе играет температура поверхности Черного моря. Для оперативного про- гноза используются результаты измерений температуры поверхности моря. Граничное условие на подстилающей поверхности для акватории Черного мо- ря берется из оперативно пополняемого архива глобальной температуры по- верхности океана Reynolds SST – данные имеют пространственное разрешение 1º × 1º и обновляются раз в неделю. Для составления названного архива ис- пользуются все имеющиеся оперативные измерения, включая спутниковые. Пространственное разрешение для всего Черноморского региона равно 10 км, с начала 2011 года выполняется также прогноз для Крымского региона с разрешением 3 км. Начиная с середины 2011 года заблаговременность прог- ноза была увеличена до 5 суток. Результаты прогноза в графическом и циф- ровом форматах предоставляются пользователям, а также выкладываются в открытом доступе в сети Интернет по адресам http://vao.hydrophys.org и http://vao.hydrophys.org/ index3km.html. Основным пользователем оперативного прогноза является отдел Мор- ских прогнозов МГИ НАН Украины, поэтому прогнозируемые параметры, представленные на сайте, – это потоки импульса, тепла, излучения и влаги на поверхности моря. Эти параметры необходимы для численного прогноза циркуляции вод в Черном море. Кроме этого представлены стандартные метеорологические параметры, такие как: – температура и влажность на уровне 2 м; – скорость и направление ветра на высоте 10 м; – давление на уровне моря; – облачность нижнего, среднего и верхнего ярусов; – геопотенциал и температура на уровне давления 850 гПа. Дополнительно к атмосферному прогнозу выполняется также прогноз ветрового волнения на всей акватории Черного моря с использованием мо- дели ветрового волнения WAM (Wave Ocean Model). 94 На рис. 1 и рис. 2 представлены типичные результаты оперативного прогноза для Черноморского региона – распределение скорости ветра и осадков. Рис . 1. Результаты оперативного прогноза скорости ветра на высоте 10 м для Черноморского региона с разрешением 10 км. Рис. 2. Результаты оперативного прогноза осадков для Черноморс- кого региона с разрешением 10 км. с.ш. 48° 47° 46° 45° 44° 43° 42° 41° 40° 28° 30° 32° 34° 36° 38° 40° 42° в.д. 0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 25,0 30,0 м/с с.ш. 48° 47° 46° 45° 44° 43° 42° 41° 40° 39° 26° 28° 30° 32° 34° 36° 38° 40° 42° в.д. 0,5 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 мм/час 95 На рис. 3 и рис. 4 приведены результаты оперативного прогноза для Крымского региона с разрешением 3 км – распределение скорости ветра и по- тока скрытого тепла. Рис . 3. Результаты оперативного прогноза скорости ветра на высоте 10 м для Крымского региона с разрешением 3 км. Рис . 4. Результаты оперативного прогноза потока скрытого тепла на поверхности для Крымского региона с разрешением 3 км. с.ш. 46° 45° 44° 32° 33° 34° 35° 36° в.д. -50 0 50 100 150 200 250 300 350 Вт/м-2 с.ш. 46° 45° 44° 32° 33° 34° 35° 36° в.д. 0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 25,0 30,0 м/с 96 Модель MM5 хорошо зарекомендовала себя при оперативных прогно- зах. Сравнение прогнозируемых параметров с наблюдениями на метеостан- циях (валидация) показывает значительную корреляцию для большинства параметров. Еще одним важным направлением использования мезомасштабных ат- мосферных моделей является региональный атмосферный реанализ. В на- стоящее время в отделе взаимодействия атмосферы и океана МГИ НАН Ук- раины выполнено два реанализа для Черноморского региона с использова- нием разных мезомасштабных моделей. Первый из них был выполнен с использованием модели ММ5. В качест- ве горизонтальных граничных условий использовались результаты глобаль- ного оперативного анализа NCEP/NCAR GDAS с разрешением 1º × 1º. Гра- ничное условие на подстилающей поверхности для акватории Черного моря бралось из архива глобальной температуры поверхности океана Reynolds SST. Пространственное разрешение реанализа 18 км, дискретность по вре- мени 1 час, продолжительность по времени 2000-2010 гг. Второй проект реанализа был выполнен с использованием региональ- ной климатической модели PRECIS (Regional Climate Modelling System). В качестве горизонтальных граничных условий использовались результаты глобального реанализа ECMWF ERA-40 с разрешением 1,125º × 1,125º. Гра- ничное условие на подстилающей поверхности для акватории Черного моря бралось из архива глобальной температуры поверхности океана Reynolds SST, а также из архива данных COADS (Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set). Пространственное разрешение этого реанализа 25 км, дискрет- ность по времени 1 час, продолжительность по времени 1958-2002 гг. Результаты этих атмосферных реанализов будут использованы при вы- полнении реанализа циркуляции вод Черного моря. Традиционным местом проведения натурных гидрофизических экспе- риментов в МГИ НАН Украины является стационарная океанографиическая платформа 1 в Кацивели. В настоящее время численные модели атмосферы с высоким пространственным разрешением используются для планирования и интерпретации натурных экспериментов на платформе в Кацивели [5]. Наконец, важным направлением использования атмосферных моделей является ретроспективный расчет атмосферной циркуляции для конкретных регионов для определенных сроков. Обычно это требуется для обеспечения информацией о состоянии атмосферы при выполнении натурных научно- исследовательских океанографических разрезов и полигонов. Такие ретроспективные расчеты требуются также для исследования различных редких экстремальных синоптических явлений. Мезомасштабные атмосферные процессы. Мезомасштабная метео- рология в последнее время интенсивно развивается. Предметом ее исследо- вания являются мезомасштабные атмосферные процессы. Классическими примерами мезомасштабных процессов являются бризы, тропические цик- лоны, фронты. Взаимодействие воздушного потока с рельефом приводит к различным орографическим явлениям – горные волны, подветренные захваченные вол- ны, обрушение внутренних гравитационных волн над гребнем, сильные 97 склоновые ветры, блокирование потока горным хребтом, анабатические и катабатические ветры, образование подветренных вихрей. К мезомасштабным явлениям относятся также различные формы влаж- ной кучевой конвекции: одиночные конвективные ячейки, линии шквалов, мультиячейковые и суперячейковые конвективные структуры, мезомас- штабные конвективные комплексы и мезомасштабные конвективные вихри. В следующих разделах будут описаны результаты моделирования и сравнения с наблюдениями некоторых мезомасштабных атмосферных про- цессов в Черноморском регионе. Квазитропический циклон. Исследование тропических циклонов представляет собой одно из актуальных направлений геофизики. На сего- дняшний день известны необходимые (но не достаточные) условия возник- новения тропических циклонов, получено представление об основных ме- ханизмах, определяющих развитие этих циклонов. В то же время с развитием дистанционных методов изучения атмосферы и океана оказалось, что цикло- ны, сходные с тропическими, образуются, время от времени, и вне тропиков, в частности над Средиземным морем. Эти циклоны относятся к категории промежуточной между тропическими и среднеширотными и известны как квазитропические. В данном разделе будет описан уникальный квазитропи- ческий мезомасштабный циклон, возникший над Черным морем в сентябре 2005 г. [6 – 8]. Уникальность его заключается в том, что в отличие от сосед- него Средиземного моря, над Черным морем случаи квазитропического циклогенеза ранее не наблюдались и, соответственно, не изучены. Рассматриваемый мезомасштабный циклон развился в конце сентября 2005 г. В течение пяти суток вихрь стоял, слабо блуждая, над юго-западной частью Черного моря, затем переместился на юг и над сушей быстро запол- нился – серия спутниковых снимков облачности над Черным морем, полу- ченных в описываемый период в видимом диапазоне, приведена на рис. 5. Черноморский циклон обладал следующими, общими с тропическим циклоном, признаками. Первое, это наличие так называемого глаза бури и спиралевидная структура облачной системы. Второе, большая для Черно- морского региона скорость ветра в циклоне. Третье, это малый горизон- тальный и большой вертикальный размер циклона. Кроме того, циклон был долгоживущим. Эти признаки были установлены по спутниковым данным и данным оперативного анализа. Условия формирования черноморского квазитропического циклона бы- ли следующие. Прежде всего, это большая область конвективной доступной потенциальной энергии над Черным морем. Конвективная доступная потен- циальная энергия является мерой неустойчивости атмосферы. Над морем она достигает больших значений с максимумом 1600 Дж/кг. Основная при- чина этого – перегрев поверхности моря: температура поверхности моря достигала 23 °С. Далее, одним из необходимых условий формирования тропического циклона является отсутствие сильного ветра и особенно вертикального сдвига скорости ветра. В данном случае это условие было выполнено. Из-за отсутствия сильного ветра циклон мог долго оставаться на одном месте над теплым морем. Слабой циркуляции атмосферы в регионе Черного моря спо- собствовал блокирующий антициклон над европейской частью России. 98 Рис . 5. Серия спутниковых снимков облачности над Черным морем, по- лученных 25, 26, 27, 28 и 29 сентября 2005 г. (видимый диапазон спектра). Еще одним благоприятным условием для начала развития этого цикло- на являлась фоновая конвергенция в нижнем слое атмосферы, собиравшая теплый влажный воздух в одном месте. Эта конвергенция была наиболее велика в юго-западной части моря и послужила своего рода «затравкой» для циклона. Для моделирования квазитропического циклона использовалась модель ММ5 с пространственным разрешением 10 км. Модель правильно воспроиз- вела форму, размеры и траекторию циклона, а также его интенсивность. На рис. 6 приведена зависимость от времени интенсивности циклона – давле- ния в центре и максимальной азимутальной скорости, а также зависимость от времени его размера – радиуса максимальной скорости ветра. 25.09.2005 г. 29.09.2005 г. 28.09.2005 г. 27.09.2005 г. 26.09.2005 г. 99 Рис . 6. Зависимость от времени: a – давления в центре циклона (p) и мак- симальной скорости ветра на высоте 10 м над поверхностью (V10); б – ра- диуса максимальной скорости ветра R max . p, гПа 1011 1008 1005 1002 999 996 993 990 V10, м/c 28 26 24 22 20 18 16 14 12 ч 00 ч 12 ч 00 ч 12 ч 00 ч 12 ч 00 ч 12 ч 2 5 с ен т. 2 6 с ен т. 2 6 с ен т. 2 7 с ен т. 2 7 с ен т. 2 8 с ен т. 2 8 с ен т. 2 9 с ен т. 2 9 с ен т. а 12 ч 00 ч 12 ч 00 ч 12 ч 00 ч 12 ч 00 ч 12ч 2 5 с ен т. 2 6 с ен т. 2 6 с ен т. 2 7 с ен т. 2 7 с ен т. 2 8 с ен т. 2 8 с ен т. 2 9 с ен т. Rmax, км 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 б p V10 100 Далее кратко описана структура циклона на зрелой стадии. На этой ста- дии циклон имеет осевую симметрию, поэтому будет рассмотрена его осе- симметричная структура. На рис. 7. показана осесимметричная структура циклона: азимутальная, радиальная и вертикальная компоненты скорости ветра. Рис . 7. Радиально-вертикальные разрезы азимутально осредненных: а – ази- мутальной скорости; б – радиальной скорости; в – вертикальной скорости, г – абсолютного момента импульса. Первичная циркуляция – это основная особенность зрелого урагана. Она связана с движением воздуха вокруг центра циклона, т.е. с азимуталь- ной скоростью. Первичная циркуляция максимальна на поверхности и убы- вает с высотой. На рис. 7, а показано распределение азимутальной скорости для черноморского циклона. На заданной высоте азимутальная скорость сначала приблизительно линейно растет с увеличением радиуса, что соот- ветствует твердотельному вращению, а затем уменьшается с увеличением радиуса. До уровня 1 км азимутальная скорость с высотой увеличивается, а выше этого уровня – уменьшается. Качественно такая картина похожа на распределение для обычного тропического циклона. Вторая важная особенность тропического циклона это так называемая вторичная циркуляция, т.е. конвергенция поля скорости в нижних слоях ат- мосферы, подъем воздуха в стене глаза и дивергенция на верхних уровнях. На рис. 7, б и рис. 7, в приведены распределения радиальной и вертикальной скорости для квазитропического циклона. Они также качественно похожи на соответствующие распределения для тропического циклона. 6 3 9 12 15 18 21 24 27 27 5 0 0,05 0 0 0,10 0,15 0,30 0,20 0,25 0,25 0 0,08 0 1 0 0 0 0 1 2 2 2 3 3 0 0 0 -1 -2 -3 -4 -6 -5 5 10 15 0 20 25 30 35 0 15 30 45 60 75 90 105 120 r, км 0 15 30 45 60 75 90 105 120 r, км z, км 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 z, км 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 а б в г 101 На рис. 7, г приведен разрез абсолютного момента импульса на единицу массы M = Vθr+fr2/2 – суммы относительного момента импульса Vθr и мо- мента импульса, связанного с планетарным вращением fr2/2, где f – пара- метр Кориолиса. На зрелой стадии рассматриваемый циклон являлся довольно хорошо сбалансированной системой. На развитой стадии квазитропического цикло- на выполнялись гидростатический и градиентный балансы. Определены значения энергетических характеристик черноморского квазитропического циклона – масштаб скорости 25 м/с, горизонтальный раз- мер 60 км, перепад давления между центром и периферией циклона 10 гПа, которые оказались меньшими, чем у типичного тропического циклона. В типичном тропическом циклоне сильная кучевая конвекция сосредо- точена в стене глаза. В этой области очень велика удельная и относительная влажность, больших значений достигает плотность гидрометеоров – облач- ных капель, дождя, облачного льда, снега и крупы. Интенсивность осадков также достигает максимальной величины в стене глаза. Вне стены глаза об- лачность и осадки сосредоточены в нескольких спиральных рукавах. В са- мом глазу облаков как правило нет, а воздух очень сухой из-за оседания. Аналогичная картина имела место и в черноморском циклоне. Конвек- ция была хорошо выражена на всех стадиях развития циклона. Конвектив- ная облачность и конвективные осадки были сосредоточены в стене глаза с радиусом около 60 км, что было определено из распределения плотности гидрометеоров и удельной влажности. Удельная влажность максимальна в стене глаза с большими значениями на больших высотах. В глазу же наобо- рот воздух сухой. Аналогичное распределение для относительной влажно- сти показывает, что в стене глаза относительная влажность больше 95%, а в верхней части глаза меньше 15%. Результаты моделирования показывают, что вне стены глаза облачность и осадки сосредоточены в спиральных рука- вах с характерным радиусом всей облачной системы, равным 150 км, что совпадает с данными, показанными на рис. 1. Величина осадков в стене гла- за по порядку величины составляет 10 см/сут. Обычно тропический циклон, в отличие от среднеширотного циклона, имеет теплое ядро. Для мощных тропических ураганов аномалия темпера- туры в центре циклона относительно окружающей атмосферы достигает 16°С с максимальным значением на уровне 200 – 400 гПа. Черноморский циклон также имеет теплое ядро. Аномалия температуры в теплом ядре со- ставляет ∆Т = 3°С в глазу на высоте 6 км – на уровне 550 гПа. Теплое ядро является причиной пониженного давления на уровне моря в центре циклона по сравнению с периферией и убывания азимутального ветра с высотой. Обсудим теперь механизмы развития и поддержания вторичной цирку- ляции. Как уже говорилось, первая причина связана с выделением скрытого тепла при конденсации влаги в стене глаза при глубокой конвекции, резуль- тирующим прогреванием воздуха и увеличением его плавучести. Повышен- ная по сравнению с периферией циклона плавучесть усиливает подъем воз- духа в стене глаза и, следовательно, конвергенцию на нижних уровнях. Вторая причина связана с поверхностным трением азимутальной компонен- ты скорости ветра – первичной циркуляции. Подъем воздуха создает цикло- 102 ническую завихренность первичной циркуляции, приводит к экмановской конвергенции за счет трения в пограничном слое и дополнительной поло- жительной вертикальной скорости на его верхней границе. Подветренные вихри. Из всех орографических мезомасштабных явле- ний наименее исследованным является образование подветренных вихрей. Натурные наблюдения подветренных вихрей проводились в разных геогра- фических регионах, было дано описание их структуры, динамики, причин возникновения. Например, достаточно хорошо изучены подветренные ката- линские вихри, которые образуются весной и летом вблизи южного побережья Калифорнии, в районе острова Санта-Каталина. Каталинский вихрь имеет го- ризонтальный масштаб порядка 100 км и вертикальный – порядка 1 – 2 км и обладает отчетливо выраженным суточным циклом. Подветренные вихри в окрестности Кавказских гор ранее не исследовались. Ниже будут описаны результаты моделирования мезомасштабных циклонических вихрей, обра- зующихся над Черным морем при взаимодействии северо-восточного ветра с Кавказскими горами [9 – 11]. Кавказский вихрь начинает формироваться, когда ветер, дующий над морем вдоль Кавказских гор, имеет северо-западное направление, а набе- гающий на Кавказские горы, над сушей, – северо-восточное. Там, где севе- ро-восточный поток встречается с северо-западным, формируется вихрь – это начинается во второй половине дня. Постепенно отделяясь от побережья, вихрь перемещается над морем в южном направлении. К ночи вихрь полно- стью выходит на море и, как правило, приобретает круглую форму, а утром, заметно сместившись на юг от места своего зарождения, распадается. Результаты детальных статистических исследований большого числа таких вихрей показывают, что: – начало развития вихрей приходится на вторую половину дня (16 – 22 ч); – усиление – на ночь (22 – 06 ч); – затухание – на первую половину следующего дня (08 – 10 ч). Кроме суточного цикла, кавказские вихри обладают также сезонным циклом. Было показано, что кавказские вихри образуются в основном в ию- ле и августе, а зимой практически не возникают. Более того, в июле и авгу- сте, эти вихри, как правило, образуются один за другим: новый вихрь у Кавказского побережья начинается формироваться уже через несколько ча- сов, после того как затухнет предыдущий. Количество вихрей в такой «це- почке» может доходить до шести. По результатам моделирования была также изучена вертикальная структура вихрей: поля давления на разных сигма-уровнях. Было обнаруже- но, что все рассмотренные кавказские вихри обладают следующим общим свойством – они располагаются ниже уровня 850 гПа, т.е. являются невысо- кими и приповерхностными. Кроме того, кавказские вихри довольно слабые с приповерхностной скоростью ветра около 5 м/с. Таким образом, для кавказских мезомасштабных вихрей в юго- восточной части моря характерен суточный цикл и явно выраженный мак- симум их возникновения в летне-осенний период. Подветренные внутренние волны. Различные мезомасштабные про- цессы возникают над сложным рельефом, в частности, в горных районах. К таким процессам относятся волны горного рельефа. Среди большого разно- 103 образия волн горного рельефа можно выделить так называемые подветрен- ные захваченные по вертикали волны, поражающие удивительной регулярно- стью пространственной структуры. С помощью анализа орографической облачности на спутниковых фото- графиях было установлено, что с подветренной стороны горных хребтов воз- никают системы облачных полос, которые вытянуты параллельно хребтам. Нередко подобные системы облачности за горными препятствиями (Кордилье- ры, Альпы, Урал, Кавказ, Крым, Сьерра-Невада и др.) распространяются на многие сотни километров и сохраняются в течение длительного времени. Дополнительным источником информации о подобных процессах яв- ляются специально поставленные эксперименты в натурных условиях. По- добные эксперименты изредка выполняются в Альпах и в горах Сьерра- Невада. Теоретическая задача о генерации волн горного рельефа сводится к за- даче об обтекании препятствия стратифицированным потоком воздуха. Сложность ее определяется тем, что нужно учитывать совместное действие многих различных факторов: пространственную неоднородность и неста- ционарность натекающего потока, пространственную изменчивость свойств подстилающей поверхности, адвективную нелинейность. Далее будет рассмотрено возникновение волн в сильно стратифициро- ванной атмосфере над Крымскими горами 20 – 21 января 2006 г. По данным спутниковых наблюдений, эти волны возникли в 12 часов утра 20 января и продолжали существовать до 10 часов утра 21 января. Согласно данным оперативного анализа NCEP/NCAR, результаты кото- рого представлены на рис. 8, 20 – 21января 2006 г. к северо-востоку от Чер- ного моря располагался интенсивный высотный синоптический циклон с холодным ядром. Рис . 8. Распределение геопотенциала (дкм) и температуры воздуха (ºС) на двух уровнях 500 гПа (а) и 300 гПа (б) 21 января 2006 г. в 00:00 UTC. Изолинии геопотенциала проведены с шагом 4 и 8 дкм, шкала температу- ры приведена справа. а б 104 Над Крымским полуостровом наблюдался сильный северо-западный струйный поток по всей толще тропосферы. Скорость ветра над Крымскими горами достигала 80 м/с на верхних уровнях. В этот день температура в погра- ничном слое достигала экстремальных отрицательных значений (–12°С), что свидетельствует о наличии сильной вертикальной стратификации атмосферы. Совместное действие ветра и стратификации способствовало возникно- вению стационарных подветренных внутренних гравитационных волн, за- хваченных по вертикали. Эти волны наблюдались на спутниковых снимках облачности между Крымом и Кавказом, показанных на рис. 9. Длина волны составляла около 30 км. Волны существовали недолго, несколько часов. Судя по температуре верхней границы облаков, эти волны располагались на небольшой высоте порядка полутора километров. Для моделирования этого явления была использована мезомасштабная модель атмосферной циркуляции WRF. На вход модели подавался опера- тивный анализ NCEP/NCAR с горизонтальным разрешением 1° × 1°. Под- ветренные волны имеют небольшой пространственный масштаб, поэтому для их воспроизведения были использованы четыре вложенных домена с разрешением по горизонтали 27, 9, 3 и 1 км. Рис. 9. Спутниковый снимок облачности, полученный 21 января 2006 г. в 06:00 UTC (инфракрасный диапазон). На рис. 10 показан меридионально-вертикальный разрез температуры, проведенный перпендикулярно к Крымскому горному хребту на долготе 34,6° в.д. На подветренной стороне видна ярко выраженная волновая струк- тура с большой амплитудой смещения изотерм, достигающей 2 км. Волна сосредоточена по вертикали в слое сильной устойчивости от 850 до 500 гПа, что согласуется с двухслойной линейной теорией [12]. Хотя положение волновой структуры в модели не совпадает с ее положением на спутнико- вом снимке, но характерная длина волны, определяемая условием резонан- са, равна 22 км, что согласуется со спутниковыми наблюдениями. 105 Рис . 10. Распределение потенциальной температуры на ветрикальном разрезе, перпендикулярном к хребту Крымских гор. На рис. 11 приведено горизонтальное распределение вертикальной ско- рости на уровне 750 гПа, на котором амплитуда волны максимальна. Отчет- ливо видны гребни и впадины с противоположными знаками вертикальной скорости. Видно, что волна локализована на подветренной стороне Крым- ских гор, с амплитудой вертикальной скорости, максимальной вблизи хреб- та и постепенно убывающей с удалением от хребта. Рис . 11. Распределение вертикальной скорости на уровне 750 гПа. А тм о сф ер н о е д ав л ен и е, г П а 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 100 200 300 400км 270 272 274 276 278 280 282 284 286 287 288 289 290 291 292 293 294 296 298 300 Температура, К 45,0° 44,7° 44,4° 44,1° 43,8° 43,5° 43,2° 42,9° 42,6° 42,3° Ш и р о та , с ев ер н ая Долгота, восточная 34,0° 34,5° 35,0° 35,5° 36,0° 36,5° 37,0° 37,5° 38,0° 38,5° 39,0° 39,5° -5,0 -2,5 0 2,5 5,0 Скорость ветра, м/с 106 Наиболее простой постановкой задачи для моделирования вертикально захваченных подветренных волн является двухслойная модель атмосферы без учета вращения Земли. По данным оперативного анализа NCEP/NCAR и данных о скорости ветра и температуре на разных высотах, полученных ра- диозондом на симферопольской метеорологической станции, можно сде- лать вывод, что в данной ситуации двухслойное приближение применимо. Параметры стратификации и скорость ветра для двухслойной модели были взяты из этих измерений. В рамках классической задачи о гравитационных волнах на границе раздела двух слоев жидкости с плотностями ρ1 и ρ2, нижний слой толщины Н, верхний слой бесконечной толщины, дисперсионное соотношение и фа- зовая скорость имеют вид 21 2 21 2 , ρρ ρ ρρ ρω + ∆= + ∆= cthfHk g c cthfH gk . Фазовая скорость максимальна для длинных волн и монотонно убывает с увеличением волнового числа k. Решение задачи о вынужденных рельефом волнах имеет вид 22 2 21 1 )()( )( ~ )(~ cU U kHshkHch khk −+ = ρρ ρς где )( ~ kh – амплитуда Фурье рельефа, )(~ kς – амплитуда Фурье смещения поверхности раздела. Если скорость ветра меньше максимальной скорости гравитационных волн, то найдется такое «резонансное» волновое число, при котором фазо- вая скорость равна скорости ветра. Стационарная волна, бегущая навстречу ветру, будет в резонансе с фурье-гармоникой рельефа, и будет иметь боль- шую амплитуду, в рамках данной упрощенной модели бесконечную. Двух- слойная модель объясняет как захваченность подветренной волны по верти- кали, так и ее монохроматичность, большую амплитуду, и расположение на подветренной стороне горы. Задача о генерации захваченных подветренных волн в потоке с непре- рывной стратификацией сводится к уравнению для вертикальной скорости w, которое является уравнением горизонтальной, поперечной к потоку, компоненты завихренности 02 2 2 2 2 =+ ∂ ∂+ ∂ ∂ wl z w x w , где параметр Скорера 2 2 1 2 2 dz Ud U U N l −−     = определя- ется стратификацией и профилем ветра. Согласно теории, захваченные вол- ны генерируются в том случае, если параметр Скорера убывает с высотой. Бриз над Крымским полуостровом. Согласно современным представ- лениям, в отличие от ранних линейных теорий [13], морской бриз является гравитационным течением тяжелого холодного воздуха, вторгающегося с моря и распространяющегося на сушу при дневном прогреве атмосферного пограничного слоя над сушей [14, 15]. Передняя часть этого гравитационно- 107 го течения представляет собой так называемую «голову» с усиленной тур- булентностью. Перед головой гравитационного течения формируется вос- ходящий поток воздуха с большой вертикальной скоростью, что может при- водить к развитию мелкой кучевой конвекции перед фронтом бриза. Тол- щина вторгающегося слоя холодного морского воздуха, т. е. глубина грави- тационного течения, определяется толщиной неустойчивого хорошо пере- мешанного пограничного слоя над сушей, которая в течение дня постепенно увеличивается. Скорость распространения бризового фронта определяется толщиной слоя холодного воздуха и разностью плотностей холодного мор- ского воздуха и воздуха над сушей. Типичная величина скорости распро- странения бризового фронта составляет 5 м/с. В течение светового дня при благоприятных синоптических условиях бризовый фронт может продви- нуться на расстояние порядка 50 км от берега. По мере распространения холодный морской воздух над сушей трансформируется за счет потоков те- пла с поверхности суши и перемешивания с окружающим воздухом. В ре- зультате разность плотностей уменьшается, скорость распространения бри- за также уменьшается и к концу светового дня гравитационное течение ос- танавливается. Обратное к морскому бризу явление – течение ночного хо- лодного воздуха с суши на море, качественно аналогично морскому бризу, но количественно его интенсивность и характерное расстояние распростра- нения над морем значительно меньше. Над Крымским полуостровом, окруженном со всех сторон водами Чер- ного и Азовского морей, дневная бризовая циркуляция при благоприятных штилевых синоптических условиях имеет крайне своеобразную структуру. В начале светового дня бризовые гравитационные течения начинают рас- пространяться от всех берегов Крымского полуострова к его центру. При этом формы бризовых фронтов повторяют очертания берегов, от которых они распространяются. Развивающаяся перед бризовым фронтом мелкая кучевая конвекция, усиливаясь по мере продвижения фронтов, к моменту столкновения гравитационных течений от разных берегов в центре полу- острова, может усилиться и образоваться очаг глубокой кучевой конвекции. Описанная картина наблюдается относительно редко, даже слабый си- ноптический ветер порядка 5 м/с существенно искажает распространение бризов, встречный ветер препятсвует распространению бриза, а попутный ветер способствует его распространению. Для моделирования бризовой циркуляции над Крымским полуостровом использовались мезомасштабные модели ММ5 и WRF с пространственным разрешением самого внутреннего вложенного домена 3 км. На рис. 12 пока- зано распределение скорости у поверхности земли на самом нижнем уровне модели в два момента времени: 12 и 16 часов по Гринвичу (в 15 и 19 часов по местному времени). На этом рисунке хорошо видно распространение бризовых фронтов от берегов к центру полуострова. На рис. 13 приведено распределение вертикальных скоростей на уровне 500 м в те же два момен- та времени. Хорошо видны большие вертикальные скорости перед бризо- выми фронтами. Наконец, на рис. 14 показано распределение температуры воздуха на высоте 2 м, что также демонстрирует распространение бризовых фронтов. 108 Рис . 12. Распределение скорости ветра на высоте 40 м над Крымским полуостровом в моменты времени 12:00 UTC (а) и 16:00 UTC (б). 32,0° 32,5° 33,0° 33,5° 34,0° 34,5° 35,0° 35,5° 36,0° 36,5° 37,0° Долгота, восточная 46,2° 46,0° 45,8° 45,6° 45,4° 45,2° 45,0° 44,8° 44,6° 44,4° 44,2° 44,0° 46,2° 46,0° 45,8° 45,6° 45,4° 45,2° 45,0° 44,8° 44,6° 44,4° 44,2° 44,0° Ш и р о т а , с е в е р н а я Ш и р о т а , с е в е р н а я 0 1,25 2,50 3,75 5,00 6,25 7,50 8,75 10,00 11,20 13,00 Скорость ветра, м/с а б 109 Рис . 13. Распределение вертикальной скорости на высоте 500 м над Крымским полуостровом в моменты времени 12:00 UTC (а) и 16:00 UTC (б). 32,0° 32,5° 33,0° 33,5° 34,0° 34,5° 35,0° 35,5° 36,0° 36,5° 37,0° Долгота, восточная 46,2° 46,0° 45,8° 45,6° 45,4° 45,2° 45,0° 44,8° 44,6° 44,4° 44,2° 44,0° 46,2° 46,0° 45,8° 45,6° 45,4° 45,2° 45,0° 44,8° 44,6° 44,4° 44,2° 44,0° Ш и р о т а , с е в е р н а я Ш и р о т а , с е в е р н а я -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 Скорость ветра, м/с а б 110 Рис . 14. Распределение температуры воздуха на высоте 2 м над Крымским полуостровом в моменты времени 12:00 UTC (а) и 16:00 UTC (б). 32,0° 32,5° 33,0° 33,5° 34,0° 34,5° 35,0° 35,5° 36,0° 36,5° 37,0° Долгота, восточная 46,2° 46,0° 45,8° 45,6° 45,4° 45,2° 45,0° 44,8° 44,6° 44,4° 44,2° 44,0° 46,2° 46,0° 45,8° 45,6° 45,4° 45,2° 45,0° 44,8° 44,6° 44,4° 44,2° 44,0° Ш и р о т а , с е в е р н а я Ш и р о т а , с е в е р н а я 22,0 22,5 23,0 23,5 24,0 24,5 25,0 25,5 > Температура воздуха, °С а б 111 На рис. 15 приведен снимок облачности над Крымским полуостровом, по- лученный в 15 часов местного времени 12 августа 2003 г. с помощью комплек- са дистанционного зондирования (ДЗЗ), установленного на борту ИСЗ Aqua. Положение бризового фронта хорошо прослеживается по расположению мел- кой кучевой облачности – в области холодного гравитационного течения кучевая облачность отсутствует, перед бризовым фронтом большая верти- кальная скорость приводит к усилению мелкой кучевой конвекции. Видно, что над Керченским полуостровом начинает зарождаться очаг глубокой ку- чевой конвекции. Рис . 15. Cнимок мелкой конвективной облачности над Крымским полу- островом, полученный в видимом спектральном диапазоне 12 августа 2003 г. с помощью комплекса ДЗЗ, установленного на борту ИСЗ Aqua. Типичные значения основных параметров бризовой циркуляции над Крымским полуостровом, полученные в результате численного моделиро- вания, следующие: скорость распространения бризового фронта 5 м/с, вер- тикальная скорость перед бризовым фронтом 0,5 м/с, горизонтальный мас- штаб бризовой циркуляции 50 – 100 км, вертикальный масштаб бризовой циркуляции 500 м. Следует отметить большое практическое значение, которое может иметь достоверный прогноз бризовой циркуляции для некоторых районов. Морской бриз является основным механизмом вентиляции загрязненного воздуха над большими приморскими городами, а также основным источни- ком увлажнения и охлаждения воздуха днем в прибрежных областях суши со средиземноморским и тропическим климатом. Заключение. Мезомасштабные региональные атмосферные модели не- обходимы для решения многих важных научных и прикладных задач. Такие модели дают как оперативный, так и ретроспективный атмосферный фор- 112 синг с высоким пространственным разрешением для моделей циркуляции Черного моря, позволяют планировать проведение и интерпретировать ре- зультаты натурных экспериментов. Важной прикладной задачей мезомас- штабных моделей может быть детальный длительный расчет ветроэнерге- тического потенциала произвольной территории и разработка рекомендаций для оптимального размещения ветровых станций. Не менее важной в на- стоящее время является задача прогноза распространения атмосферных за- грязнений, эта задача также может быть решена с помощью мезомасштаб- ных моделей. Для решения практических задач необходимо хорошее понимание ме- зомасштабных атмосферных явлений. Такого понимания можно достичь, исследуя эти явления с использованием региональных атмосферных моде- лей. В настоящей работе приведены примеры использования региональных моделей для исследования мезомасштабных атмосферных явлений, таких как: квазитропический циклон над Черным морем, образование подветрен- ных вихрей при обтекании Кавказских гор, генерация подветренных верти- кально захваченных внутренних волн над Крымскими горами, развитие бризовой циркуляции над Крымским полуостровом. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Dudhia J. A nonhydrostatic version of the Penn State/NCAR mesoscale model Vali- dation tests and simulation of an Atlantic cyclone and cold front. // Mon. Wea. Rev. – 1993. – vol. 121. – P. 1493-1513. 2. Skamarock W.C., Klemp J.B. et al. A description of the Advanced Research WRF Version 3. NCAR/TN-475=STR, NCAR Technical Note, Mesoscale and Microscale Meteorology Division, National Center of Atmospheric Research, June 2008, 113 p. 3. Pleim J.E. A simple, efficient solution of flux-profile relationships in the atmospheric surface layer. // J. Appl. Met. – 2006. – vol. 45. – P. 341-347. 4. Barker D. M., Huang W., Guo Y.-R., and Xiao Q.N. A Three-Dimensional (3DVAR) Data Assimilation System For Use With MM5: Implementation and Initial Results // Mon. Wea. Rev. – 2004. – vol. 132. – P. 897-914. 5. Шокуров М.В., Артамонов С.Ю., Эзау И.Н. Численное моделирование атмосфе- ры в районе платформы в Кацивели для планирования и интерпретации натур- ных экспериментов. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – 2010. – № 21. – C. 239-251. 6. Ефимов В.В., Шокуров М.В. Яровая Д.А. Численное моделирование квазитро- пического циклона над Черным морем // Известия Российской Академии наук: серия: Физика атмосферы и океана. – 2007. – том 43, № 6. – C. 667-686. 7. Яровая Д.А., Ефимов В.В., Шокуров М.В., Станичный С.В., Барабанов В.С. Ква- зитропический циклон над Черным морем: наблюдение и численное моделиро- вание // Морской гидрофизический журнал. – 2008. – № 3. – C. 41-55. 8. Ефимов В.В., Станичный С.В., Шокуров М.В., Яровая Д.А. Наблюдение квази- тропического циклона над Черным морем // Метеорология и гидрология. – 2008. – № 4. – С. 53-62. 9. Ефимов В.В., Шокуров М.В., Яровая Д.А., Hein D. Статистика мезомасштабных циклонических вихрей над Черным морем // Морской гидрофизический жур- нал. – 2009. – № 4. – C. 19-33. 10. Яровая Д.А., Шокуров М.В. Мезомасштабные атмосферные циклонические вихри в Черноморском регионе // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – 2007. – № 15. – C. 210-214. 113 11. Яровая Д.А., Шокуров М.В. Мезомасштабные циклонические вихри, возникаю- щие над Черным морем вблизи Кавказского побережья // Морской гидрофизи- ческий журнал. – 2012. – № 3. – С. 3-20. 12. Крупин А.В., Шокуров М.В. Генерация захваченных подветренных волн в ат- мосфере Крымскими горами. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – 2009. – № 18. – C. 228-235. 13. Haurwitz B. Comments on the sea-breeze circulation // J. Meteorology. – 1947. – vol. 4. – № 1. – P. 1-8. 14. Miller S.T.K., Keim B.D., Talbot R.V., Mao H. Sea-breeze: Structure, forecasting and impacts // Rev. Geophys. – 2003. – vol. 43. – № 3. – P. 1011. 15. Ефимов В.В., Барабанов В.С. Бризовая циркуляция в Черноморском регионе. // Морской гидрофизический журнал. – 2009. – № 5. – C. 23-36. 16. Куклин А.К., Куклина Н.Я., Шабалина О.А. Исследование гидрометеорологиче- ских характеристик ЮБК с океанографической платформы в Кацивели // Эко- логическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное исполь- зование ресурсов шельфа (Глобальная океаническая наблюдательная система Черного моря: контактные измерения. Вклад Украины в Black Sea GOOS). – Севастополь: МГИ НАН Украины. – 2002. – вып 2 (7). – С. 66-82. 17. Experimental department of Marine hydrophysical institute. Главный портал НАН Украины [Электронный ресурс] http://www.nas.gov.ua/en/structure/dg/ed/pages/ default.aspx (Последнее обращение 05.10.2011). Материал поступил в редакцию 27 .10 .2011 г . АНОТАЦ IЯ Наводиться опис мезомасштабних регiональних моделей MM5 i WRF. Перераховано завдання, якi вирiшуються за допомогою даних моделей в МГI НАН України: регiональний оперативний прогноз погоди, регiональний атмосфер- ний реаналiз, планування проведення натурних експериментiв, аналiз окремих си- ноптичних ситуацiй. Поданий огляд мезомасштабних атмосферних явищ, що ви- вчаються з використанням регiональних атмосферних моделей. Наведено приклади використання регiлнальних соделей для дослiдження мезомаштабних атмосферних явищ: квазiтропiческiй циклон над Чорним морем, освiта пiдвтряних вихорiв при обтiканнi Кавказьких гiр, генерацiя пiдвiтряних вертикально захоплених внутрiшних хвиль над Кримськими горами, розвиток бризової циркуляцiї над Кримським пiвостровом. ABSTRACT The description of mesoscale regional models MM5 and WRF is given. The problems that are solved using these models in MHI NAN Ukraine are listed: region- al operational weather forecasting, regional atmospheric reanalysis, the planning of field experiments, analysis of individual synoptic situations. A review of mesoscale atmospher- ic phenomena, studied using the regional atmospheric models, is given. Examples of the use of regional models for the study of mesoscale atmospheric phenomena: quasitropical cyclone over the Black Sea. The formation of lee vortices in the flow around the Cauca- sus Mountains, the generation of vertically trapped internal lee waves over the Crimean Mountains, the development of breeze circulation over Crimean peninsula. 1 Платформа расположена на Черном море в районе Южного берега Крыма (пгт. Кацивели) в точке с географическими координатами 44°23'35'' с.ш., 33°59'04'' в.д. Расстояние от платформы до берега составляет 600 м, глубина моря в месте ее размещения – около 30 м [16, 17].

Численное моделирование атмосферной циркуляции над Черным морем

Репозитарії

Схожі ресурси