Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды
Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации
ТРУДЫ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЦЕНТРА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Хаос и порядок в динамике Погоды и климата. Водный И тепловой балансы
тропосферы

Д.М. Сонечкин, Р.Ф. Бурлуцкий
Санкт-Петербург, ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ, 2003

УДК 551.509.313.515
В монографии излагаются новые подходы к долгосрочному прогнозу погоды на основе идей и методов современной математической теории нелинейных динамических систем и фрактальной геометрии. Исследуется также возможность прямого диагностического мониторинга мгновенных глобальных потоков на основе реанализов и спутниковых измерений радиационных потоков.
Рассчитана на широкий круг исследователей, занимающихся проблемой долгосрочного прогноза погоды и проблемой современных изменений климата. Она может быть использована как пособие при обучении студентов-метеорологов, специализирующихся на численных методах.


Оглавление

Предисловие
Часть I. Хаос и порядок в динамике погоды и климата
Введение
Глава 1. Проблема долгосрочного прогноза погоды
1.1.  Пионеры долгосрочного прогноза погоды
1.2.  Учет неустойчивости атмосферных процессов при долгосрочном прогнозе погоды
1.3.  Качественные исследования низкочастотной динамики атмосферы
Глава 2. Синхронизация в динамике планетарных волн
2.1.  Классические результаты
2.2.  Синхронизация движений в простейшей модели взаимодействия зонального потока и волн Россби-Блиновой
2.3.  Синхронизация в высокочастотной динамике планетарных волн
2.4.  Синхронизация в низкочастотной динамике планетарных волн
Глава 3. Стоячие и движущиеся волны в низкочастотной динамике атмосферы
3.1.  Оценка локализации фаз планетарных волн в поле геопотенциала поверхности 500 гПа северного полушария
3.2.  Уточнение оценки локализации фаз планетарных волн в поле геопотенциала поверхности 500 гПа северного полушария
3.3. Синхронизация в вариациях зональной циркуляции
Глава 4. Квазисинхронная модель для месячного прогноза погоды
4.1.  Развитие динамико-стохастического подхода к долгосрочному прогнозу погоды
4.2.  Квазисинхронная модель
4.3.  Месячный прогноз поля Н-500 с помощью квазисинхронной модели
Глава 5. Оценка качества прогнозов хода приземной температуры воздуха, основанных на расчетах полей Н-500 с помощью квазисинхронной модели
5.1.  Оценка качества месячных прогнозов максимальной и минимальной температуры воздуха в Москве по дням
5.2.  Оценка качества прогнозов волн холода и тепла в течение прогнозируемого месяца
Глава 6. Порядок в квазипериодически возбуждаемых динамических системах 6.1.  Особенности спектров низко- и сверхнизкочастотных атмосферных колебаний
6.2.  Типичность трехчастотных квазипериодичностей в нелинейных динамических системах
6.3.  Трехчастотные колебания в движениях полюса Земли
Глава 7. Хаотичность и нейтральная устойчивость сверхнизкочастотных атмосферных колебаний
7.1.  Теоретическое обоснование
7.2.  Свидетельства нехаотичности сверхнизкочастотных колебаний в атмосфере
7.3.  Переход от хаотических к нехаотическим колебаниям
Заключение
Список литературы

Часть II. Водный и тепловой балансы тропосферы
Глава 1. Мгновенные балансы энергии на северном полушарии
1.1.  Уравнения водного и теплового балансов
1.2.  Расчет мгновенных составляющих водного и теплового балансов тропосферы северного полушария
1.3.  Сравнение фаз годового цикла рассчитанных компонентов водного и теплового балансов с климатологией
Заключение
Список литературы
Глава 2. Вклад водного и теплового балансов в формирование годового цикла
2.1.  Полная система балансовых уравнений
2.2.  Парниковый эффект
2.3.  Расчет компонентов полного теплового и водного балансов в системе Земля-атмосфера с суточным разрешением
2.4.  Анализ компонентов полного теплового и водного балансов с суточным разрешением
2.5.  Сопоставление водного баланса с данными глобальных моделей Список литературы
Глава 3. Вклад водного и теплового баланса в изменчивость климата
3.1.  Исследование сезонных и межгодовых колебаний энергообмена
Заключение
Список литературы


Предисловие

Монография основана на результатах многолетних оперативных и исследовательских работ по развитию численных методов долгосрочных прогнозов погоды и изучению колебаний энергообмена в системе атмосфера-океан-суша, осуществлявшихся в Гидрометцентре.

В Части I (автор Д.М. Сонечкин) изложены результаты исследований низкочастотной динамики систем и фрактальной геометрии. Обнаруженное явление синхронизации долгопериодных (неделя и более) движений планетарных волн в полях геопотенциала свободной атмосферы использовано для разработки принципиально новой гидродинамической модели общей циркуляции атмосферы, уже показавшей свою пригодность для составления прогнозов погоды на месяц вперед.

В Части II (автор Р.Ф. Бурлуцкий) рассматривается возможность прямого диагностического мониторинга мгновенных глобальных потоков на основе реанализов и спутниковых измерений радиационных потоков. Представлены результаты оценок членов полных уравнений водного и теплового баланса тропосферы северного полушария в синоптические сроки. На основе рассчитанных календарных потоков за 10 лет оценены годовые циклы тепловых потоков в системе атмосфера-океан-суша и межгодовя изменчивость компонентов водного и теплового баланса тропосферы северного полушария. Проведено сопоставление рассчитанного водного баланса с данными глобальных моделей. Оценен вклад различных тепловых потоков, включая обмен с океаном, парниковый эффект и поток солнечной энергии, в аномалии теплообмена в системе атмосфера-океан-суша и колебания приземной температуры воздуха и температуры тропосферы.


© Методический кабинет Гидрометцентра России