Моделирование и анализ пространственно-временной изменчивости полей ветра и волнения в Индийском океане

• Автор: Погарский, Фёдор Алексеевич
• Шифр специальности: 25.00.29
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Содержание
Введение

В. 1 Обзор и выбор реанализа поля ветра

В.2 Численные модели ветрового волнения

В.З Современное состояние исследования полей ветра и волнения

В.4 Обоснование выбора направления исследования

Глава 1. Постановка задач

1.1 Поля ветра

1.2 Поля волнения

1.3 Перенос механической энергии из атмосферы в океан и диссипация волновой энергии

Глава 2. Исследование поля ветра

2.1 Подготовка исходных данных по полям ветра
2.2 Анализ карт полей ветра и его энергии
2.3 Временной ход ветра и его энергии. Масштабы их изменчивости
2.4 Анализ интегральных и точечных характеристик
2.5 Главные результаты анализа поля ветра
Глава 3. Настройка модели ветрового волнения
3.1 Использование численных моделей ветрового волнения
3.10 модификации численной модели ветрового волнения
3.2 Модификация функции источника модели XV АМ
3.3 Настройка и верификация модели ветрового волнения
Глава 4. Исследование поля волнения
4.1 Анализ карт полей волн и их энергии
4.2 Временной ход волн и их энергии. Масштабы их изменчивости
4.3 Анализ интегральных и точечных характеристик поля волн
4.4 Гистограммы распределения высот волн
4.5 Главные результаты анализа поля волн

Глава 5. Перенос механической энергии из атмосферы в океан
5.1 Полученные ранее результаты
5.2 Об используемых характеристиках полей ветра и волнения
5.3 Детализация задач исследования потоков энергии
5.4 Результаты расчетов и их анализ
5.5 Общие выводы
Заключение
Благодарности
Публикации по теме диссертации
Список литературы

Введение
Содержанием настоящей работы является изучение долговременной пространственно-временной изменчивости крупномасштабных геофизических полей приземного ветра и ветрового волнения на примере Индийского океана.
Исследования геофизических полей ветра и волнения ведутся давно и имеют широкое разнообразие интересов [1, 2]. Для этого привлекаются как прямые и дистанционные наблюдения, так и данные реанализа и численного моделирования [1—7]. Немаловажную роль играют и работы по оценке достоверности анализируемых полей, основанные на сопоставлениях данных разного вида, калибровках, и измерениях [8-15]. Однако, в частных работах многочисленных авторов, как правило, рассматриваются те или иные отдельные вопросы, типа точности измерения, или детали моделирования, или средние значения полей и их сезонная изменчивость, функции распределения, спектры полей и т. п. Единого многопланового и систематизированного подхода к изучению указанных вопросов в литературе не публиковалось. Детальная пространственная изменчивость полей ветра, специфическая для каждого из районов Мирового океана, как правило, остается вне внимания. Также редко проводится анализ спектров полей ветра, и совершенно отсутствует анализ полей энергии ветра и ветрового волнения, представляющих большой научный и практический интерес.
При выполнении дальнейших исследований актуальным является, во-первых, уточнение пределов точности применяемых методов расчета и измерения полей ветра и волнения, а во-вторых, более детальное и систематическое исследование именно отдельных районов Мирового океана, существенно различающихся по режимам ветра и волнения. Эти вопросы сформулированы при постановке задач нашего исследования. В настоящей работе впервые осуществлён систематический подход к изучению

наличие нескольких различимых на глаз масштабов значительной изменчивости - недели, сезон, полгода, год), то для южной части океана заметна лишь годовая изменчивость. Эти визуальные выводы полностью подтверждаются результатами спектрального анализа рядов Ж(2'/, ґ) (рис. 2.8).
Рис. 2.8. Спектры 3-часовых рядов скорости ветра для центральных точек (табл. 1) ряда зон
ИО: Ъ (а), ЪЪ (б), ЪА (в), Ъв (г)
Спектральный анализ временных рядов был выполнен с применением метода авторегрессионного анализа Юла-Уокера, подробно описанного в работе [47]. Согласно [47] доверительные интервалы в логарифмическом масштабе составляют порядка ±10-20% в зависимости от длины ряда. Визуально это соответствует толщине размазки линии спектра в области высоких частот (с периодами порядка 1 суток и менее). Из анализа полного