Тепло- и влагообмен в кучевых облаках и их влияние на крупномасштабные атмосферные возмущения в тропической зоне

• Автор: Мостовой, Георгий Владимирович
• Шифр специальности: 11.00.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 183 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.4II

ГЛАВА I. МЕТОДЫ ОПИСАНИЯ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛО И

ВЛАГООШЕНА ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В ТРОПИКАХ.

1.1. Задача параметризации кучевых облаков.

1.2. Механизм взаимодействия крупномасштабных возмущений с кучевыми облаками и гипотеза С К
1.3. Кучевая конвекция и крупномасштабное моделирование динамики атмосферы в тропической зоне

ГЛАВА 2. ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ КУЧЕВЫХ ОБЛАКОВ, УЧИШВАКЬ

ЩАЯ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КРУШГОМАСШТАШЫМ

ОКРУЖЕНИЕМ.

2.1. Общее описание метода.

2.2. Практическая реализация спектрального метода параметризации
2.3. Результаты расчетов динамических и термодинамических характеристик кучевых облаков в тропической зоне.
2.4. Анализ характеристик кучевых облаков в тропиках на основе спектральной модели
по данным радиозондирования.
2.5. Оценка вертикального потока массы на уровне основания облаков.
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ОПИСАНИЯ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В ТРОПИЧЕСКОЙ ЗОНЕ.
3.1. Уравнения модели
стр.
3.2. Граничные условия, конечноразностная аппроксимация и схема интегрирования
по времени
3.3. Результаты моделирования крупномасштабных метеорологических полей в адиабатическом приближении
3.4. Принципы моделирования взаимодействия крупномасштабных течений с кучевыми облаками
ГЛАВА 4. ДИНАМИКА КРУПНОМАСШТАШЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ И ВЛИЯНИЕ НА НЕЕ КУЧЕВЫХ ОБЛАКОВ.
4.1. Особенности трехмерной структуры крупномасштабных возмущений в бароклинной
модели атмосферы.
4.2. Изменения крупномасштабных метеорологических полей в адиабатическом приближении
4.3. Влияние кучевых облаков на динамику и термодинамическую структуру крупномасштабных возмущений
4.4. Перспектива исследований по параметризации кучевых облаков.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Поэтому процессы переноса лучистой энергии в атмосфере, режим турбулентности и конвективные движения, приводящие к выделению скрытого тепла конденсации, также принято относить к разряду подсеточных . Особый интерес для тропиков представляет разработка трехмерных динамических моделей крупномасштабных тропических возмущений волнового характера типа восточной волны. Такая модель, очевидно, должна содержать параметризацию процессов подсеточного масштаба. Наиболее важным в тропической зоне представляется учет процессов конвективного масштаба. Заметим, что оценка влияния кучевых облаков на . Первый подход можно условно назвать статистическим, где используются эмпирически установленные корреляционные зависимости между физическими характеристиками облачности и крупномасштабныли переменными. Эмпирические связи находятся для различных областей земного шара. Примером таких исследований может служить работа 7 , выполненная по результатам ПГЭП. В статье 7 получен конкретный вид двухпараметрической случайной функции распределения, описывающей спектр горизонтальных размеров внутримассовых кучевых облаков. Параметры распределения определяются по термодинамическим характеристикам в крупномасштабном окружении. Другой более универсальный способ оценки воздействия кучевых облаков основан на использовании физических представлений о процессах облакообразования. Кучевые облака, как правило, описываются на основе струйной модели конвекции, определяющей геометрические размеры и форму конвективных элементов ,, . Степень сложности используемой модели конвекции может быть разной . Б большинстве разработанных крупномасштабных моделей параметризуется нагрев о кружащей атмосферы за счет выделения скрытого тепла конденсации при образовании и развитии кучевых облаков . В последнее время наряду с этим общепринятым термодинамическим воздействием кучевых облаков на крупномасштабные течения предлагается учитывать и чисто динамическое влияние ансамблей кучевых облаков. Оно определяется значительным вертикальным переносом, особенно в мощных кучевых облаках, количества движения и относительной завихренности . При разработке параметризационных схем кучевой конвекции предполагается, что дополнительные члены, появляющиеся в осредненных уравнениях, описывающих . Надо сказать, что схемы параметризации кучевых облаков используются как в чисто прогностических исследованиях, так и в диагностических работах. В последнем случае это во многом облегчает изучение и физическую интерпретацию результатов наблюдений за крупномасштабными возмущениями в тропиках. Как правило, та или иная параметризация проверяется на эмпирическом материале. Сопоставляются такие интегральные величины как количество осадков, выпавшее над частью области, занимаемой крупномасштабным возмущением, конвективные вертикальные потоки явного и скрытого тепла, которые оцениваются как остаточные члены в крупномасштабных уравнениях баланса тепла и влаги и многие другие величины. Ценность такого сравнения заключается в том, что его результаты являются независимыми от конкретной гидродинамической модели, описывающей . Существует . В этом случае можно оценить адекватность различных методик параметризации путем сравнения результатов прогнозов, выполненных по какойлибо модели в адиабатическом и неадиабатическом приближениях . Механизм взаимодействия крупномасштабных возмущений с кулевыми облаками и гипотеза СIЬ К . В работах ,5 была впервые предложена гипотеза о взаимосвязи между динамикой тропического циклона и движениями масштаба кучевой конвекции. Сущность ее сводится к механизму положительной обратной связи между различными масштабами движения. Физический механизм указанного взаимодействия между тропическим циклоном и мощными кучевыми облаками объяснялся следующим образом. В среднем условнонеустойчивая тропическая атмосфера может приводить в действие только конвекцию мелкого масштаба, при которой и образуются кучевые облака. Развитие возмущений более крупного масштаба, например, тропического циклона, нельзя объяснить такой чисто гравитационной неустойчивостью. По мнению авторов , бароклинная и баротропная неустойчивости тоже не могут объяснить рост тропических циклонов.