Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Энергетика крупномасштабной циркуляции зимней атмосферы северного полушария Никитин Андрей Евгеньевич

Энергетика крупномасштабной циркуляции зимней атмосферы северного полушария
<
Энергетика крупномасштабной циркуляции зимней атмосферы северного полушария Энергетика крупномасштабной циркуляции зимней атмосферы северного полушария Энергетика крупномасштабной циркуляции зимней атмосферы северного полушария Энергетика крупномасштабной циркуляции зимней атмосферы северного полушария Энергетика крупномасштабной циркуляции зимней атмосферы северного полушария Энергетика крупномасштабной циркуляции зимней атмосферы северного полушария Энергетика крупномасштабной циркуляции зимней атмосферы северного полушария
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Никитин Андрей Евгеньевич. Энергетика крупномасштабной циркуляции зимней атмосферы северного полушария : ил РГБ ОД 61:85-1/2541

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Энергетика крупномасштабных процессов в тропосфере северного полушария в зимний период ПГЭП І5"

1.1. Энергетический цикл Лоренца и методика расчета его составляющих 45*

1.2. Значения составляющих энергетического цикла и их временная изменчивость в тропосфере северного полушария в период 7 января - 3 февраля 1979г 6

1.3. Характер циркуляции в тропосфере северного полушария 7-20 января и 21 января - 3 февраля 1979 г 57

1.4. Распределение составляющих энергетического цикла в атмосфере северного полушария при различных условиях циркуляции 42

1.5. Проявление характерных особенностей термобарических полей в широтно-долготном распределении составляющих энергетического цикла 56

Глава 2. Энергетический анализ численных экспериментов на четырехуровенной полусферной модели атмосферы, разработанной в Гидрометцентре СССР

2.1. Краткое описание модели 9Q

2.2. Энергетический анализ численного эксперимента по моделированию общей циркуляции атмосферы северного полушария в январе 95

2.3. Энергетика прогностических экспериментов на модели общей циркуляции атмосферы на срок до семи суток 423

Глава 3. Методические аспекты расчета составляющих энергетического цикла атмосферы

3.1. Влияние пространственного разрешения исходных данных на точность вычисления энергетических характеристик

3.2. Влияние ошибок в исходных данных на точность вычисления энергетических характеристик Ш

3.3. Энергетический цикл атмосферы, рассчитанный

в геострофическом приближении

Заключение

Литература

Введение к работе

Актуальность темы. Проблема среднесрочного и долгосрочного прогноза погоды является одной из наиболее важных проблем современной науки. Достоверный прогноз позволяет наиболее эффективно использовать производительные силы таких ведущих отраслей народного хозяйства как энергетика, транспорт, сельское хозяйство. Особое значение решение задач прогноза приобретает в свете выполняющейся в Советском Союзе Продовольственной программы.

В настоящее время основные пути решения этой проблемы связаны с гидродинамическими методами анализа и прогноза крупномасштабных атмосферных процессов. Их основы были заложены работами И.А.Кибеля / 22,23 /, ЇЇ.Е.Кочияа / 24 /, Е.Н.Блиновой / 4 / и развиты в работах Г.И.Марчука / 28,29 /, Дж.Чарни / 58 /, Н.Филлипса / 108,109 / и др. Однако адекватное физическое объяснение и описание характера общей циркуляции атмосферы возможно лишь при уоловии решения проблемы источников и стоков энергии в атмосфере, определении закономерностей преобразования энергии. Этим объясняется все возрастающий интерес к исследяваниям энергетики атмосферы.

За пооледние тридцать лет появилось большое количество работ, посвященных этому вопросу (подробный обзор литературы по современному состоянию исследований энергетики атмосферы опубликован в соавторстве с Ю.В.Вакалюком / 14 / в 1983 г.). Концепция цикла преобразования энергии в атмосфере была разработана Э.Лоренцом в 1955 г. / 93 /. Некоторые аспекты этой кон- цепции неоднократно пересматривались и уточнялись / 64,106, НО /, но ее основные положения не претерпели существенных изменений.. В Советском Союзе также уделяется большое внимание изучению энергетики. Можно упомянуть, например, работы Е.П.Бори-сенкова / 6,8 /, Г.В.Грузы / 18 / и др.

В области эмпирических исследований изучаются интегральные энергетические характеристики с целью оценки интенсивности общей циркуляции и ее климатической и внутригодовой изменчивости / 19,103,104,105 /; изучение распределения источников и стоков энергии в атмосфере базируется на анализе энергетики отдельных регионов / 77,87,117 / и различных циркуляционных систем / 41, 86,90 /. Решение задач взаимодействия волн различных масштабов и влияния внешних воздействий на циркуляцию основано на спектральных оценках составляющих энергетического цикла / 59,87,115, 131 /. В области численного моделирования атмосферы анализ энергетики используется как один из основных критериев оценки качества гидродинамических моделей / 31,121,123 /. Таким образом, энергетический анализ используется в динамической метеорологии весьма широко.

Вместе с тем, целый ряд задач энергетики исследован явно недостаточно. В частности, это относится к анализу преобразований энергии в масштабах полушария на временном интервале порядка одного месяца по данным наблюдений. В связи с этим, энергетическая диагностика гидродинамических моделей ограничивается, как правило, сравнением временного'хода интегральных энергетических характеристик и сопоставлением пространственного спектра энергетики моделей и реальной атмосферы. Подобный подход позволяет судить с достаточной определенностью об общих недостатках модели, но не определяет однозначно их причины. Предетавляетоя, что более детальная диагностика, включающая распределение источников и стоков энергии, характер преобразования энергии в наиболее активных в энергетическом плане областях и взаимосвязь различных компонентов энергетического цикла как в интегральном смысле, так и в различных регионах Земного шара, основанная на изучении энергетики реальной атмосферы, позволяет более всесторонне оценить качество модели.

В Лаборатории численного моделирования общей циркуляции атмосферы исследования энергетики проводились в рамках темы по созданию модели среднесрочного численного прогноза. Поэтому тема диссертации формулировалась с учетом необходимости оценок модели с энергетической точки зрения на основе изучения энергетики общей циркуляции реальной атмосферы временных масштабов, сравнимых с синоптической изменчивостью крупномасштабных процеосов.

Цель работы заключалась в детальной диагностике энергетического цикла в модели общей циркуляции атмосферы и ее прогностического варианта для выявления недостатков модели и определения путей их уотранения, а также в исследовании энергетики реальной атмосферы северного полушария на временном интервале порядка одного меояца, результаты которого явились бы основой оценки энергетики модели.

Научная новизна работы определялась, с одной стороны, исследованием цикла преобразования энергии в атмосфере северного полушария на временном интервале порядка одного месяца в связи с конкретными условиями общей циркуляции и, с другой стороны, проведением детальной диагностики модели общей циркуляции атмос- феры и ее прогностического варианта на основе результатов анализа энергетики реальной атмосферы. В рамках поставленной задачи изучалась возможность использования энергетических характеристик для определения аномальности циркуляции; взаимосвязь составляющих энергетического цикла, их сбалансированность и распределение во времени и пространстве при различном характере развития атмосферных процессов.

Проведен детальный анализ энергетического цикла модели общей циркуляции атмосферы и прогностической модели в сравнении с циклом преобразования энергии реальной атмосферы для конкретного периода.

Рассмотрены методические вопросы, касающиеся влияния пространственного разрешения и ошибок исходных данных на точность вычисления энергетических интегралов, а также влияния геострофического приближения на энергетический цикл. Подобное исследование впервые проведено в Советском Союзе, а некоторые вопросы, касающиеся, в частности, взаимосвязи составляющих энергетического цикла, точности вычисления энергетичеоких интегралов, практически не освещены в мировой литературе.

Научное и практическое значение. Выполненные исследования позволили определить ряд недостатков модели по степени их влияния на сокращение срока полезного прогноза и наметить пути их ликвидации. Полученные выводы направлены на увеличение предела полезной предсказуемости модели. Данная методика энергетической диагностики может быть использована для оценки качества других моделей. В частности, в рамках совместной темы "Метеорологические прогнозы и климат" двустороннего советско-французского научно-технического сотрудничества, она использовалась для диагностики глобальной, 10-уровенной спектральной модели общей цир- куляции атмосферы, разработанной в Национальном центре метеорологических исследований Франции, и дала удовлетворительные результаты.

Показано, что анализ энергетики общей циркуляции атмосферы может быть использован для оценки аномальности определенного периода и диагноза перестроек циркуляции с большей полнотой и достоверностью, чем анализ индексов циркуляции.

Исследования пространственного распределения энергии и ее источников и стоков позволили установить, что интегральный энергетический цикл атмооферы определяется, в основном, сравнительно небольшими по площади энергоактивными зонами, на изучение энергетики которых должно обращаться особое внимание.

Получены данные о характере энергетики блокирующих ситуаций. Показано, что орографическая модель возникновения блокирования с энергетической точки зрения не полно описывает этот процесс. Анализ взаимосвязи составляющих энергетического цикла позволяет судить о характере адаптации атмосферы к внешним воздействиям.

Исследование влияния пространственного разрешения исходных данных позволяет определить наименьшее разрешение, при котором погрешности вычисления энергетических характеристик будут мало значимы, что позволяет в ряде задач энергетики использовать ЭВМ с относительно небольшим объемом памяти и низким быстродействием и экономить вычислительные ресурсы более мощных ЭВМ.

Показано, что геострофическое приближение очень существенно искажает цикл преобразования энергии в атмосфере и не может быть использовано для энергетической диагностики общей циркуляции.

Структура работы и ее краткое содержание, диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

Она содержит 141 страницу машинописного текста, 44 рисунка и 12 таблиц. Список литературы состоит из 133 наименований, из них 84 работы зарубежных авторов.

Во введении указано место настоящей работы в исследованиях энергетики атмосферы, сформулирована цель работы, показана ее научная новизна и возможности практического использования полученных результатов.

В первой главе рассматривается энергетика крупномасштабных процессов в тропосфере северного полушария в зимний период Первого глобального эксперимента. Полученные в этот период данные используются во многих метеорологических центрах, в частности, в Гидрометцентре СССР для создания и совершенствования гидродинамических моделей на средние сроки. Глава состоит из 5 параграфов.

В первом параграфе рассматривается цикл преобразования энергии в атмосфере и методика расчета его составляющих.

Во втором параграфе анализируются интегральные значения компонентов энергетического цикла, их временная изменчивость в период 7 января - 3 февраля 1979 г. Оценивается аномальность данного периода с энергетической точки зрения. На основе кросскор^ реляционного анализа устанавливается взаимосвязь различных видов энергии в атмосфере.

В третьем параграфе рассматриваются основные синоптические процессы в периоды 7-20 января и 21 января - 3 февраля, существенно отличающиеся по характеру циркуляции.

В четвертом параграфе исследуются интегральные значения и пространственное распределение составляющих энергетического цикла в атмосфере северного полушария при различных условиях циркуляции. Оценивается роль квазистационарных и подвижных волн в энергетическом балансе.

В пятом параграфе рассматривается широтно-долготное рас- пределение энергетических характеристик в связи с конкретными циркуляционными процессами. Указывается, что определяющую роль в энергетическом балансе в масштабах полушария играют районы активного преобразования энергии. Оценивается роль баротропных и бароклинных процессов в трансформации энергии в различных широтах. Рассматривается структура полей энергетических характеристик на разных этапах существования блокирующих ситуаций и энергетическое взаимодействие вихрей и среднего зонального потока.

Во второй главе проводится энергетический анализ численных экспериментов на четырехуровенной полусферной модели атмосферы, разработанной в Гидрометцентре СССР. Глава состоит из трех параграфов.

В первом параграфе дается краткое описание модели: основные уравнения, система координат, способы параметризации подсеточяых процессов.

Во втором параграфе проводится энергетическая диагностика результатов численного эксперимента по моделированию общей циркуляции атмооферы северного полушария в январе. Рассматривается энергетика модели в период ее адаптации к граничным условиям и в период "квазистационарного", январского режима. Анализируются интегральные энергетические характеристики и их временная и пространственная изменчивость. Дается сравнение энергетики модели с реальной атмосферой. Указываются возможные источники ошибок воспроизведения энергетики.

В третьем параграфе исследуется энергетика прогностических экспериментов на модели общей циркуляции атмосферы на срок до 7 суток. Анализируются изменения энергетического климата модели в связи с внесенными по сравнению с моделью, описанной выше, усовершенствованиями. Рассматривается интегральный энергетический цикл прогностических экспериментов в сравнении с циклом реальной атмосферы в соответствующие периоды. Приводится оценка влияния начальных условий и интерполяции исходных данных в сетку модели на успешность прогноза. Пространственное разрешение источников и стоков энергии в модели сравнивается с их распределением в реальной атмосфере. Анализируются основные недостатки модели по степени влияния на успешнооть прогноза и их причины. Намечаются пути для их устранения.

В третьей главе изучаются некоторые методические аспекты расчета составляющих энергетического цикла атмосферы. Глава состоит из трех параграфов.

В первом параграфе оценивается влияние горизонтального и вертикального разрешения исходных данных на точность вычисления интегральных энергетических характеристик, их временного хода и пространственного-'распределения.Рассматривается также влияние вертикальной интерполяции на расчет энергетики.

Во втором параграфе оценивается влияние ошибок в исходных данных на точность вычисления энергетического цикла. Предлагается простая модель внесения ошибок в исходные поля и исследуются искажения во временной и пространственной изменчивости энергетических характеристик, обусловленные этими ошибками.

Третий параграф посвящен оценке погрешностей составляющих энергетического цикла атмосферы, вычисленных в геострофическом приближении. Для этого, в исходных данных реальный ветер заменяется геострофическим. Рассматриваются искажения энергетического цикла, обусловленные этой заменой, при разных значениях широты фиксации синуса широты в формулах геострофического ветра. Оцениваются погрешности, связанные с использованием геострофического приближения, в зависимости от широты.

В заключении излагаются основные выводы работы.

На защиту выносятся следующие основные положения.

Проведенные исследования энергетического цикла, воспроизводимого моделью общей циркуляции атмосферы и ее прогностическим вариантом, с учетом короткопериодной временной изменчивости энергетики, пространственного распределения энергии в атмосфере и положения областей наиболее активных преобразований энергии, показали, что интегральный энергетический цикл атмосферы, в целом, вполне удовлетворительно согласуется с циклом в реальной атмосфере. Однако искажения в распределении источников и стоков, возникающие уже в начальных данных, и обусловленные, в первую очередь, грубым вертикальным разрешением модели, препятствуют успешному прогнозу на срок свыше 4-5 суток.

Анализ энергетики реальной атмосфері позволяет оценивать аномальность определенного периода и характер крупномасштабных изменений циркуляции на временном интервале порядка месяца и менее с большей достоверностью и подробностью, чем анализ индексов циркуляции.

Интегральный энергетический баланс в рассматриваемый период в значительной степени определялся взаимосвязанными изменениями зональной доступной потенциальной и вихревой кинетической энергии. При этом, меридиональный градиент средней зональной температуры медленнее приспосабливался к изменениям циркуляции, чем вихревые образования средних широт.

Характер преобразования энергии в основных энергоактивных зонах полушария, занимающих, в целом, около 10% площади, в основном определяет состояние энергетики, а следовательно, и циркуляции в масштабах всего полушария.

Вертикальное разрешение походных данных более существенно влияет на точность вычисления энергетических характеристик, чем горизонтальное.

Интегральный энергетический цикл мало чувствителен к ошибкам наблюдений и объективного анализа.

Геострофическое приближение значительно искажает цикл преобразования энергии в атмосфере и, в силу этого, не пригодно для проведения энергетической диагностики общей циркуляции атмосферы.

Основное содержание диссертации отражено в опубликованных работах / 35,36,48,129 /. Различные разделы были доложены на Междуведомственном семинаре по научным результатам Первого глобального эксперимента Программы исследований глобальных атмосферных процессов (Москва, 11-15 октября 1983 г.), Международном симпозиуме по текущим проблемам прогноза погоды (Вена, 17-26 марта 1981 г.), научно-консультационном совете по проекту "Разрезы", на семинарах и конференциях молодых ученых Гидрометцентра СССР.

По теме диссертации совместно с другими сотрудниками лаборатории численного моделирования общей циркуляции атмосферы Гидрометцентра СССР автором сдан в фонд пакет программ энергетической диагностики.

Пользуясь случаем, автор выражает свою искреннюю призна- тельноеть научному руководителю - кандидату физико-математических наук И.Б.Тросникову и сотрудникам лаборатории общей циркуляции атмосферы за ценные советы и замечания, высказанные при обсуждении рассматриваемых вопросов.

class1 Энергетика крупномасштабных процессов в тропосфере северного полушария в зимний период ПГЭП class1 "

Энергетический цикл Лоренца и методика расчета его составляющих

Анализ энергетики атмосферы, предпринятый в данной работе, основан на концепции энергетического цикла, оформулированной Лоренцом / 27,93 /. Кратко остановимся на сущности этой концепции. В силу того, что атмосфера, в целом, квазистатична, сумма внутренней и потенциальной энергии может рассматриваться как единый вид энергии, полная потенциальная энергия (ТРЕ). Выражение для нее может быть записано в виде где р0 - давление у земной поверхности, остальные обозначения общеприняты.

Полная потенциальная и кинетическая энергия являются основными видами энергии в атмосфере, между которыми непрерывно осуществляются взаимные переходы. Однако сопоставление ТРЕ и кинетической энергии затруднено ввиду того, что первая , по оценкам Е.П.Борисенкова / 6 /, Ван Мигема / 15 / и др. составляет величину порядка 13-Ю23, а вторая - 3-Ю20 Дж (Г.В.Груза /19/, Борисенков /6,7/). Для устранения этой сложности Лоренц, следуя Маргулеоу / 95 /, ввел понятие доступной потенциальной энергии, назвав так часть полной потенциальной энергии, способную перейти в кинетическую. Переход полной потенциальной энергии в кинетическую обусловлен в бароклинной атмосфере адиабатическим перераспределением массы. Этот процесс может продолжаться до тех пор, пока атмосфера не достигнет "эталонного" состояния, т.е. не станет устойчиво стратифицирована. Разность полной потенциальной энергии в первом и во втором случае и является доступной потенциальной энергией. При этом, в замкнутой, термически изолированной системе сумма кинетической и доступной потенциальной энергии постоянна; величина доступной потенциальной энергии полностью зависит от распределения массы; в устойчиво стратифицированной, баротропной атмосфере доступная потенциальная энергия равна нулю (следовательно, полная потенциальная энергия минимальна); при неустойчивой атмосфере доступная потенциальная энергия положительна. Подставим в выражение (I.I) уравнение Пуассона При параллельности изэнтропических поверхностей, поверхности того, что 1+эс 1 , подинтегральное выражение в (1.5) больше нуля, пока р & р

Любая функция F на сфере может быть представлена в виде : F - F - F" , где Р - отклонение от среднего значения этой функции. Тогда, представляя р в виде ряда, получим:

При осреднении по сфере, член, содержащий / " , становится равным 0. По оценке Лоренца, вклад четвертого и последующих членов (1.6) в сумму ряда, в наиболее экстремальных условиях не превышает 1%. Таким образом, (1.5) приближенно может быть представлено в виде

Учитывая, что перевод исходных данных в изэнтропическую систему координат сопряжен со значительными погрешностями и распределение давления на изобарической поверхности связано с распределением потенциальной температуры соотношением вида

Так как флуктуации потенциальной температуры на изобарической поверхности связаны с флуктуациями температуры: # /& = т"/ г , формула (1.9) может быть окончательно переписана в виде Сходный подход к вычислению части полной потенциальной энергии, способной перейти в кинетическую ("полезная потенциальная энергия"), был разработан Е.П.Бориоенковым / 6 /. Этот подход, основанный на определении "среднего энергетического уровня", приводит к качественно подобным оценкам, но отличается меньшей сложностью. Учитывая, что большинство работ, посвященных энергетике ОЦА, основаны на концепции Лоренца, мы решили для сравнимости результатов также использовать именно эту концепцию. В ряде работ (Даттон, Джонсон / 64 /, Смит / 122 /) оценка доступной потенциальной энергии проводится по точной формуле, близкой к формуле (1.7). В статье Дак Мина и Хорна / 63 / показано, что для вычисления доступной потенциальной энергии в масштабах Земного шара или полушария более удобна

Краткое описание модели

Система полных уравнений гидротермодинамики записана в гидростатическом приближении в сферической системе координат. В качестве вертикальной координаты используется давление. Состояние атмосферы в модели определяется зональной и меридиональной составляющей скорости ветра ( и} \ґ ), высотой геонотен-циала ( Z ), температурой ( т ), абсолютной влажностью ( ty ), аналогом вертикальной скорости ( w clp/dt) и приземным давлением ( Р ). Используя общепринятые обозначения, систему уравнений модели можно записать в виде где - параметр Кориолиса; а - средний радиус Земли" СР - удельная теплоемкооть сухого воздуха при постоянном давлении; R - газовая постоянная; F , FH , F» , FH члены горизонтальной турбулентной диффузии количества движения, тепла и влаги; F , F , Fj , F - члены вертикальной турбулентной диффузии.

На рис.2.1 показана вертикальная структура модели и способ задания переменных. При необходимости доопределить функцию на том уровне, где она не определена, это делается линейной интерполяцией.

Решение уравнений модели производится на широтно-долгот-ной сетке, определяемой числом широт NF и чиолом долгот ML . Точки сетки,индексация которых определяется номером широты і и номером долготы j , имеют координаты:

Граничные условия предполагают на верхней границе атмосферы, при р = 0, обращение в 0 вертикальной скорости oJ , интегральной скорости V и потоков количества движения, тепла и влаги. На подстилающей поверхности, при р =/ , задаются потоки количества движения, тепла и влаги.

Вертикальная структура модели и способ задания переменных. Конечно-разностные аппроксимации позволяют сохранять квадратичные интегралы при отсутствии внутренних источников и потоков на боковых границах / 73,99 /. Б общепринятых в метеорологической литературе обозначениях: для точек с целочисленными индексами эти соотношения могут быть записаны в ;виде.

Паразитарные моды, возникающие в модели, главным образом в приполюсних районах, при нарушении условия вычислительной устойчивости при заданном временном шаге, подавляются применением фильтра Фурье к полям скорости ветра, температуры и приземного давления. При фильтрации скорости ветра предварительно осуществ-ліется переход от сферических компонентов скорости ветра к компонентам скорости в стереографической проекции

После фильтрации осуществляется обратный переход к сферическим координатам.

Модель включает учет основных физических процессов, влияющих на эволюцию крупномасштабных атмосферных движений.

Влияние пространственного разрешения исходных данных на точность вычисления энергетических характеристик

Для того чтобы ответить на поставленный в данном параграфе вопрос о влиянии пространственного разрешения исходных данных на точность вычисления энергетических характеристик, необходимо иметь определенный эталонный набор полей ветра, температуры, геопотенциала и приземного давления, т.е. метеоэлементов, использующихся для вычисления составляющих энергетического цикла , отличающихся хорошей согласованностью и обладающей достаточно детальным пространственным разрешением. Таким требованиям отвечают данные, полученные в ходе Первого глобального эксперимента. Структура данных описана в главе I.

В качестве эталона энергетических характеристик, по методике первой главы вычислялись составляющие энергетического цикла по данным уровня Ша за период с 7 января по 3 февраля 1979 г. Использовались полные данные в тропосфере с шагом 2,5 х 2,5 по широте и долготе на изобарических поверхностях 100,150,200,250, 300,500,700,850 и 1000 гПа.

Для оценки влияния горизонтального разрешения было сформировано 6 наборов данных на 5 изобарических уровнях, аналогичных использованным в первой главе. В первом, эталонном наборе (I), поля скорости ветра, температуры, геопотенциала и приземного давления были представлены в сетке с шагом 2,5 х 2,5; во втором (П) - 2,5 х 5; (Ш) - 5 х 5; (ІУ) - 5 х 10; (У) -10 х 10; (УІ) - 10 х 20 по широте и долготе соответственно.

В таол.3.1 представлены составляющие энергетического цикла, за исключением скоростей перехода доступной потенциальной энергии в кинетическую, вычисляемых по реальным данным с большой погрешностью. Методика расчета соответствует методике главы I.

На основании сопоставления энергетики, рассчитанной при различном горизонтальном разрешении исходных данных можно заключить, что,в целом, энергетические характеристики изменяются незначительно.

Уменьшение зональной доступной потенциальной энергии при уменьшении разрешения достигало 4,7$ и объяснялось, главным образом, ухудшением аппроксимации областей максимального градиента средней зональной температуры у экватора и полюса.

Зональная кинетическая энергия вследствие изменения горизонтального разрешения менялаоь в пределах двух процентов, что, скорее всего, было связано с временными флуктуациями субтропического струйного течения при относительно небольшой длине выборки.

Вихревые компоненты энергии с уменьшением разрешения убывали. Это было, естественно, связано с обрезанием коротковолновой части спектра, содержащей относительно небольшую часть вихревой энергии (до 2$ ЛЕ и 6,8$ КЕ ). Небольшой рост ЯЕ при минимальном горизонтальном разрешении, как и для КЕ , был связан с длиной выборки и временными флуктуациями поля температуры.

Скорость перехода ЯН. в ЯЕ изменялась в пределах 5$. Наиболее неустойчивой характеристикой оказалась скорость перехода вихревой кинетической энергии в зональную. Причины этой неустойчивости рассматривались в главе I. Уменьшение Ск при уменьшении разрешения до 10 х 10 составило 16$. Значительный рост Ск при дальнейшем уменьшении разрешения был связан с неадекватным описанием зонального распределения вихревого переноса момента к?северу от оси субтропического струйного течения, т.е. в основном районе перехода KZ в КЕ .

Дисперсия временных рядов оставалась практически неизменной (с точностью до 3-4$) для всех составляющих энергетического цикла, за исключением Ск . Дисперсия Ск при уменьшении разрешения возросла на 34$.

Похожие диссертации на Энергетика крупномасштабной циркуляции зимней атмосферы северного полушария