- 2 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ...............................................4—II
ГЛАВА I. МЕТОДЫ ОПИСАНИЯ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛО- И
ВЛАГООШЕНА ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В ТРОПИКАХ.
1.1. Задача параметризации кучевых облаков. 12-16
1.2. Механизм взаимодействия крупномасштабных возмущений с кучевыми облаками и гипотеза С15 К ..............................16-24
1.3. Кучевая конвекция и крупномасштабное моделирование динамики атмосферы в тропической зоне ............................ 24-27
ГЛАВА 2. ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ КУЧЕВЫХ ОБЛАКОВ, УЧИШВАКЬ
ЩАЯ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С КРУШГОМАСШТАШЫМ
ОКРУЖЕНИЕМ.
2.1. Общее описание метода.....................28-39
2.2. Практическая реализация спектрального метода параметризации..........................39-47
2.3. Результаты расчетов динамических и термодинамических характеристик кучевых облаков в тропической зоне.....................47-69
2.4. Анализ характеристик кучевых облаков в тропиках на основе спектральной модели
(по данным радиозондирования).............70-79
2.5. Оценка вертикального потока массы на уровне основания облаков.......................79-95
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ОПИСАНИЯ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В ТРОПИЧЕСКОЙ ЗОНЕ.
3.1. Уравнения модели..........................96-99
- 3 -
стр.
3.2. Граничные условия, конечно-разностная аппроксимация и схема интегрирования
по времени..................................100-110
3.3. Результаты моделирования крупномасштабных метеорологических полей в адиабатическом приближении................................110-116
3.4. Принципы моделирования взаимодействия крупномасштабных течений с кучевыми облаками..........................................116-125
ГЛАВА 4. ДИНАМИКА КРУПНОМАСШТАШЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ И ВЛИЯНИЕ НА НЕЕ КУЧЕВЫХ ОБЛАКОВ.
4.1. Особенности трехмерной структуры крупномасштабных возмущений в бароклинной
модели атмосферы........................... 126-131
4.2. Изменения крупномасштабных метеорологических полей в адиабатическом приближении............................................ 131-137
4.3. Влияние кучевых облаков на динамику и термодинамическую структуру крупномасштабных возмущений.............................. 137-143
4.4. Перспектива исследований по параметризации кучевых облаков........................... 143-146
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................'...............147-148
ЛИТЕРАТУРА.................................................149-159
- 17 -
ний типа восточной волны, чем тропических циклонов. Поэтому должен существовать особый механизм неустойчивости, соответствующий природе углубления тропического циклона.
Подобная неустойчивость была названа условной неустойчивостью второго рода ( CIS К “ С ondiiiOHClt Insidfjiiiiy of the Second Kind )9 возникающая как результат совместного развития кучевых облаков и тропической депрессии. Выделяемое скрытое тепло при кучевой конвекции служит источником энергии для развития тропического циклона. Одновременно по мере углубления тропической депрессии возрастает конвергенция влажного воздуха в пограничном слое трения, способствующая интенсификации средних вертикальных движений на верхней границе пограничного слоя и увеличению поступления влажного воздуха в облачный слой, что и приводит к усилению упорядоченной кучевой конвекции.
Для проверки этих качественных рассуждений в [ 63 J предложена модель механизма CIS К f в которой динамика тропического циклона была описана на основе двухуровенной квазигеострофической модели с использованием законов сохранения импульса и энергии. Выделение скрытого тепла при кучевой конвекции считалось пропорциональным горизонтальной конвергенции влаги в столбе атмосферы единичного сечения.
Трение воздушных потоков о подстилающую поверхность, фактически, объясняет конвергенцию крупного масштаба на нижних уровнях в тропосфере и поэтому, в известном смысле, представляет вынужденное воздействие, которое поддерживает циркуляционную систему тропического циклона. Как известно [ 63 ] , вертикальная скорость на верхней границе пограничного слоя трения, подчиняющегося режиму Экмана, определяется горизонтальной конвергенцией крупного масштаба в этом слое. Это позволяет установить соотно-
- 18 -
шение между вертикальной скоростью, обусловленной слоем Экмана, и неадиабатическим нагреванием атмосферы, т.е. по существу, параметризовать тепловое влияние кучевых облаков на .динамику тропического пиклона.
Очевидно, что интегрирование горизонтальной 1фупномасштабной конвергенции влаги в столбе атмосферы единичного сечения от верхней границы пограничного слоя до уровня тропопаузы, дает полную величину неадиабатического нагревания атмосферы за счет кучевой конвекции. Выполнив интегрирование и учитывая уравнение сохранения влаги, а также используя равенство нулю вертикальной скорости на уровне тропопаузы, можно получить выражение .для неадиабатического нагрева атмосферы через вертикальную скорость на уровне верхней гранида слоя трения. Это соотношение между неадиабатическим нагреванием и вертикальной скоростью, связанной с конвергенцией трения в пограничном слое, с успехом было использовано .для параметризации конвекции как при численном прогнозе погоды, так и в моделях общей циркуляции атмосферы [ 24 J .
Линеаризация системы исходных уравнений относительно состояния покоя и учет соответствующих граничных условий по вертикали и по горизонтали позволяет найти аналитическое решение, описывающее динамику тропической атмосферы в виде набора собственных гармонических волн. Решение, получаемое для некоторых средних условий в тропической атмосфере, показывает, что наиболее неустойчивыми оказываются возмущения, имеющие горизонтальный размер порядка 200 км, что соответствует масштабу тропического циклона. Таким образом, этот результат подтверждает упомянутый механизм взаимодействия между тропическим циклоном и кучевыми облаками.
Следует подчеркнуть, что рассмотренный механизм CIS К справедлив лишь .для квазигеострофически сбалансированных течений и в значительной мере определяется структурой пограничного слоя
- Київ+380960830922