Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

МОДЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ КОМПАНЕНТОВ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ С УЧЕТОМ АТМОСФЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ

Айдосов А. , Айдосов Г. А., Заурбеков Н. С.,

2. Математическое моделирование глобальных метеорологических процессов реальной атмосферы

Выведены основные уравнения динамики реальной атмосферы в поле массовых сил и уравнения горизонтального движения с учетом неровности земной поверхности. Получено уравнение баланса влаги в атмосфере, где средняя вертикальная скорость движения среды определяется как взвешенная по плотностям фаз и компонентов вертикальной скорости. Выведено уравнение притока тепла. Рассмотрены наиболее существенные из них. В уравнениях движения учтены неоднородности атмосферных сред, где вертикальные конвективные движения вычислены методом слоя или частиц по данным температуры и влажности.

При исследовании бароклинных процессов в сжимаемой атмосфере выявлено, что важными факторами, играющим большую роль в динамике бароклинных преобразований, являются внешние притоки тепла. Получены прогностические уравнения для сглаженных значений метеорологических элементов в сжимаемой атмосфере, которые при заданных внешних радиационных притоках тепла и соответствующих начальных и краевых условиях служат системой для определения осредненных метеорологических элементов.

Выведены уравнения для изменения давления во влажной атмосфере и уравнение для неадвективных изменений давления при отсутствии конденсации. Получена оценка роли турбулентной диффузии. Показана существенность роли горизонтального турбулентного переноса механической энергии (επ) в динамике циклона, особенно заметна ее роль в конечной стадии развития.

Получена численная модель неадвективных изменений давлений. Изучена динамика вертикальных движений в облачной атмосфере. Выведены уравнения для вертикальной скорости в насыщенной и влажной ненасыщенной атмосфере. Проведены расчеты вертикальных движений в многослойной облачной атмосфере и вблизи облаков. Проведена параметризация конвективных процессов в численных прогнозах с учетом фронтальных поверхностей при расчете вертикальных движений. Получена численная модель бароклинных процессов атмосферы и краткосрочного прогноза. Получены основные уравнения атмосферной циркуляции и конечно-разностная схема решения этой задачи с учетом приземного трения и орографии с применением полуявной схемы реализации прогностической модели.

Рассмотрены возможности учета турбулентного обмена между океаном и атмосферой. Проведены экспериментальная проверка алгоритмов, описывающих динамический эффект орографии и трения.

Доказана эффективность использования интегральной модели в численных схемах долгосрочных прогнозов погоды и для описания радиационной структуры атмосферы. Проведены расчеты по многоуровневым и 5-уровневым данным модели атмосферы. Сравнение показало, что 5-уровненная модель достаточно хорошо описывает вертикальное распределение u. Выявлены особенности расчета радиационных притоков тепла для облачных случаев.