Выявлен оптимальный метод изучения вихрей
21 марта 2024 г.
Российские учёные подобрали надёжный метод для отслеживания маленьких интенсивных погодных явлений – вихрей – на примере атмосферы над Северной Атлантикой. Исследование опубликовано в журнале Oceanology.
Летние ливни, зимние снежные заряды, тропические циклоны и торнадо – примеры маленьких, или мезомасштабных, интенсивных погодных явлений. Общая картина мезомасштабных явлений остается в «серой зоне» науки. Слабо изучено, в каких районах они чаще всего возникают, как долго в среднем «живут», есть ли у них сезонные изменения и как на них сказывается современное изменение климата.
Мезомасштабные интенсивные погодные явления – это структуры, имеющие вихревые свойства. Если они более-менее стабильно сохраняются в атмосфере в течение продолжительного периода, то получаются когерентные структуры. Их выявление среди массива хаотичных данных, изучение с момента зарождения до исчезновения и автоматизация этого процесса – актуальные задачи климатологии.
Учёные из Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН и Московского физико-технического института применили численное моделирование для изучения вихрей Северной Атлантики. Здесь зарождается погода почти всего северного полушария Земли. Исследователи обработали данные за 40 лет, с 1979 по 2018 годов, использовав массив данных NAAD (North Atlantic Atmospheric Downscaling). Это позволило находить и отслеживать вихри размером от 50 км. В ходе исследования специалисты оценили несколько методов выделения когерентных структур для поиска вихрей Северной Атлантики. Был выявлен метод, который лучше всего позволяет изучать мезомасштабные погодные явления.
«Теперь у нас есть база данных, в которой можно узнать, где эти вихри "обитают", какие они имеют характеристики (сила ветра, сила осадков, приносят ли они сильное похолодание и прочее). На данный момент мы научились выделять и отслеживать вихри, а также получать их общие характеристики. Теперь нам предстоит научиться разделять различные вихри по типам. Например, мы хотим посмотреть отдельно на тропические циклоны или отдельно на торнадо», – рассказывает первый автор публикации Василиса Кошкина, магистр МФТИ и инженер-исследователь лаборатории морской метеорологии Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН.
Учёные сообщают, что в первую очередь работа представляет фундаментальный интерес. У климатологов появляется возможность исследовать общие закономерности, характерные для целого класса малоизученных маленьких процессов в атмосфере, их динамику и вклад в формирование климата. Климатологию мезомасштабных процессов можно будет выделить в отдельное научное направление.
Пользуясь новым методом выделения когерентных структур, специалисты смогут научиться предсказывать возникновение интенсивных вихрей в атмосфере значительно раньше, чем это делается сейчас. Математические модели помогут понять, как станут развиваться мезомасштабные процессы и сколько ожидать разрушительных явлений в будущем. Это поможет скорректировать требования к строительству различных сооружений и дорог.
«В ближайшей перспективе мы планируем предоставить научному сообществу информацию об интенсивных процессах в атмосфере даже там, где их нельзя было бы заметить. Например, в центре океана или в глухом лесу», – добавляет Василиса Кошкина.
Источник: РНФ.