Отправить другу/подруге по почте ссылку на эту страницуВариант этой страницы для печатиНапишите нам!Карта сайта!Помощь. Как совершить покупку…
московское время21.06.18 03:44:54
На обложку
Методы граничных элементов в прикладных наукахавторы — Бенерджи П. К., Баттерфилд Р.
Гидрофизика водоёмов сушиавторы — Одрова Т. В.
Новое в зарубежной лингвистике. Вып. XV. Современная зарубежная…авторы — Булыгина Т. В., Кибрик А. Е., сост.
б у к и н и с т и ч е с к и й   с а й т
Новинки«Лучшие»Доставка и ОплатаМой КнигоПроводЗаказ редких книгО сайте
Книжная Труба   поиск по словам из названия
СЛЕДУЮЩАЯ ОТПРАВКА НАЛОЖЕННЫМ ПЛАТЕЖОМ НЕ ПОЗДНЕЕ 22 ИЮНЯ
Авторский каталог
Каталог издательств
Каталог серий
Моя Корзина
Только цены
Рыбалка
Наука и Техника
Математика
Физика
Радиоэлектроника. Электротехника
Инженерное дело
Химия
Геология
Экология
Биология
Зоология
Ботаника
Медицина
Промышленность
Металлургия
Горное дело
Сельское хозяйство
Транспорт
Архитектура. Строительство
Военная мысль
История
Персоны
Археология
Археография
Восток
Политика
Геополитика
Экономика
Реклама. Маркетинг
Философия
Религия
Социология
Психология. Педагогика
Законодательство. Право
Филология. Словари
Этнология
ИТ-книги
O'REILLY
Дизайнеру
Дом, семья, быт
Детям!
Здоровье
Искусство. Культурология
Синематограф
Альбомы
Литературоведение
Театр
Музыка
КнигоВедение
ЛитПамятники
Современные тексты
Худ. литература
NoN Fiction
Природа
Путешествия
Эзотерика
Пурга
Спорт

/Наука и Техника/Физика

Спектральные модели общей циркуляции атмосферы и численного прогноза погоды — Машкович С. А.
Спектральные модели общей циркуляции атмосферы и численного прогноза погоды
Машкович С. А.
год издания — 1986, кол-во страниц — 288, тираж — 900, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б, масса книги — 390 гр., издательство — Гидрометеоиздат
цена: 800.00 рубПоложить эту книгу в корзину
Сохранность книги — хорошая

Р е ц е н з е н т ы:
д-р ф.-м. наук М. Б. Галин (Институт физики атмосферы АН СССР)
д-р ф.-м. наук, проф. М. И. Юдин (Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова)

Формат 60x90 1/16. Бумага типографская №1. Печать высокая
ключевые слова — циркуляц, атмосфер, прогноз, погод, гидротермодинам, метеоролог, климат, конечно-разност, метеопол

Описываются современные спектральные модели атмосферы, основанные на использовании полных уравнений гидротермодинамики. Даны сведения о постановке задачи, технике решения, схемах параметризации подсеточных процессов, согласовании исходных полей (инициализация с использованием нормальных мод). Излагаются результаты применения спектральных моделей в целях прогноза погоды, четырёхмерного анализа метеорологических полей, воспроизведения общей циркуляции атмосферы и климата. Проводится сопоставление с конечно-разностными моделями. Рассмотрены фильтрованные малокомпонентные спектральные модели и опыт их использования для прогноза метеополей и изучения крупномасштабных атмосферных процессов.

Представлен обзор разных спектральных подходов к решению нелинейных прогностических задач, проанализированы их свойства, достоинства и недостатки. Дана информация об истории развития спектральных моделей.

Рассчитана на метеорологов, физиков, математиков, специализирующихся в области численных прогнозов погоды и математического моделирования атмосферных процессов.


При численном прогнозе метеорологических величин, моделировании общей циркуляции атмосферы и климата, а также в других аналогичных задачах геофизической гидродинамики приходится оперировать со скалярными или векторными полями. Способы аппроксимации этих метеорологических полей могут быть различными, и от типа аппроксимации зависит выбор численного метода решения уравнений. Можно говорить о двух подходах к представлению упомянутых распределений метеорологических величин. Один из них основывается на задании дискретных значений метеовеличин в узлах сетки, охватывающей рассматриваемую область пространства. Соответственно для численного решения задачи в этом случае применяются конечно-разностные методы. При втором подходе речь идет о представлении полей с помощью рядов по ортогональным функциям и решение относительно коэффициентов разложения ищется спектральным методом.

Выбор того или иного подхода определяется разными факторами — формой области интегрирования (от нее зависит тип ортогональных функций), характером самого поля, влияющим на точность спектральной или разностной аппроксимации, и т. п. Существенную роль играет сопоставление свойств конечно-разностного и спектрального методов решения.

Начало применения спектрального метода для решения задач прогноза и теории климата связано с работой Е. Н. Блиновой (1943). В 40-х годах и начале 50-х годов в СССР спектральный метод широко использовался при решении линейных прогностических и циркуляционных задач. Однако с начала 50-х годов переход к нелинейным задачам выдвинул на первый план конечно-разностные методы, и они превалировали в течение длительного периода. Интерес к нелинейным спектральным моделям существенно возрос в начале 70-х годов, когда был предложен новый эффективный спектральный метод решения нелинейных прогностических уравнений (Макенхауер, 1970; Орзаг, 1970) и появились более производительные ЭВМ. Спектральный метод обладает рядом важных преимуществ по сравнению с конечно-разностным (см. главу 3), и это стимулировало его широкое использование. Оказалось, что спектральные модели не только успешно конкурируют с разностными, но и в некоторых отношениях превосходят их. В последнее десятилетие нелинейные спектральные модели широко используются наряду с конечно-разностными моделями для решения прикладных и исследовательских задач, а в ряде крупных прогностических и научных центров уже осуществлен переход на спектральные модели (в первую очередь для расчёта полушарных и глобальных прогнозов и четырёхмерного анализа данных наблюдений).

Это обстоятельство и послужило импульсом для подготовки данной монографии. В ней мы стремились дать сведения как об истории развития спектральных моделей, так и о современном их состоянии и опыте использования.

В главе 1, имеющей подготовительный характер, приводятся сведения об ортогональных функциях, используемых в моделях и схемах, а также о точности аппроксимации полей рядами по этим функциям и о спектральном объективном анализе. Поскольку в настоящее время наиболее широко применяются спектральные модели, опирающиеся на сферические функции, основное внимание уделяется им.

Глава 2 содержит очерк развития линейных моделей прогноза, общей циркуляции атмосферы и климата. Это направление исследований интенсивно развивалось в Советском Союзе. Был получен ряд результатов, имеющих как теоретическое, так и прикладное значение, которые сыграли существенную роль в становлении современных методов численного прогноза. К сожалению, многие статьи этого цикла стали в настоящее время библиографической редкостью. Это отчасти является причиной того, что упомянутые исследования оказались малодоступными специалистам (особенно за рубежом). Поэтому мы сочли целесообразным кратко осветить соответствующие вопросы.

В главе 3 освещаются различные спектральные подходы к решению нелинейных задач — метод коэффициентов взаимодействия, методы спектрально-сеточного преобразования с использованием различных систем ортогональных функций, спектрально-разностный метод, «псевдоспектральный» метод и др. Проводится сопоставление этих методов, анализируются их свойства, достоинства, недостатки, эффективность. Здесь же рассматриваются применяемые в спектральных моделях полунеявная схема интегрирования по времени и процедура согласования начальных полей давления и ветра с использованием аппарата нормальных мод.

Глава 4 посвящена нелинейным фильтрованным моделям. На примере решения уравнений фильтрованной модели демонстрируется применение метода коэффициентов взаимодействия и метода спектрально-сеточного преобразования. Рассматривается иерархия моделей (с разным пространственным разрешением и физическим содержанием), приводятся их свойства и результаты применения для численного прогноза и изучения крупномасштабных атмосферных процессов. Описывается динамико-стохастическая схема четырёхмерного анализа на основе спектральной модели.

В главе 5 рассматриваются модели, основанные на полных уравнениях гидротермодинамики атмосферы. Описывается типичная модель и приводятся сведения об особенностях других моделей. Излагаются некоторые аспекты применения моделей в прогностических целях, для четырёхмерного усвоения информации о состоянии атмосферы, для воспроизведения климата и общей циркуляции.

В книге рассмотрены спектральные модели, наиболее широко используемые в прикладных и исследовательских целях. Это модели, базирующиеся на аппарате сферических функций. Разумеется, существуют модели, основанные на других базисных функциях. Информацию о некоторых из них можно найти в монографиях В. А. Ефимова, В. В. Пененко…

Предисловие

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие3
Список основных условных обозначений и некоторых сокращений6
 
Глава 1. Аппроксимация метеорологических полей рядами по сферическим
функциям. Нормальные моды8
 
1.1. Некоторые сведения о сферических функциях
1.2. Функции Хафа. Нормальные моды прогностических уравнений13
1.3. Представление метеорологических полей рядами по сферическим
функциям. Спектральная аппроксимация по вертикали24
1.4. Спектральная аппроксимация в объективном анализе34
1.4.1. Глобальная схема анализа с использованием функций Хафа35
1.4.2. Спектральный объективный анализ с использованием
    сферических функций38
1.4.3. Использование несинхронных данных наблюдений41
 
Глава 2. Линейные модели общей циркуляции атмосферы, климата
и прогноза метеорологических величин42
 
2.1. Прогноз в средней тропосфере по методу Блиновой45
2.2. Уточнение счёта меридионального распределения зональной скорости52
2.3. Прогноз на разных уровнях атмосферы60
2.4. Приближённый учёт нелинейных членов в прогностических уравнениях64
2.5. Долгосрочный прогноз метеорологических полей, осреднённых
по времени69
2.6. Реализация прогностических моделей с использованием ЭВМ71
2.7. Развитие теории климата и общей циркуляции атмосферы76
2.8. Моделирование центров действия атмосферы79
2.9. Моделирование зонального распределения температуры и скорости
ветра84
2.10. Моделирование незонального климатического распределения
метеорологических величин98
 
Глава 3. Спектральные методы решения нелинейных прогностических
задач103
 
3.1. Спектральный метод с использованием коэффициентов
взаимодействия. Свойства спектрального метода
3.2. Частичная линеаризация уравнений с выделением «главных
колебаний»108
3.3. Метод спектрально-сеточного преобразования109
3.4. Метод преобразования с использованием рядов Фурье112
3.5. «Полуспектральный» (спектрально-разностный) метод114
3.6. «Псевдоспектральный» метод115
3.7. Дополнительные сведения о методах решения полных уравнений.
Использование обобщённых сферических функций и функций Хафа.
Применение асимптотических методов нелинейной механики116
3.8. Согласование начальных данных для прогноза по спектральным
моделям. Нелинейная инициализация с использованием нормальных
мод121
3.9. Полунеявные схемы интегрирования по времени123
 
Глава 4. Фильтрованные модели128
 
4.1. Квазисоленоидальная полушарная модель
4.1.1. Постановка задачи129
4.1.2. Запись уравнений в спектральной форме методом
    коэффициентов взаимодействия131
4.1.3. Вычисление коэффициентов взаимодействия134
4.1.4. Аппроксимация уравнений по вертикали. Интегрирование
    по времени137
4.1.5. Модификация модели. Использование спектрально-сеточного
    преобразования139
4.1.6. Численные эксперименты с моделью141
4.2. Модель со среднеклиматическими ограничениями и избыточными
степенями свободы143
4.3. Малокомпонентные модели атмосферной циркуляции149
4.4. Некоторые свойства и приложения фильтрованных моделей167
4.4.1. Чувствительность модели к ошибкам исходных данных. Роль
    пространственного разрешения
4.4.2. Четырёхмерный анализ с использованием
    динамико-статистического подхода176
 
Глава 5. Модели с использованием полных уравнений184
 
5.1. Спектральная форма полных уравнений с использованием
коэффициентов взаимодействия186
5.2. Формулировка модели192
5.2.1. Система уравнений
5.2.2. Аппроксимация по вертикальной координате. Спектральная
    форма уравнений196
5.2.3. Интегрирование по времени201
5.2.4. Исходные данные для модели. Инициализация206
5.2.5. Дополнительные сведения о моделях. Параметризация
    физических процессов208
5.2.6. Другие варианты моделей. Использование функций Хафа220
5.2.7. Схема нелинейной инициализации с использованием аппарата
    нормальных мод225
5.3. Приложения спектральных моделей атмосферы233
5.3.1. Численный прогноз метеорологических полей235
5.3.2. Моделирование климата и общей циркуляции атмосферы254
5.3.3. Усвоение данных наблюдений (четырёхмерный анализ)261
 
Список литературы270
Предметный указатель284

Книги на ту же тему

  1. Численное решение задач динамики атмосферы и океана, Марчук Г. И., 1974
  2. Математическое моделирование общей циркуляции атмосферы и океана, Марчук Г. И., Дымников В. П., Залесный В. Б., Лыкосов В. Н., Галин В. Я., 1984
  3. Численные методы краткосрочного прогноза погоды, Гандин Л. С., Дубов А. С., 1968
  4. Численные методы прогноза погоды, Белов П. Н., Борисенков Е. П., Панин Б. Д., 1989
  5. Методы долгосрочных прогнозов погоды, Гирс А. А., Кондратович К. В., 1978
  6. Проблемы физики атмосферы. Сборник 5, Кондратьев К. Я., ред., 1967
  7. Метод характеристик в задачах атмосферной оптики, Сушкевич Т. А., Стрелков С. А., Иолтуховский А. А., 1990
  8. Климат и циркуляция океана, Манабе С., Брайен К., 1972
  9. Суперкомпьютерное моделирование в физике климатической системы: Учебное пособие, Лыкосов В. Н., Глазунов А. В., Кулямин Д. В., Мортиков Е. В., Степаненко В. М., 2012
  10. Физика атмосферы, Хргиан А. Х., 1953
  11. Модели глобальной атмосферы и Мирового океана: алгоритмы и суперкомпьютерные технологии: Учебное пособие, Толстых М. А., Ибраев Р. А., Володин Е. М., Ушаков К. В., Калмыков В. В., Шляева А. В., Мизяк В. Г., Хабеев Р. Н., 2013
  12. Аэрозоль и климат, Кондратьев К. Я., ред., 1991
  13. Климат города, Ландсберг Г. Е., 1983
  14. Лабораторные модели физических процессов в атмосфере и океане, Алексеев В. В., Киселева С. В., Лаппо С. С., 2005
  15. Моделирование тепло- и влагообмена поверхности суши с атмосферой, Гусев Е. М., Насонова О. Н., 2010
  16. Метеорология и климатология: учебник. — 7-е изд., Хромов С. П., Петросянц М. А., 2006
  17. Энергия и климат: Сборник статей, 1981
  18. Углекислый газ в атмосфере, Бах В., Крейн А., Берже А., Лонгетто А., ред., 1987

Напишите нам!© 1913—2013
КнигоПровод.Ru
Рейтинг@Mail.ru btd.kinetix.ru работаем на движке KINETIX :)
elapsed time 0.026 secработаем на движке KINETIX :)