Расчеты на основе малопараметрической модели динамики крупномасштабного циклогенеза при быстрых вариациях фоновой обстановки.

Задача описания временной динамики крупномасштабных кризисных явлений в атмосфере и океане является одной из важнейших в современных исследованиях. При ее решении необходимо учитывать большое количество внешних факторов, таких как влияние солнечной радиации, солнечно-земных связей, влияния ионизации от космических лучей и др. Численное решение соответствующей системы гидродинамических уравнений является довольно трудоёмким и к тому же требует достаточно мощных компьютеров. В 2004 году Ярошевич и Ингель в работе [1] предложили для упрощенного описания вихря так называемую малопараметрическую модель (МПМ), в которой при помощи системы нелинейных дифференциальных уравнений для максимальной скорости ветра и температуры поверхности океана в зоне тайфуна достаточно реалистично описывается формирование крупномасштабного вихря из слабой тропической депрессии (ТД), его интенсификация до уровня тайфуна и квазистационарная фаза. Затем, в работах [2], [3] были предложены обобщения этой модели для изучения полного жизненного цикла тропических циклонов от момента зарождения до затухания вследствие выхода в область, где вода более холодная, или на материк, а также для исследования возможности одновременного существования в заданном регионе двух ТЦ и их конкуренции. При дальнейшем развитии МПМ [4], [5], был добавлен учет нестационарности фоновой обстановки, например, температуры поверхности океана, возможность описания многократной генерации ТЦ в заданном регионе, а также были введены в задачу эффективные источники атмосферных возмущений, в частности, обусловленные солнечно-земными связями, вариациями потока солнечной радиации, явлением Эль-Ниньо и др. Обобщенная нелинейная модель содержит свободные параметры, которые могут зависеть от времени, и их выбором можно в значительной степени управлять временной динамикой регионального циклогенеза, например, менять количество образующихся в заданном регионе тайфунов в период активного сезона, их характеристики включая максимальную скорость ветра, продолжительность жизненного цикла каждого ТЦ, длительности стадии интенсификации вихрей до уровня тайфуна и последующего их затухания.
В данной работе для исследования динамики крупномасштабного циклогенеза были смоделированы четыре тайфуна с разным временем жизни 11, 7, 9 и 17 суток. Были рассмотрены 2 случая – когда фоновая обстановка близка к стабильной (параметр, отвечающий за ее изменения, равен 0.005), и случай достаточно сильных вариаций фоновой обстановки. В первом случае оказывается, что слабые вариации фоновой обстановки оказывают влияние на профиль скорости только для относительно долгоживущих (в нашей модели длительностью более 10 суток) тайфунов, причем амплитуда вариаций для скорости ветра составила примерно 2.4 м/сек. На температурный профиль слабое влияние фоновых вариаций оказывается для всех тайфунов, включая короткоживущие, и амплитуда колебаний температуры составила 0.2 градуса Цельсия. Во втором случае при параметре нестационарности фоновой обстановки 0.08, величина вариаций скорости ветра оказалась равной 39.5 м/сек уже для всех тайфунов, а величина колебаний температуры составила 2.1 градуса.
Таким образом можно отметить, что короткие по времени жизни тропические циклоны менее чувствительны к малым изменениям фоновой обстановки, чем долгоживущие (по сравнению с периодом вариаций фоновой обстановки).
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, 16-05-00551.