Аналитические модели интенсивности крупномасштабных вихревых процессов в атмосфере

Исследование динамики крупномасштабных вихревых процессов в атмосфере типа тропических циклонов, ураганов представляет большой научный и практический интерес ввиду сложности данной проблемы и наносимого ими огромного экономического ущерба. Поэтому анализ возможностей прогнозирования указанных кризисных процессов, в частности, разработка аналитических моделей для интенсивности крупномасштабного циклогенеза является весьма важной задачей.
Рассмотрена интенсивность крупномасштабного регионального циклогенеза (КРЦ) в северо-западной части Тихого океана для активного сезона август-октябрь 1998 г. на основе имеющихся экспериментальных данных. В этот период всего было 53 события (тропические депрессии, штормы и циклоны). Для каждого события учитывались фаза формирования (с длительностью порядка 1-3 дня), квазистационарная фаза и стадия затухания. Стадии формирования и затухания вихря описывались функциями типа размытой ступеньки. Интенсивность циклогенеза в рассматриваемом сезоне T(t) является аддитивной суммой 53 событий. Получено аналитическое представление интенсивности вихреобразования в классе дифференцируемых функций. Построена фазовая плоскость ( T, Q ), где Q(t) = dT / dt, для рассматриваемого сезона в целом и на отдельных временных интервалах. Структура фазовой плоскости РКЦ оказывается достаточно сложной, в частности, наблюдаются цикличность процесса, нарастание интенсивности (в среднем) на интервале t < 51. В динамике РКЦ помимо крупномасштабной, низкочастотной имеется и мелкомасштабная высокочастотная изменчивости. Очевидно, что описанная ранее нелинейная модель формирования отдельного крупномасштабного тропического циклона требует дальнейшего развития. Например, при отображении временного хода интенсивности РКЦ моделью осциллятора, необходимо учитывать (помимо неустойчивости данной системы и диссипативного фактора) также внешнее воздействие, реализующее триггерный запуск генерации возмущения, и переменные параметры осциллятора, которые определяются внешними фоновыми условиями в системе океан-атмосфера. Кроме того при обобщении развитого подхода необходимо вводить энергетическую характеристику, например, величину депрессии давления в центре тайфуна.
Критерием полезности использования такой модели для описания РКЦ будет служить соответствие полученного из нее профиля интенсивности T(t) атмосферных крупномасштабных вихревых процессов имеющимся экспериментальным данным. Предложенная аналитическая аппроксимация интенсивности РКЦ может быть весьма полезна и для анализа корреляционных связей РКЦ с другими процессами, в частности, солнечной активностью.