А review of modern methods for spacial detailing of meteorological fields

Abstract

ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ДЕТАЛИЗАЦИИ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПОЛЕЙЗарипов Р.Б. Ключевые слова: Повышение детализации крупномасштабных данных (даунскейлинг), динамический даунскейлинг, моделирование атмосферы, моделирование климата, притягивание состояния динамической модели к заданному состоянию. Гидрометеорологический научно-исследовательский центр ВведениеКлиматические модели, основанные на моделях общей циркуляции атмосферы и океана, активно развиваются с 70-х годов прошлого века [Моисеев с соавт., 1985: с. 45]. Их основными преимуществами относительно более простых климатических моделей являются точность и высокое пространственное разрешение выходной продукции.Ввиду того, что атмосфера и океан являются непрерывными средами, при долговременном моделировании их состояния применим только глобальный подход. Чтобы долговременное глобальное моделирование было посильной задачей для вычислительной техники, как на пространственное разрешение моделей, так и на сложность описания в них физических процессов накладываются определенные ограничения. В то же время для некоторых региональных исследований было бы полезно детализировать часть полей, выдаваемых моделями общей циркуляции.В представляемой работе автор хотел бы рассмотреть основные способы повышения детализации крупномасштабных атмосферных полей с тем, чтобы читатель при возникновении потребности в решении подобной задачи смог бы выбрать наиболее приемлемое для него направление работ. Постановка задачиПространственное разрешение глобальных моделей атмосферы, используемых в процедурах усвоения данных и для прогноза погоды, постоянно растет. Так, в настоящее время горизонтальное разрешение глобальной модели Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF) составляет около 25 км, модели Национального центра исследований окружающей среды США (NCEP) -около 35 км, глобальной модели метеослужбы Великобритании (Met Office) -около 40 км в умеренных широтах.Соответственно растет и разрешение глобальных анализов и прогнозов полей метеорологических величин. Следует отметить, что подготовленные данные не всегда предоставляются пользователям в полном разрешении (т.е. на модельной сетке). Наиболее детальные из свободно распространяемых глобальных наборов полей анализа и прогноза, имеют горизонтальное разрешение 0.5°×0.5° (NCEP).Разрешение глобальных моделей атмосферы, используемых в климатических исследованиях, значительно ниже. Так, по адресу http://wwwpcmdi.llnl.gov/ipcc/model_documentation/ipcc_model_documentation.php приводятся ссылки на описания 25 современных климатических моделей, участвующих в эксперименте CMIP3 (Coupled Model Intercomparison Project 3). Горизонтальное разрешение атмосферных блоков климатических моделей -первые сотни километров. Это связано с тем, что климатические модели должны считаться на периоды большей продолжительности, но от них не требуется максимально точного детерминированного прогноза погоды.Доступные в Интернет пригодные для климатических исследований данные реанализов (т.е. наборы последовательных анализов состояния атмосферы,...