БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Параметризация нелинейныхфизических процессов в системахмезомасштабного атмосферногомоделирования магистерская диссертация Бородко Сергея Константиновича магистранта кафедры атомной физики и физической информатики научный руководитель Красовский Александр Николаевич доцент, канд. физ.-мат. наук

С 2 Актуальность Решение задач численного прогноза погоды –Прогнозирование локальных погодных условий свысокой разрешающей способностью –Предсказание опасных явлений погоды (ураганы,наводнения, грозы, град и т. п.) –Повышение качества прогнозирования в целом Моделирование климата –Повышение надёжности моделей долгосрочногопрогноза климатических изменений –Исследование роли антропогенных воздействий Методы активного воздействия на атмосферу –Разработка методов управления погоднымиявлениями (в перспективе)

С 3 Цели исследования Выяснение роли нелинейных физическихпроцессов в атмосферном моделировании Представление ключевых нелинейныхпроцессов в атмосферной модели Разработка новой физической параметризациидля современной системы мезомасштабногоатмосферного моделирования

С 4 Объект и предмет исследования Система атмосферного моделирования –Weather Research and Forecasting (WRF) Решение уравнений движения Параметризации физических процессов Входные данные (начальные Условия) –Классы параметризаций в модели: Микрофизические процессы Конвекция Планетарный пограничный слой Модель земной поверхности Процессы переноса излучения Подсеточная турбулентность

С 5 Объект и предмет исследования Параметризуемые физические процессы –Микрофизика Частицы облачности, формирование и выпадение осадков –Конвекция Формирование конвективной кучевой облачности –Планетарный пограничный слой Перемешивание, диффузия и вязкость –Модель земной поверхности Обмен теплотой и влажностью с поверхностью –Процессы переноса излучения Поглощение и излучения атмосферой и поверхностью –Подсеточная турбулентность Турбулентная вязкость, перемешивание, диффузия

С 6 Объект и предмет исследования Микрофизические процессы Водяной пар Жидкие частицы облачности Кристаллы облачности Крупа Дождь Снег t > 0 Ct < 0 C

С 7 Научная гипотеза –Реализация нелинейных процессов, связанных сфазовыми переходами воды, в микрофизическихпараметризациях позволит существенно повыситькачество моделирования сложных атмосферныхявлений, таких как циклоны, ураганы, грозы и т.п.

С 8 Основные результаты моделирования [ Hong, Lim (2006), J. Kor. Met. Soc. ] 45 км 5 км WSM3 WSM5 WSM6 Параметризация микрофизики шаг Осадки (мм), выпавшие за 24 часа

С 9 Основные результаты моделирования [ Hong, Lim (2006), J. Kor. Met. Soc. ] частицы облачности WSM3WSM5WSM6 Параметризация микрофизики осадки Изолинии плотности частиц конденсата

С 10 Основные результаты моделирования WSM6 – схема с 6 классами гидрометеоров [ Hong, Lim (2006), J. Kor. Met. Soc. ] WSM3 WSM5 WSM6 Параметризация микрофизики Отраж. способность Qv Qi Qg Qc Qr Qs

С 1 Основные результаты моделирования Расчёт энергиинеустойчивости –CAPE (Дж / кг) Энергия неустойчивостинапрямую связана смоделированиеминтенсивных явлений(грозы, ураганы)

С 12 Основные результаты моделирования Расчёт дляоблака радиусом5000 м –Усреднённыезначения Вертикальнойскорости Потенциальнойтемпературы Влажности Схема микрофизики Purdue / Lin Для сравнения: результаты вычислений одномерной модели облака [ Chen, Sun (2002), J. Met. Soc. Jap. ]

С 13 Научная новизна Показана возможность реализациинелинейных физических процессов вмикрофизических параметризациях реальнойсовременной системы атмосферногомоделирования Разработана новая схема параметризациимикрофизических процессов для системы WRF Новая схема позволяет повысить качествомоделирования атмосферных процессов

С 14 Положения, выносимые на защиту Представление нелинейных процессов вфизических параметризациях атмосферныхмоделей позволит улучшить качествомоделирования Ключевым для нелинейных эффектовкомпонентом представления физики в моделяхатмосферы является параметризациямикрофизических процессов

С 15 Спасибо за внимание

С 16 Содержание A.Титульный слайд [ 1 ]Титульный слайд B.Актуальность [ 2 ]Актуальность C.Цели и задачи [ 3 ]Цели и задачи D.Объект и предмет исследования [ ]Объект и предмет исследования456 E.Научная гипотеза [ 7 ]Научная гипотеза F.Основные результаты моделирования [ ]Основные результаты моделирования G.Научная новизна [ 13 ]Научная новизна H.Положения, выносимые на защиту [ 14 ]Положения, выносимые на защиту