Геометрический подход к решению задачи построения траекторий циклонов и антициклонов

Авторы

  • Б.Н. Иванов

Ключевые слова:

траектория циклона
идентификация циклона
трекинг циклона
tracking

Аннотация

Исходными данными для построения траекторий циклонов (трекинг циклонов от английского «tracking") и антициклонов выступают изолинии полей давления на уровне моря и геопотенциала на стандартных высотах. Структура изолиний таких полей характеризуется своей вложенностью и динамической устойчивостью во времени. Вложенность изолиний определяется циклонами и антициклонами. Для их выделения вложенность изолиний исходного поля представляется структурой корневых деревьев. Обход такого рода деревьев позволяет выделить изолинии центров и оснований циклонов и антициклонов. Идентификация циклонов и антициклонов в различные моменты времени выполняется последовательно способом наложения упорядоченных по времени изолиний оснований. Продолжение траектории определяется циклоном (антициклоном), площадь пересечения с основанием которого наибольшая. Размеры оснований циклонов и антициклонов определяются действительными расстояниями между их центрами. При характерных смещениях циклонов (антициклонов), не превышающих размеры оснований, предложенная схема вычисления траекторий носит устойчивый характер. Для давления и геопотенциала интервал интерполяции исходных данных в 3 часа вполне удовлетворяет указанным ограничениям. Предложенная схема идентификации циклонов и антициклонов носит самый общий характер и применима к любому типу полей, если изолинии таких полей характеризуются своей вложенностью и обладают динамической устойчивостью во времени. Схема опирается лишь на поле изолиний и не использует каких-либо уникальных его свойств.

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2014-06-15

Выпуск

Том 15 (2014): Выпуск 2.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Автор

Б.Н. Иванов

Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ),
Школа естественных наук
ул. Суханова, 8, 690091, Владивосток
• доцент

Библиографические ссылки

  1. Иванов Б.Н. Решение задачи расчета оптимальных маршрутов судов в рамках геоинформационной системы «ОКЕАН» // Вычислительные методы и программирование. 2012. 13. 226-234.
  2. Иванов Б.Н. Структуры вложенности поля изолиний в задаче градиентного заполнения // Вычислительные методы и программирование. 2006. 7. 30-40.
  3. Neu U., Akperov M.G., Bellenbaum N., et al. IMILAST: a community effort to intercompare extratropical cyclone detection and tracking algorithms // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 2013. 94, N 4. 529-547.
  4. Murray R.J., Simmonds I. A numerical scheme for tracking cyclone centres from digital data. Part I: development and operation of the scheme // Aust. Met. Mag. 1991. 39. 155-166.
  5. Sinclair M.R. An objective cyclone climatology for the Southern Hemisphere // Mon. Wea. Rev. 1994. 122, N 10. 2239-2256.
  6. Serreze M.C. Climatological aspects of cyclone development and decay in the Arctic // Atmos. Ocean. 1995. 33, N 1. 1-23.
  7. Sinclair M.R. Objective identification of cyclones and their circulation intensity, and climatology // Wea. Forecasting. 1997. 12, N 3. 595-612.
  8. Blender R., Fraedrich K., Lunkeit F. Identification of cyclone-track regimes in the North Atlantic // Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 1997. 123, N 539. 727-741.
  9. Бардин М.Ю. Изменчивость характеристик циклоничности в средней тропосфере умеренных широт Северного полушария // Метеорология и гидрология. 1995. № 11. 24-37.
  10. Бардин М.Ю. Основные моды изменчивости повторяемости циклонов зимой в Атлантическом секторе // Метеорология и гидрология. 2000. № 1. 42-52.
  11. Bardin M.Yu., Polonsky A.B. North Atlantic oscillation and synoptic variability in the European-Atlantic region in winter // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2005. 41, N 2. 127-136.
  12. Akperov M.G., Bardin M.Yu., Volodin E.M., Golitsyn G.S., Mokhov I.I. Probability distributions for cyclones and anticyclones from the NCEP/NCAR reanalysis data and the INM RAS climate model // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2007. 43, N 6. 705-712.
  13. Акперов М.Г., Мохов И.И. Сравнительный анализ методов идентификации внетропических циклонов // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 2010. 46, № 5. 620-637.
  14. Gulev S.K., Zolina O., Grigoriev S. Extratropical cyclone variability in the Northern Hemisphere winter from the NCEP/NCAR reanalysis data // Clim. Dyn. 2001. 17, N 10. 795-809.
  15. Zolina O., Gulev S.K. Improving accuracy of mapping cyclone numbers and frequencies // Mon. Wea. Rev. 2002. 130. 748-759.
  16. Rudeva I., Gulev S.K. Climatology of cyclone size characteristics and their changes during the cyclone life cycle // Mon. Wea. Rev. 2007. 135. 2568-2587.
  17. Serreze M.C., Carse F., Barry R.G., et al. Icelandic low cyclone activity: Climatological features, linkages with the NAO and relationships with recent changes in the Northern Hemisphere circulation // J. Clim. 1997. 10, N 3. 453-464.
  18. Pinto J.G., Spangehl T., Ulbrich U., Speth P. Sensitivities of a cyclone detection and tracking algorithm: Individual tracks and climatology // Meteorol. Z. 2005. 14. 823-838.
  19. Benestad R.E., Chen D. The use of a calculus-based cyclone identification method for generating storm statistics // Tellus A. 2006. 58, N 4. 473-486.
  20. Hewson T.D., Titley H.A. Objective identification, typing and tracking of the complete life-cycles of cyclonic features at high spatial resolution // Meteorol. Appl. 2010. 17. 355-381.
  21. Trigo I.F. Climatology and interannual variability of storm-tracks in the Euro-Atlantic sector: a comparison between ERA-40 and NCEP/NCAR reanalyses // Clim. Dyn. 2006. 26. 127-143.
  22. Wang X.L., Swail V.R., Zwiers F.W. Climatology and changes of extratropical cyclone activity: comparison of ERA-40 with NCEP/NCAR reanalysis for 1958-2001 // J. Clim. 2006. 19, N 13. 3145-3166.
  23. Simmonds I., Burke C., Keay K. Arctic climate change as manifest in cyclone behavior // J. Clim. 2008. 21, N 22. 5777-5796.
  24. Hanley J., Caballero R. Objective identification and tracking of multicentre cyclones in the ERA-Interim reanalysis data set // Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 2012. 138, N 664. 612-625.
  25. Raible C.C., Della-Marta P.M., Schwierz C., Wernli H., Blender R. Northern Hemisphere extratropical cyclones: a comparison of detection and tracking methods and different reanalyses // Mon. Wea. Rev. 2008. 136, N 3. 880-897.
  26. Lionello P., Dalan F., Elvini E. Cyclones in the Mediterranean region: the present and the doubled CO2 climate scenarios // Clim. Res. 2002. 22. 147-159.
  27. Wernli H., Schwierz C. Surface cyclones in the ERA-40 dataset (1958-2001). Part I: novel identification method and global climatology // J. Atmos. Sci. 2006. 63, N 10. 2486-2507.
  28. Kew S.F., Sprenger M., Davies H.C. Potential vorticity anomalies of the lowermost stratosphere: a 10-yr winter climatology // Mon. Wea. Rev. 2010. 138, N 4. 1234-1249.
  29. Inatsu M. The neighbor enclosed area tracking algorithm for extratropical wintertime cyclones // Atmos. Sci. Lett. 2009. 10, N 4. 267-272.
  30. Иванов Б.Н. Дискретная математика. Алгоритмы и программы. Расширенный курс. М.: Известия, 2011.
  31. Оре О. Теория графов. М.: Наука, 1980.

Лицензия

Copyright (c) 2014 Вычислительные методы и программирование

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.