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.


Загрузки

Опубликован

2014-06-15

Выпуск

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Автор

Б.Н. Иванов


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.

Получено редакцией: 2004-07-16
Принято в выпуск: 2004-07-28
Опубликовано: 2004-08-04

 Цитировать как   
Коробейников С.Н., Худяков Ю.С., Шутов А.В. Сравнительный анализ защитного вооружения номадов Центральной Азии методом математического моделирования // Вычислительные методы и программирование. 2004. 5, № 1. 197–213.

TEX CODE:

Korobeinikov S. , Khudyakov Y. and Shutov A. , (2004) “A comparative analysis of protective arms of central Asian nomads with the method of mathematical modeling,” Numerical Methods and Programming, vol. 5, no. 1, pp. 197–213.

TEX CODE:

S. Korobeinikov, Y. Khudyakov and A. Shutov, “A comparative analysis of protective arms of central Asian nomads with the method of mathematical modeling,” Numerical Methods and Programming 5, no. 1 (2004): 197–213

TEX CODE:

Korobeinikov S. , Khudyakov Y. and Shutov A. A comparative analysis of protective arms of central Asian nomads with the method of mathematical modeling. Numerical Methods and Programming. 2004;5(1):197–213.(In Russ.).

TEX CODE:



Рекомендованные статьи

Г.А. Тарнавский, В.Д. Корнеев, Д.А. Вайнер, А.Г. Тарнавский, Н.М. Покрышкина, А.Ю. Слюняев, А.В. Танасейчук
С.П. Копысов, И.В. Красноперов, В.Н. Рычков
И.А. Патрикеев, Г.П. Машнич, А.И. Хлыстова, Хончи. Жанг
И.А. Мизева, Р.А. Степанов, П.Г. Фрик
С.Н. Коробейников, В.В. Ревердатто, О.П. Полянский, А.В. Бабичев, В.Г. Свердлова
М.А. Боронина, В.А. Вшивков, Е.Б. Левичев, В.Н. Снытников, С.А. Никитин
И.М. Ступаков, М.Э. Рояк, Н.С. Кондратьева, А.В. Зеленский, Н.А. Винокуров
А.В. Гончарский, С.Л. Овчинников, С.Ю. Романов