ИЗВЕСТИЯ РАН. ФИЗИКА АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА, 2014, том 50, № 2, с. 251-254
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 551.515:550.341
ЗАВИСИМОСТЬ ИНТЕНСИВНОСТИ ТРОПИЧЕСКОГО ЦИКЛОНА ОТ ДИНАМИКИ СКОРОСТИ ВЕТРА НА НАЧАЛЬНОМ ЭТАПЕ ЕГО РАЗВИТИЯ
© 2014 г. М. И. Ярошевич
Научно-производственное объединение "Тайфун" 249038г. Обнинск, Калужская обл., ул. Победы, 4
E-mail: yarosh@typhoon.obninsk.ru Поступила в редакцию 06.09.2012 г., после доработки 17.10.2012 г.
Ключевые слова: тропические циклоны, скорость ветра, длина пути. DOI: 10.7868/S0002351514020138
В работе рассматривается принципиальная возможность статистической оценки максимальной скорости ветра в тропическом циклоне и времени достижения этой скорости по динамике скорости ветра и пути пройденного циклоном в течение первых двух суток его действия.
Развитие тропического циклона предопределяется состоянием и динамикой достаточно большого числа параметров. При этом в силу ряда причин точность определения этих параметров недостаточно высокая. К тому же можем ли мы утверждать, что знаем и учитываем все параметры, влияющие на жизненные циклы циклона? Именно всем этим, скорее всего, можно объяснить, что используя в прогнозах различные сложные прогностические модели тропических циклонов, мы пока наблюдаем медленное продвижение и при этом большее в прогнозе перемещения, нежели в прогнозе интенсивности циклона.
В этой ситуации, когда неопределенности, несомненно, влияют на результаты, целесообразно в исследованиях активнее использовать статистические методы.
Следует сказать, что статистическими методами в исследованиях тропических циклонов стали активно пользоваться еще в последней четверти прошлого столетия. Практически все эти исследования касались прогноза тропических циклонов. В [1—3] показаны результаты основательного исследования возможностей статистического прогноза перемещения тропических циклонов в циклонических зонах Атлантики и северо-западной части Тихого океана.
Особое внимание и по настоящее время уделяется статистическим методам в разработке сезонных прогнозов тропических циклонов [4]. Эти исследования проводятся в ряде университетов и метеорологических центров США, Австралии,
Мексики, Гонконга, Кубы и др. В основном прогнозируются сезонное число тропических штормов, ураганов и тропических циклонов с вероятным выходом на сушу. Кроме того разрабатываются прогнозы количества дней с ураганами и особо интенсивными ураганами в сезоне. Прогнозы представляются с различной заблаговременностью. При этом отмечается, что оправдываемость прогнозов значительно выше в июне—августе.
Однако автору неизвестны публикации, посвященные статистическим исследованиям энергетических взаимосвязей этапов развития самого циклона. Как кажется, такие работы могут с меньшими затратами и быстрее выявить некие общие направления последующих более детальных исследований. Нами предпринята попытка таких статистических исследований.
Здесь изложены первые результаты исследований взаимосвязей между динамикой интенсивности циклона в его начале и максимальной скоростью ветра в нем. В расчетах рассматриваются четыре параметра: разность скоростей ветра в начале циклона и в конце вторых суток его действия (АУт — в узлах), длина пути, пройденного циклоном в течение первых двух суток (I — в км), самая большая скорость ветра в циклоне (Утт — в узлах) и время от начала циклона до достижения Утт
1
(АТ — в 6-часовых отрезках времени ).
Расчеты проведены по тропическим штормам и тайфунам 1945—2011 гг. северо-западной части Тихого океана. При этом не рассматривались циклоны, сводки которых начинались с Ут > 50 уз-
2
лов , циклоны, в которых скорость ветра нараста-
1 Используемые в расчетах метеорологические сводки представлены с 6-часовым интервалом времени.
2 Эти сводки воспринимались как неполные.
V
' шш 160 140 120 100 80 60 40
V
шш
175 150 125 100 75 50 25
V
шш
175 150 125 100 75 50 25
(а)
0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 (в)
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
АVJ/
Рис. 1. Регрессионная зависимость максимальной скорости ветра в тропическом циклоне (Ушш) от отношения разности скоростей ветров в начале и в конце первых двух суток действия циклона к пути, пройденного им за это время (А^ш//).
ла, спадала и вновь нарастала до значения Ушш и циклоны, начала которых расположены восточнее 150° Е. (Тропические циклоны зарождающиеся и в основном действующие восточнее 150° Е—155° Е отличаются темпом нарастания скорости ветра и другими характеристиками от существенно большего числа циклонов действующих западнее обозначенной границы.)
На рис. 1 показана регрессионная зависимость максимальной скорости ветра в циклоне от отношения разности скоростей ветра в начале циклона и в конце вторых суток к длине пути пройденного циклоном за эти двое суток. При этом заме-
тим, что между Ушш и АУш корреляции не удалось выявить. Графики различаются как по диапазону значений АVш//, так и по углу наклона регрессионных средних линий. Особенность графиков — различие в количестве суток от начала циклона до наступления Ушш. Так, на рис. 1а Ушш наступает, как правило, на третьи сутки, иногда на четвертые; на рис. 1б Ушш наступает чаще всего на четвертые, иногда на пятые сутки; на рис. 1в максимальная скорость ветра почти всегда наступает после пятых суток. Коэффициенты корреляции соответственно равны 0.91, 0.88 и 0.88. Качество (предсказуемость) регрессионных уравнений по /-критерию Фишера лучше 5% уровня значимости.
Очевидно, что скорость нарастания интенсив-ностей тропических циклонов, да и сам уровень их интенсивностей, различаются в течение года. Тем не менее в расчетах, результаты которых представлены на рис. 1, рассматривались все циклоны независимо от времени года. Конечно, при этом несколько ухудшается теснота корреляционной связи, это делается ради выявления общей закономерности, что, как кажется, на данном этапе исследований важнее.
Кроме того, следует отметить, что отдельно во всех трех вариантах (рис. 1) длины путей, пройденные циклонами в течение первых двух суток охватывали относительно широкий диапазон значений. Значимых различий длины пройденного пути на рис. 1а, 1б, 1в не было выявлено.
Далее была предпринята попытка статистически выявить, может ли быть связано время наступления максимальной скорости ветра циклона (АТ) с динамикой скоростей ветра на протяжении первых двух суток действия циклона. Здесь, в отличие от вышеприведенного рисунка, лучше проявлялась закономерность без учета пути, пройденного циклоном в течение первых двух суток. На рис. 2 представлена искомая закономерность. По /-критерию она лучше представляется параболической регрессией.
В этих расчетах учитывались только ураганы > 70 узлов) за те же годы, по той же циклонической зоне, что указаны выше и также по всем временам года. Регрессии определялись как по пяти отдельным, одинаковой ширины поддиапазонам значений Vшш (70 узл. < Vшш< 85 узл., 90 узл. < < 105 узл., 110 узл. < < 125 узл., 130 узл. < Ушш < 145 узл., 150 узл. < Vшш) так и по диапазону, включающему все ураганы (> 70 уз-3
лов) .
Регрессионные соотношения, рассчитанные для всех указанных поддиапазонах, также пред-
' Границы смежных диапазонов не совпадают. Это связано с тем, что скорости ветров в сводках о тропических циклонах представлены с шагом в 5 узлов.
ЗАВИСИМОСТЬ ИНТЕНСИВНОСТИ ТРОПИЧЕСКОГО ЦИКЛОНА
253
АТ 40
35
30
25
20
15
10
5
(а)
0
АТ 40
35
30
25
20
15
10
5
20
40
60
80
(б)
100 АУт
20
40
60
80
100 АУт
АТ 35 30 25 20 15 10 5
10
15
20
25
30
35 40 45
Утт/АУш
Рис. 2. Регрессионная зависимость интервала времени от начала циклона до достижения максимальной скорости ветра в нем (АТ) от разности скоростей ветров в начале и в конце первых двух суток действия циклона. Регрессия построена: а — по 71 тайфунам (Утт > 150 узлов); б — по 645 тайфунам (Утт > 70 узлов).
ставлены параболическими уравнениями. При этом разброс значений АТ в каждом отдельном поддиапазоне меньше, чем в случае, когда рассматриваются все ураганы. Это отчетливо видно по графикам рис. 2а, 2б.
Одному и тому же значению АУ (рис. 2б) соответствует довольно много значений АТ. Несмотря на то, что графики рис. 2 сами по себе представляют определенный интерес, еще раз доказывая статистическую связь между этапами развития циклонов, была предпринята попытка получения более четкой зависимости АТ от начальных параметров циклона. При этом рассматривались только ураганы, действовавшие в июле—октябре в циклонической зоне северо-западной части Тихого океана и западнее — 150° Е. На рис. 3 показана зависимость АТ от отношения максимальной
скорости ветра Утт к ДКт . Напомним АУт — это разность скоростей ветра в начале циклона и в конце вторых суток.
Рис. 3. Регрессионная зависимость интервала времени, за которое достигается максимальная скорость ветра в нем (АТ) от отношения максимальной скорости ветра в циклоне (Утт) к разности скоростей ветров в начале и в конце первых двух суток действия циклона (Ут). Расчет проведен по 370 ураганам. Коэффициент корреляции 0.925.
Изначально в этих исследованиях ставилась единственная задача: выяснить существует ли какая-то статистическая связь между временем действия циклона и его интенсивностью.
Однако когда такая оценочная связь выявлена, можно попытаться далее решить прикладную задачу — статистического оценочного прогноза максимальной скорости ветра и времен наступления этой скорости в циклоне. Это, скорее всего, потребует определенной детализации территории циклонической зоны, разграничений по временам года и типов циклонов, больших и достаточно аккуратных расчетов. Возможно, результатом решения этой задачи должны стать некие расчетные номограммы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гресько П.Д., Груза Г.В. Статистический анализ перемещения тропических циклонов северо-западной части Тихого океана // Труды ДВНИГМИ. 1983. Вып. 97. С. 53-65.
2. Гресько П.Д., Груза Г.В. Некоторые вопросы статистического анализа и прогноза перемещения тропических циклонов Атлантического океана. М.: Гидрометеоиздат, 1987. 176 с.
3. Гресько П.Д., Груза Г.В., Ранькова Э.Я.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.