Моделирование атмосферных процессов

Мезомасштабные атмосферные процессы.

Мезомасштабными процессами в атмосфере называют такие процессы, горизонтальный масштаб которых находится в приблизительном интервале 10 - 1000 км. К этим процессам относятся бризы, фены, бора, горно-долинные циркуляции, линии шквалов, мезоциклоны, мезомасштабные конвективные комплексы (МКК), конвективные ячейки и ряд других явлений. Часть этих явлений (линии шквалов, МКК, мезоциклоны) представляют серьезную опасность для хозяйственной инфраструктуры и нередко вызывают человеческие жертвы. В частности, в мезоциклонах, которые развиваются преимущественно над акваториями океанов, часто наблюдаются ураганный ветер и ливневые осадки, которые, при выходе мезоциклона на побережье, приносят существенный экономический ущерб. С мезомасштабными конвективными комплексами, (возникают обычно летом), связано рождение торнадо со всеми вытекающими печальными последствиями.

Мезомасштабные циркуляции атмосферы вызываются двумя видами неоднородности подстилающей поверхности. Первый вид неоднородности - это орографическая неоднородность (рельеф). Орографической неоднородностью обусловлены, в частности, склоновые и горно-долинные ветры, фены (в т.ч. знаменитая бора), подветренные вихревые цепочки (Кармана) и подветренные роторы. Второй вид неоднородности подстилающей поверхности - термическая неоднородность. Термическая неоднородность обусловлена различием радиационных (альбедо), теплофизических (коэффициент теплопроводности, теплоемкость) и аэродинамических (шероховатость) характеристик между контрастными типами подстилающих поверхности. Эти различия вызывают разную скорость нагревания и охлаждения этих поверхностей в суточном ходе, и, как следствие, разную суточную амплитуду температуры поверхности. разность температуры между соседними участками поверхности вызывает неоднородный нагрев нижней тропосферы, который инициирует развитие мезомасштабных циркуляций.

Несомненное практическое значение прогноза мезомасштабных процессов вызвало бурное развитие мезомасштабных численных моделей. Однако применение мезомасштабных моделей не ограничивается задачей прогноза погоды: они широко используются в исследовательских работах, расчетах переноса загрязнений, а также как средство регионализации климатических прогнозов. [11]

Мезомасштабные численные модели основаны на решении системы уравнений гидротермодинамики для ограниченной территории (как правило, размер области интегрирования таких моделей составляет несколько сотен километров по горизонтали и около 10 км по вертикали).

Заключение

В последнее время экологические проблемы привлекают внимание специалистов различных отраслей. В сложившейся критической экологической ситуации, на природоохранную деятельность, направленную на преодоление негативных тенденций в природопользовании, возлагаются значительные надежды.

До сих пор чаще используется и, можно сказать, традиционным является представление об окружающей среде как о среде природной. Однако существует и другое определение, сформированное с антропоэкологических позиций. В соответствии с ним, среда, окружающая человека, выступает как совокупность абиотической, биотической и социальной среды. Существует и два подхода в деятельности, связанной с охраной окружающей среды. При первом подходе, традиционном, природоохранная деятельность строится на защите природы от разрушающего влияния человека, при втором, характеризующем новый стиль мышления, охране, реконструкции и оптимизации подлежит совокупность природной и социальной среды.

Современная биологическая наука накопила огромный экспериментальный материал, относящийся к строению живых существ и их сообществ. Вместе с тем, уделяется недостаточное внимание систематизации эмпирического материала с единой теоретической точки зрения. По всей видимости, это связано с неподготовленностью теоретических концепций к анализу большого количества экспериментальных данных. Теоретическое естествознание приводит этот материал в целостную систему и отыскивает общие закономерности, присущие природным явлениям. Математическое естествознание разрабатывает модели, в той или иной мере адекватные всеобщим закономерностям, изучает их поведение.

Сопоставление функционирования этих моделей с действительностью позволяет судить о том, насколько полно выявлены основные закономерности данной области знания.

Важной особенностью развития биологической и экологической пауки является то, что построение моделей в ней требует такой модификации идей фундаментальных наук, которая равносильна выработке новых понятий в этих науках, применительно к анализу экологических процессов. [11]

Список используемой литературы

1. Абакумов А.И. Этапы математического моделирования. – Владивосток: Дальрыбвтуза, 1997. – 19 с.

2. Аверьянов А.Н. Системное познание мира: методологические проблемы. М., 1991, С. 204, 261–263.

3. Алексеев В.В. Физическое и математическое моделирование экосистем. – СПб: Гидрометеоиздат, 1992. – 367 с.

4. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем / М.: Наука 1988 г. 400с.

5. Васьковский М.Г. Гидрологический режим озера Ханка. – Л.: Гидрометеоиздат, 1978. – 175 с.

6. Веников В.А. Теория подобия и моделирования / М.: Высшая школа 1986 г. 480с

7. Гастев Ю. А., О гносеологических аспектах моделирования, в кн.: Логика и методология науки, М., 1967;

8. Геллер Е. С., Кибернетика в гуманитарных науках, М., 1973.

9. Ефремов И.В. Моделирование почвенно-растительных систем. – М: ЛКИ, 2008. – 152 с.

10. Пегов С.А., Хомяков П.М. Моделирование развития экологических систем. –СПб: Гидрометеоиздат, 1991. – 221 с.

11. Мониторинг окружающей среды // Охрана труда и безопасность жизнедеятельности. – URL: http://ohrana-bgd.narod.ru/pravo5.html. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 18.04.2014.

12. Сичивица О.М. Методы и формы научного познания. М., Высшая школа, 1993., С. 95.

13. Уемов А. И., Логические основы метода моделирования, М., 1971;

14. Фpолов И.Т. Гносеологические пpоблемы моделиpования. М., Наука, 1961, С.20.

15. Философский словарь (под ред. М.Т. Фролова) — М., Политическая литература, 1986, С. 560.

16. Хорафас Д.Н. Системы и моделирование / М.: Мир 1976 г. 420с.

17. Штофф В. А., Моделирование и философия, М. - Л., 1966;