Логин:
Пароль:

Работа №2093
Название работы
Разработка комплекса для мониторинга состояния атмосферы и прогнозирования опасных погодных явлений вблизи аэропортов с использованием локальных наблюдений и метеорологических моделей высокого разрешения
Автор работы
Старченко Александр Васильевич
Дата начала работы Дата окончания работы
2012-08-17 2013-11-15
Аннотация
Проект направлен на разработку измерительно-вычислительного комплекса (ИВК) для мониторинга и заблаговременного предупреждения опасных метеорологических явлений вблизи крупных аэропортов. ИВК будет использовать данные наземных измерений метеоэлементов автоматическими метеостанциями, установленными в аэропорту, и результаты численного прогноза поведения метеоэлементов на ближайшие часы, получаемые с помощью расчетов по метеорологическим моделям высокого разрешения на суперкомпьютерной технике. По завершению проекта будут получены следующие результаты. Построены для мезомасштабной метеорологической модели новые схемы параметризации взаимодействия атмосферного пограничного слоя с подстилающей поверхностью. Включены в метеорологическую модель современной схемы явного представления микрофизики влаги. Разработан новый эффективный параллельный метод решения уравнений пространственной региональной/мезомасштабной метеорологической модели атмосферного пограничного слоя над ограниченной областью (аэродромом) с высоким разрешением. Разработана микромасштабная метеорологическая модели в рамках подхода Рейнольдса и ее выполнено сопряжение с мезомасштабной метеорологической моделью для детального учета изменения ветрового режима над взлетным полем аэродрома. Разработан параллельный метода усвоения данных измерений параметров атмосферы, его апробация на тестовых данных. Проведена статистическая интерпретация результатов численного прогноза погоды и опасных явлений погоды. Выбраны наиболее информативные параметры для интерпретации прогнозов. Выполнена оценка качества прогнозов с использованием мезомасштабной модели высокого разрешения.
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1006600 Министерство образования и науки Российской Федерации Фундаментальная
Заключительный реферат
Объектом исследования являются метеорологические и аэродинамические явления, происходящие в атмосферном пограничном слое над аэропортом. Целью является разработка измерительно-вычислительного комплекса (ИВК) для мониторинга и заблаговременного предупреждения опасных метеорологических явлений вблизи крупных аэропортов на основе зондирования атмосферы с высокой точностью и высоким пространственно-временным разрешением и привлечения метеорологических моделей высокого разрешения, позволяющих получать результаты численного прогноза поведения метеоэлементов на ближайшие часы на суперкомпьютерной технике. Методологической основой исследования являются методы численного прогноза погоды, зондирования атмосферы с высокой точностью и высоким пространственно-временным разрешением, анализ полученных результатов. Новизна выполненных исследований заключается в применении разномасштабного подхода математического моделирования (от микро- до мезо-) к изучению проблемы мониторинга и численного прогнозирования состояния атмосферы над районом аэропорта, причем для повышения точности расчетов привлекаются постоянно поступающие данные глобального прогноза Гидрометцентра РФ. В рамках проекта получены следующие результаты. Выполнен анализ современного состояния метеорологического обеспечения аэронавигации в РФ и аэропорта Томск (Богашево). Проведен аналитический обзор научно-технической литературы по структуре и составу современных метеорологических моделей, использующихся при мониторинге и прогнозе п огоды в аэропортах. Разработан измерительно-вычислительный комплекс для мониторинга и прогноза метеорологической ситуации в аэропорту. В основу комплекса положены метеорологический температурный профилемер МТР-5РЕ, универсальная метеостанция Vaisala WXT520, а также две метеорологические модели (модернизированная мезомасштабная метеорологическая модель TSU-NM3 и микромасштабная метеорологическая модель для расчета детальной ветровой обстановки в окрестностях аэропорта с учетом влияния строений различной этажности, имеющихся участков растительности и неоднородности подстилающей поверхности), управляющий сервер, сетевое хранилище данных и кластер ТГУ СКИФ Cyberia. В период с августа 2012 года по июнь 2013 года включительно на стационаре ИМКЭС СО РАН «Аэропорт Богашево» проведена экспедиция по измерению профиля температуры в атмосферном пограничном слое. Применение модели TSU-NM3 к прогнозу экстремальных погодных условий в районе аэропорта Богашево (сильный мороз 13.12.2012 и оттепель 26.01.2013) и сравнение результатов расчетов с измерениями, выполненными современными приборами - температурным профилемером МТР-5 и метеостанцией WXT520 показали хорошее согласование. Также разработанный ИВК применялся для прогноза обледенения воздушных суден как на основе измерений, так и с использованием численного моделирования, прогноза интенсивных дождевых осадков, оценки величины сдвига ветра на глиссаде при заходе самолета на посадку.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201363304 Дата регистрации ИК: 2013-11-22
Заказчик
Министерство образования и науки Российской Федерации, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы», Мероприятие 1.2.1 «Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук», Соглашение 14.B37.21.0667 от 17 августа 2012 2012-1.2.1-12-000-2007-056
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
37.21.77 ( ГЕОФИЗИКА. Метеорология. Моделирование физическое и математическое. )
37.21.37 ( ГЕОФИЗИКА. Метеорология. Атмосферная циркуляция. )
37.21.35 ( ГЕОФИЗИКА. Метеорология. Физика пограничного слоя атмосферы. )
27.35.63 ( МАТЕМАТИКА. Математические модели естественных наук и технических наук. Уравнения математической физики. Математические модели геофизики и метеорологии. )
27.41.19 ( МАТЕМАТИКА. Вычислительная математика. Численные методы решения дифференциальных и интегральных уравнений. )
551.5:001.891.57; 696969 14.B37.21.0667 14.B37.21.0667
Ключевые слова
Математическое моделирование, гидродинамический прогноз, параллельные вычисления, численные методы, опасные явления погоды.
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Государственный учет результатов НИОКР в БД РНТД Минобрнауки РФ
Получить полный доступ
Основание к регистрации темы (электронный вариант)
Только для служебного пользования
   
2007 © ОНТИ НУ ТГУ
E-mail: onti@sun.lib.tsu.ru
Тел: 52-76-99