Идентификация полярных циклонов над акваторией Карского моря с помощью гидродинамического моделирования

• Main Authors: Никитин Михаил Александрович, Ривин Гдалий Симонович, Розинкина Инна Адольфовна, Чумаков Михаил Михайлович
• Format: Text
• Language: unknown
• Published: Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – Газпром ВНИИГАЗ» 2015
• Subjects: полярные циклоны; модели прогноза погоды; расчет порывов ветра; calculation of wind gusts; Barents Sea; Kara Sea; Spitsbergen
• Online Access: http://cyberleninka.ru/article/n/identifikatsiya-polyarnyh-tsiklonov-nad-akvatoriey-karskogo-morya-s-pomoschyu-gidrodinamicheskogo-modelirovaniya; http://cyberleninka.ru/article_covers/15870005.png

Полярным циклоном называется небольшой, но очень интенсивный циклон, формирующийся над морем к северу от полярного фронта. Горизонтальный масштаб полярных циклонов варьируется от 200 до 500 км, а скорость ветра при их прохождении достигает штормовых значений, что создает угрозу проведению морских операций и нормальной эксплуатации объектов обустройства морских месторождений. В статье рассказывается о применении для изучения полярных циклонов модели атмосферы COSMO-Ru с шагом сетки 2,2 км. Модель воспроиз вела зарождение полярного циклона к югу от Шпицбергена и его развитие над Баренцевым морем. В 14:00 UTC 26 марта 2014 г. этот циклон вышел на акваторию Карского моря. Скорость ветра (с осреднением 10 с) при его перемещении над акваторией Баренцева моря превышала 25 м/с, а скорость порывов ветра достигала 40 м/с. Показано, что траектория движения существенно зависит от заблаговременности прогноза. При прогнозе от 00:00 UTC 25 марта модель COSMO-Ru воспроизвела зарождение полярного циклона с заблаговременностью в 21 ч. Прогноз от 12:00 UTC 25 марта существенно уточнил траекторию полярного циклона, при прогнозе от 00:00 UTC 26 марта таких масштабных корректировок не произошло. Выполнен сравнительный анализ вертикальных профилей ветра, полученных в результате моделирования, и профилей, рассчитанных по рекомендациям ISO 19901. Результат проведенного сравнения ставит под сомнение применимость стандартизированных методов расчета порывов ветра, используемых при проведении инженерных изысканий. Для верификации полученных результатов использовались данные наблюдений с прибрежных гидрометеорологических станций, а также снимки, полученные с помощью спектрорадиометра MODIS. Модель COSMO-Ru несколько недооценивает скорость ветра, но в целом данные модели и наблюдений хорошо согласуются. Polar cyclone is a small, but very intensive cyclone, being formed above a sea northward a polar front. The horizontal scale of polar cyclones varies from 200 to 500 km, and wind velocity, while they are passing, rises up to storm values, endangering marine operations and normal exploitation of the offshore oil-and-gas fi elds’ facilities. The article tells about the application of a COSMO-Ru atmospheric model with a grid pitch of 2,2 km for studying of the polar cyclones. The model has reproduced birth of a polar cyclone southward the Spitsbergen and its development over the Barents Sea. On March 26, 2014 at 14:00 UTC this cyclone entered the waters of the Kara Sea. While it was passing the Barents Sea waters, wind velocity (with smoothing of 10 s) has exceeded 2,5 m/s, and gust velocity has reached 40 m/s. It is shown, that mechanical trajectory essentially depends on the forecast-time interval. In the forecast done on March 25 at 00:00 UTC the COSMO-Ru model reproduced genesis of the cyclone with the forecast-time interval of 21 hours. Forecast of March 25 at 12:00 UTC has essentially refi ned trajectory of the polar cyclone. Forecast on March 26 at 00:00 UTC did not give such large-scale corrections. Comparative analysis of the vertical wind profi les, acquired as a result of simulation, and the profi les, calculated according to the ISO 19901 procedures, is carried out. The acquired results call into question applicability of standardized methods for gust velocity calculation, commonly used for engineering surveys. To verify derived data the results of observations at coastal hydrometeorologic stations, and the images done by means of MODIS spectroradiometer were used. The COSMO-Ru model somewhat underestimates wind velocity, but on the whole modelled data and the results of observations match well enough.