АНАЛИЗ КАТАСТРОФИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ НАВОДНЕНИЯ В КИТАЕ ЛЕТОМ 1998 Г. ПО ДАННЫМ КА TRMM (TROPICAL RAINFALL MEASURING MISSION) В.А. Головко, С.К. Овчинников Московский физико-технический институт Кафедра систем, устройств и методов геокосмической физики 23 ноября 2001г.

АКТИВНЫЕ ПЕРИОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ В период активной работы СРРБ-1 с марта 1994 г. по февраль 1995 г. удалось собрать большой массив исходных данных и на их основе получить достаточно представительную глобальную информацию о пространственно-временной изменчивости РБ. Второй летный образец СРРБ-2 был установлен на российском оперативном природноресурсном спутнике "Ресурс-01" N4 и запущен 10 июля 1998 г. В период активной работы СРРБ-2 с августа 1998 г. по апрель 1999 г. был существенно дополнен массив исходных данных, ранее полученных с помощью аппаратуры СРРБ-1

Величины уходящего длинноволнового (вверху) и отраженного коротковолнового (внизу) потоков для исходного пространственного разрешения данных, полученных для дневных орбит СРРБ/Ресурс 19 марта 1999 г. над акваторией Индийского океана.

Выход из строя передатчика КА Ресурс Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь Январь Февраль Март Апрель Наличие Отсутствие данных данных Сравнение с данными CERES невыровненные | выровненные сканы Выход из строя передатчика КА Ресурс Диаграмма наличия данных СРРБ в период проведения эксперимента СРРБ/Ресурс

Радиационный баланс (Вт/м 2 ) Глобальный КВ поток (Вт/м 2 ) Глобальный ДВ поток (Вт/м 2 ) Среднемесячные глобальные величины потоков уходящего длинноволнового отраженного коротковолнового радиационного баланса полученные по данным экспериментов ERBE и СРРБ

ERBS NOAA-9 ERBS NOAA-10 СРРБ Метеор CERES TRMM СРРБ Ресурс ДВ поток (Вт/м 2 ) OLR-NOAA СРЕДНЕМЕСЯЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УХОДЯЩЕГО ДЛИННОВОЛНОВОГО ПОТОКА, УСРЕДНЕННЫЕ ДЛЯ ТРОПИЧЕСКОЙ ЗОНЫ (20 Ю.Ш.- 20 С.Ш.), ПО ДАННЫМ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ERBE, CERES И СРРБ, А ТАКЖЕ ПО ДАННЫМ ВРЕМЕННЫХ СЕРИЙ NOAA-OLR

Состояние проблемы Системы мониторинга и предсказания строятся на основе статистик предшествующих событий с использованием моделей их распределения во времени. Применяются упрощенные модели, основанные на асимптотическом нормальном (гауссовском) приближении, которое характеризуется большим числом данных ситуаций. Типичным в таких моделях является предположение, что статистики всех событий являются одними и теми же для сравнительно длинного периода времени РАДИАЦИОННЫЙ БАЛАНС ЗЕМЛИ: НОВЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДНЫХ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ ИЗ КОСМОСА

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Предлагаемое приближение основано на таком функциональном описании случайных процессов, при котором изменение основных статистических величин во времени характеризуется двумя функциями в пределах заданного интервала времени их изменения. Одна из этих функций характеризует некоторое модельное представление изучаемого случайного процесса (типа диполя, который в случайные моменты времени меняет знак), а вторая описывает приспособление системы к изменяющимся условиям ее окружения. Решая дифференциальные уравнения для основного характеристического функционала той или иной системы, в случае необходимости можно найти все статистические моменты ее эволюции при заданных начальных условиях. Упомянутое выше гауссовское приближение является только частью всех возможных решений эволюционного типа.

Анализируемое явление и используемый набор данных Природные стихийные бедствия (катастрофические наводнения) в Китае летом 1998 г. Данные космических наблюдений СРРБ-2 в августе 1998 г. Данные космических наблюдений CERES со спутника TRMM в июне - августе 1998 г. Все доступные данные метеорологических наблюдений в мае - августе 1998 г.

ЯВЛЕНИЕ ЭЛЬ-НИНЬО/ЮЖНОЕ КОЛЕБАНИЕ (ЭНЮК) Глобальное воздействие аномального явления Эль Ниньо-Южное колебание гг. по данным NOAA-OGP: Прямой ущерб (долл. США) млн. Погибших Искалеченных Пострадавших Вынужденных переселенцев

ОБЛАСТЬ ПОКРЫТИЯ ДАННЫМИ КА TRMM, ПОЛУЧЕННЫХ В ХОДЕ ЭКСПЕРИМЕНТА SCSMEX

АНОМАЛЬНЫЙ ОТКЛИК ГЛОБАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НА СОБЫТИЯ ЭНЮК гг. Катастрофическое наводнение в Китае летом 1998 г. Интенсивные дожди в июне 1998 года по всей территории Китая, особенно в поймах многочисленных притоков больших и малых рек, в частности, реки Янцзы, явились причиной катастрофи- ческих наводнений. Августовский пик выпадения осадков в районе этой реки был вторым по силе за последние 130 лет (после наводнения в 1954 г., когда утонули более 33 тыс. человек). В 1998 г. -более 3 тыс. человек погибли, в основном из-за оползней, обвалов и селей. -Общий ущерб превысил 20 млрд. долл. США. -Более 15 млн. человек остались без крова вследствие разрушения более 5 миллионов домов.

Статистическая модель аномальных режимов циркуляции атмосферы на основе характеристических функционалов для системы земная поверхность-атмосфера Модельное представление процессов разрывного "телеграфного" случайного (а) и "обобщенного телеграфного" (b) «стационарный поток точек » вероятность попадания n точек на интервал (t, t ) времени характеристический функционал статистического описания Уравнение для функционала Аналитическое решение уравнения Интегральное уравнение для функционала Функция распределения Пуассона для событий появления скачков

СРАВНЕНИЕ РЕЖИМОВ ТИПИЧНОГО АПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАТУХАНИЯ И ГАРМОНИЧЕСКИ ЗАТУХАЮЩИХ ДОЖДЕЙ ЛЕТОМ 1998 г. В КИТАЕ Функциональное распределение 15 июня 20 июня 25 июня 30 июня 5 июля 10 июля 15 июля 20 июля 25 июля 30 июля 5 августа = 1, q 0 u = 1/3 = 0.1, q 0 u = 0.02 = 2, q 0 u = 0.5 = q 0 u = 1 = q 0 u = 0.1 = q 0 u = 2 Колебательный процесс установления аномального режима атмосферной циркуляции на рассматриваемой территории Китая летом 1998 г. при: = 1, q 0 u = июня25 июня30 июня5 июля Значения характеристической функции для процесса «а», в применении к моделированию среднемного-летнего сезона дождей в долинах рек Янцзы и Хуайхэ на территории Китая. Приведенные примеры соответствуют разным значениям (вверху) и равным значениям (внизу) параметров сопротивления и жесткости исследуемой системы. 10 июля15 июля 20 июля25 июля 30 июля 5 августа 10 августа15 августа20 августа 25 августа 30 августа

Видимый диапазон (0.55 – 0.65 мкм) ИК-окно (10.5 –12.5 мкм) Отражательная способность (слева) и радиационная температура (справа) на верхней границе атмосферы, полученные по данным каналов видимого и ИК-окон спектра аппаратурой СРРБ на спутнике Ресурс-01/4 17 августа 1998 г.

Яркости отраженного солнечного излучения (слева) и интегрального излучения (справа), полученные со спутника Ресурс-01/4 17 августа 1998 г. Интегральный канал(0.2 – 50 мкм) Коротковолновый канал (0.2 – 4.0 мкм)

Пример совмещения изображений разного пространственного разрешения, синхронно полученных с помощью СРРБ и CERES

Кластер-анализ облачности Средний ярус (высота 2-6 км.) Верхний ярус (высота 5-13 км.) 17 августа 18 августа 19 августа

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ Данные спутниковых наблюдений РБЗ подтверждают реалистичность описания среднемноголетнего и аномального режимов атмосферной циркуляции в данном регионе с помощью предлагаемых моделей. В отличие от типичного режима апериодического затухания сезона дождей в долинах рек Янцзы и Хуайхэ, длящегося обычно с середины июня до середины-конца июля, летом 1998 г. сильные дождевые осадки наблюдались не только в течение этого периода (в период 20 июля имело место возобновление сезона дождей), но и практически всего августа. Разработанные модели функционального описания существенно различных режимов апериодического затухания и гармонических затухающих колебаний позволяют объяснить наблюдаемые явления и физические механизмы их возникновения.