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.