Приложение А (рекомендуемое). Расчет скорости ветра и региональные модели атмосферной циркуляции

Приложение А
(рекомендуемое)

Расчет скорости ветра и региональные модели атмосферной циркуляции

А.1 Расчет скорости ветра

А.1.1 Скорость ветра при длине разгона менее 100 км допускается определять по данным наблюдений на береговых станциях.

А.1.2 Скорость ветра над акваторией большой протяженности при длине разгона более 100 км следует определять по формулам (А.1)-(А.2), используя как исходную информацию синоптические карты.

А.1.3 Скорость ветра , м/с, над водной поверхностью на горизонте Z = 10 м с осреднением 10 мин следует определять по градиенту атмосферного давления и вычислять по формуле

, (А.1)

где - коэффициент трения, определяемый по А.1.9;

- скорость градиентного ветра, м/с.

А.1.4 Скорость градиентного ветра , м/с, при изобарах, проведенных на синоптических картах со стандартным "шагом" атмосферного давления р = 5 гПа, допускается вычислять по формулам

, (А.2)

(А.3)

где r - радиус кривизны изобар, м;

- параметр Кориолиса, ;

- скорость геострофического ветра, м/с;

;

;

- угловая скорость вращения Земли;

- широта в градусах.

При циклонах принимается r < 0, при антициклонах r > 0.

А.1.5 Скорость геострофического ветра , м/с, при стандартном "шаге" атмосферного давления гПа допускается определять, используя данные синоптических карт при изобарах, близких к прямолинейным (на границе циклона или антициклона), по формуле

, (А.4)

где - расстояние между изобарами, м;

.

А.1.6 Максимальную скорость градиентного ветра в антициклоне (r > 0) допускается определять по формуле

, при (A.5)

А.1.7 "Критическое" значение радиуса кривизны изобар в антициклоне rcr допускается вычислять по формуле

(А.6)

Если , то для расчета ветра в антициклоне следует использовать формулы (А.2) и (А.3).

А.1.8 Направление градиентного ветра в Северном полушарии необходимо принимать совпадающим с направлением изобар: в циклонах - против часовой стрелки, в антициклонах - по часовой стрелке. В Южном полушарии необходимо использовать противоположные направления.

А.1.9 Коэффициент трения в формуле (А.1) допускается определять по данным таблицы А.1 при использовании значений скорости градиентного ветра , м/с, вычисленной по формулам (А.2), (А.3) и разницы температур воздуха и воды , °С, для широт .

Таблица А.1 - Определение коэффициента трения

, °С	Значения коэффициента трения при , м/с
	10	15	20	25	30	35	40
-3	1,03	0,94	0,86	0,80	0,75	0,72	0,68
-2	0,94	0,86	0,78	0,73	0,68	0,66	0,62
-1	0,85	0,77	0,71	0,66	0,62	0,59	0,56
0	0,76	0,69	0,63	0,59	0,55	0,53	0,50

А.1.10 Направление ветра на горизонте z = 10 м определяется по углу поворота ветра от направления градиентного ветра в сторону низкого давления; при этом для разницы температур воздуха и воды = минус 2°C; минус 1°С; 0, допускается принимать углы поворота ; 10°; 20°, соответственно.

А.2 Региональные модели атмосферной циркуляции

А.2.1 При расчете скорости и направления ветра для акваторий с пространственными масштабами более 100 км рекомендуется использовать мезомасштабные региональные модели атмосферы.

А.2.2 Используемая численная региональная модель атмосферы должна обеспечивать численное решение системы уравнений термо- и гидродинамики с использованием начальных и граничных условий. В общем виде систему уравнений можно выписать в виде:

, (A.7)

, (A.8)

, (A.9)

, (A.10)

где уравнение (А.7) расписывается для трех компонент скорости ветра , м/с,

p - давление, Па;

Т - температура воздуха, К;

- плотность, ;

;

Q - удельная влажность;

;

;

R - универсальная газовая постоянная.

Адвективные члены adv в уравнении (А.7) расписываются как для трех направлений (x, y, z) для соответствующих компонент скорости ветра (u, v, w). C, Е - члены, описывающие конденсацию и испарение. При гидростатическом приближении уравнение (А.7) для вертикальной координаты z записывается в виде

(А.11)

А.2.3 В качестве начальных и граничных условий используются сведения из Мировых центров данных (массивы глобального реанализа), либо, если моделирование проводится методом вложенных сеток, данные с более грубым пространственным разрешением.

А.2.4 Пространственное разрешение численной модели должно выбираться с учетом аэрографических особенностей акватории. При достаточном обосновании допускается производить расчеты с шагом до 30 км. При выбранном разрешении выше 20 км допускается использование гидростатических региональных моделей атмосферы. При разрешении менее 20 км, а также в северных широтах, в зонах наличия ледников, необходимо использование негидростатических моделей атмосферы.

А.2.5 Граница области расчета характеристик скорости и направления ветра по региональной модели атмосферы должна быть максимально удалена от исследуемой акватории.

А.2.6 Шаг по времени должен составлять не более 6 ч.

А.2.7 Использованию модели должен предшествовать этап верификации в рамках сравнительного натурного эксперимента. Верификация должна производиться по данным c метеостанций, либо по данным, полученным в ходе проведения изыскательских работ.