350 rub
Journal Information-measuring and Control Systems №9 for 2010 г.
Article in number:
Reconstruction of the small-scale surface temperature structure in Alpine area
Authors:
E.V. Kadantsev, E.V. Dmitriev, A.I. Chavro
Abstract:
At present, general circulation models describe very accurately the state of the atmosphere on a global scale. At the same time on the regional scale results obtained in model experiments were not sufficiently realistic. Since the demand of consumers of weather forecasts and climate information about the detailed spatial structure of meteorological fields can not be satisfied by the interpolation approach, the problem of the local interpretation of large-scale prediction, related to a class of ill-posed inverse problems, which received the name of «downscaling problem» in the western publications, arose. In this article we propose a statistical model for solving the inverse problem of recovering the regional structure of the field of average temperature in the Alpine region using predicted large-scale field of this value. The problem is solved by the me-thod best in the mean-square estimation of the desired vector, using a priori information in the form of first and second moments of the predictor and predicted value. Numerical experiments have shown that despite the selection of region of complex topography, large temperature difference in time and space, the model allowed to recover the average temperature in the network of meteorological stations with an accuracy of 1,5°C with the natural variability of 3,2°C. In particular, for the region with the coordinates 9°?12° el, 44°?46,5° nl. it managed to recover about 65% of variability for the fields of average monthly temperature, which is quite acceptable results.
Pages: 60-68
References
  1. Беркович Л. В., Белоусов С. Л., Ткачева Ю. В., Калугина Г. Ю. Оперативный гидродинамический краткосрочный прогноз метеовеличин и характеристик погоды в пунктах // Метеорология и гидрология. 2001. №2. С. 14-26.
  2. Булдовский Г. С. Гидродинамический прогноз ветра по Москве и результаты его испытания // Информационный сборник. 2000. № 26. С. 8-17.
  3. Веселова Г. К., Беркович Л. В. О результатах испытания гидродинамического прогноза облачности по Москве на срок до 42 ч. // Информационный сборник. 2000. №26. С. 18-22.
  4. Дмитриев Е. В. Оценка среднемесячных аномалий регионального поля приземной температуры по осредненным характеристикам глобального поля // Метеорология и гидрология. 2000. №10. С. 25-36.
  5. Дмитриев Е. В., Чавро А. И. Восстановление детальной структуры регионального геофизического поля в Москве // Наукоемкие технологии. 2003. Т.4. №6. С. 41-49.
  6. Лоэв М. Теория вероятностей. М.: ИЛ. 1962. С. 720.
  7. Пытьев Ю. П. Математические методы интерпретации эксперимента. М.: Высшая школа. 1989.
  8. Пытьев Ю. П. Математические методы анализа и интерпретации эксперимента. М.: Изд-во МГУ. 1990.
  9. Румшинский Л. З.Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука. 1971. С. 192.
  10. Тихонов А. Н., Арсенин В. П. Методы решения некоторых задач. М.: Наука. 1986. С. 288.
  11. Успенский А. В. Обратные задачи математической физики - анализ и планирование экспериментов / В кн.: Математические методы планирования эксперимента. Новосибирск: Наука. 1981. С. 199-242.
  12. Чавро А. И., Дмитриев Е. В. Статистическая модель восстановления региональной структуры геофизических полей // Метеорология и гидрология. 2002. №6. С. 39-49.
  13. Чавро А. И., Дымников В. П. Методы математической статистики в задачах физики атмосферы. Курс лекций. М.: ИВМ РАН. 2000.
  14. Чавро А. И. О возможности восстановления среднемесячных значений поля Н500 по некоторым функционалам этого поля // Метеорология и гидрология. 1998. №1. С. 46-54.
  15. Cressman G. P. An Operational Objective Analysis System // Monthly Weather Review. 1987. С. 367-374.
  16. Draper N., Smith H. Applied Regression Analysis, Second Edition. John Wiley and Sons, Inc. 1981. С. 307-312.
  17. Kim J.-W., Chang J.-T., Baker N. L. and Gates W. L. The climate inversion problem: Determination of the relation between local and large-scale climate. Climate Research Institute and Department of Atmospheric sciences. Oregon State University. Report No. 22. 1981.
  18. Storch H., Zorita E. and Cubasch V. Downscaling of global climate change estimates to regional scales: An application to Iberian rainfall in wintertime. Max Planck Institut für Meteorologie. Hamburg. Germany. Report No. 64. 1991.