Modeling of systems and processes Modeling of systems and processes Моделирование систем и процессов 2219-0767 90811 10.12737/2219-0767-2024-17-4-67-76 Технические науки Технические науки Investigation of the structure of a tropical cyclone based on the analysis of satellite video data using the method of almost periodic analysis Исследование структуры тропического циклона на основе анализа данных спутникового видеоряда с применением метода почти периодического анализа Парамонов Александр Александрович Paramonov Aleksandr A. paramonov_a_a99@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-8926-3151 Калач Андрей Владимирович Kalach Andrey V. a_kalach@mail.ru

доктор химических наук;

doctor of chemical sciences;

 Кравченко Андрей Сергеевич Kravchenko Andrey Sergeevich kr_and@inbox.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Институт информационных технологий МИРЭА – Российского технологического университета Москва Россия Institute of information technologies of the MIREA – Russian university of technology Moscow Russian Federation Воронежский институт ФСИН России Воронеж Россия Voronezh institute of the federal penitentiary service of Russia Voronezh Russian Federation МИРЭА – Российский технологический университет Россия MIREA – Russian technological university Russian Federation Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования воронежский государственный лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова Воронеж Россия Federal State Budget Educational Institution of Higher Education Voronezh, State University of Forestry and Technologies named after G. F. Morozov Voronezh Russian Federation 27 12 2024 27 12 2024 17 4 67 76 16 11 2024 15 11 2024 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/90811/view

В настоящий момент, актуальными являются исследования по прогнозированию и моделированию чрезвычайных ситуаций и явлений, сопутствующих их возникновению. В качестве причин возникновения опасных ситуаций, являются, в том числе, явления природного характера. Одним из таких явлений является тропический циклон, который способен вызывать штормовые ветра, торнадо и осадки высокой интенсивности. Исследование проводили на примере тропического циклона Милтон, сформировавшемся с 5 октября по 10 октября 2024 года и вызвавшим широкий резонанс общественности. Необходимо отметить, что тропический циклон образовался 5 октября 2024 года в Мексиканском заливе и распался в Атлантическом океане уже 10 октября 2024 года. При этом под основной удар опасного явления попали жители штата Флорида США, причем, основными причинами разрушений и жертв среди населения являлись сопровождающие тайфун торнадо и сильные ветра. Выполнен анализ полной динамики тропического циклона на предмет выявления характерных структурных участков при помощи аппарата почти периодического анализа. Выявлены характерные почти периодические значения зон тропического циклона, а также изложены, на основании подробного анализа, факторы для дальнейшего исследования и возможности улучшения получаемых результатов почти периодического анализа спутниковых данных с тропическими циклонами

At the moment, research on forecasting and modeling of emergencies and the phenomena accompanying their occurrence is relevant. The causes of dangerous situations are, among other things, natural phenomena. One of these phenomena is a tropical cyclone, which is capable of causing gale force winds, tornadoes and high-intensity precipitation. The study was conducted using the example of tropical cyclone Milton, which formed from October 5 to October 10, 2024 and caused a wide public response. It should be noted that a tropical cyclone formed on October 5, 2024 in the Gulf of Mexico and broke up in the Atlantic Ocean on October 10, 2024. At the same time, residents of the US state of Florida fell under the brunt of the dangerous phenomenon, and the main causes of destruction and casualties among the population were the tornadoes accompanying the typhoon and strong winds. The analysis of the full dynamics of a tropical cyclone was performed in order to identify characteristic structural areas using an almost periodic analysis apparatus. The characteristic almost periodic values of tropical cyclone zones are revealed, and, based on a detailed analysis, the factors for further research and the possibility of improving the results obtained from the almost periodic analysis of satellite data with tropical cyclones are outlined

 Почти период анализ данных обработка изображений техносферная безопасность чрезвычайная ситуация стихийные явления тайфуны тропические циклоны Милтон Near period data analysis image processing technosphere safety emergency natural phenomena typhoons tropical cyclones Milton

Peduzzi P., Chatenoux B., Dao H., De Bono A., Herold C., Kossin J. Global trends in tropical cyclone risk // Nat. Clim. Change. – 2012. – №2 (4). – P. 289-294. Peduzzi P., Chatenoux B., Dao H., De Bono A., Herold C., Kossin J. Global trends in tropical cyclone risk // Nat. Clim. Change. – 2012. – №2 (4). – P. 289-294. Miró Ò., Benito-Lozano M., Lopez-Ayala P., Gil V., Lopez-Ayala P., Mueller C., Traveria L., López-Hernández M.de los A., Yufera-Sanchez A., Strebel I., Rodríguez S., Llorens P., Espinosa B., Jacob J., Tost J., Alquézar-Arbé A., Burillo-Putze G. Influence of Meteorological Temperature and Pressure on the Severity of Heart Failure Decompensations // J. gen. intern. med. 2023. V. 38. P. 600-609. https://doi.org/10.1007/s11606-022-07743-7. Miró Ò., Benito-Lozano M., Lopez-Ayala P., Gil V., Lopez-Ayala P., Mueller C., Traveria L., López-Hernández M.de los A., Yufera-Sanchez A., Strebel I., Rodríguez S., Llorens P., Espinosa B., Jacob J., Tost J., Alquézar-Arbé A., Burillo-Putze G. Influence of Meteorological Temperature and Pressure on the Severity of Heart Failure Decompensations // J. gen. intern. med. 2023. V. 38. P. 600-609. https://doi.org/10.1007/s11606-022-07743-7. Varela-Lasheras I. The effects of weather and mobility on respiratory viruses dynamics before and during the COVID-19 pandemic in the USA and Canada // PLOS Digital Health. 2023. V. 2. №. 12. e0000405. https://doi.org/10.1371/journal.pdig.0000405. Varela-Lasheras I. The effects of weather and mobility on respiratory viruses dynamics before and during the COVID-19 pandemic in the USA and Canada // PLOS Digital Health. 2023. V. 2. №. 12. e0000405. https://doi.org/10.1371/journal.pdig.0000405. Baskakov A.G., Krishtal I.A., Uskova N.B. On the spectral analysis of a differential operator with an involution and general boundary conditions // Eurasian Mathematical Journal. 2020. Т. 11. № 2. С. 30-39. https://doi.org/10.32523/2077-9879-2020-11-2-30-39. Baskakov A.G., Krishtal I.A., Uskova N.B. On the spectral analysis of a differential operator with an involution and general boundary conditions // Eurasian Mathematical Journal. 2020. T. 11. № 2. S. 30-39. https://doi.org/10.32523/2077-9879-2020-11-2-30-39. Jin H., Li M., Hopwood G., Hochman Z., Bakar K Sh. Improving early-season wheat yield forecasts driven by probabilistic seasonal climate forecasts // Agricultural and Forest Meteorology, 2022. V. 315. 108832. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2022.108832. Jin H., Li M., Hopwood G., Hochman Z., Bakar K Sh. Improving early-season wheat yield forecasts driven by probabilistic seasonal climate forecasts // Agricultural and Forest Meteorology, 2022. V. 315. 108832. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2022.108832. Brown J.N., Hochman Z., Holzworth D., Horan H. Seasonal climate forecasts provide more definitive and accurate crop yield predictions // Agric. For. Meteorol., 2018. V. 260-261. P. 247-254. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2018.06.001. Brown J.N., Hochman Z., Holzworth D., Horan H. Seasonal climate forecasts provide more definitive and accurate crop yield predictions // Agric. For. Meteorol., 2018. V. 260-261. P. 247-254. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2018.06.001. Cannon A.J. Multivariate quantile mapping bias correction: an N-dimensional probability density function transform for climate model simulations of multiple variables // Clim. Dynam., 2018. V. 50 (1-2). P. 31-49. https://doi.org/10.1007/s00382-017-3580-6. Cannon A.J. Multivariate quantile mapping bias correction: an N-dimensional probability density function transform for climate model simulations of multiple variables // Clim. Dynam., 2018. V. 50 (1-2). P. 31-49. https://doi.org/10.1007/s00382-017-3580-6. Cantelaube P., Terres J.M. Seasonal weather forecasts for crop yield modelling in Europe // Tellus Series A: Dynamic Meteorology and Oceanography. 2005. V. 57 (3). P. 476-487. https://doi.org/10.1111/j.1600-0870.2005.00125.x Cantelaube P., Terres J.M. Seasonal weather forecasts for crop yield modelling in Europe // Tellus Series A: Dynamic Meteorology and Oceanography. 2005. V. 57 (3). P. 476-487. https://doi.org/10.1111/j.1600-0870.2005.00125.x Bauer P., Thorpe A., Brunet G. The quiet revolution of numerical weather prediction // Nature. – 2015. – V. 525 (7567). – P. 47-55. Bauer P., Thorpe A., Brunet G. The quiet revolution of numerical weather prediction // Nature. – 2015. – V. 525 (7567). – P. 47-55. Geiger T., Frieler K., Bresch D. A global historical data set of tropical cyclone exposure (tropical cycloneE-DAT) // Earth Syst Sci Data. – 2018. – V.10. – P. 185-194. Geiger T., Frieler K., Bresch D. A global historical data set of tropical cyclone exposure (tropical cycloneE-DAT) // Earth Syst Sci Data. – 2018. – V.10. – P. 185-194. Chen J.-H., Lin S.-J., Zhou L., Chen X., Rees S., Bender M. Evaluation of tropical cyclone forecasts in the next generation global prediction system // Mon. Weather Rev. – 2019. – 147(9). – P. 3409-3428. Chen J.-H., Lin S.-J., Zhou L., Chen X., Rees S., Bender M. Evaluation of tropical cyclone forecasts in the next generation global prediction system // Mon. Weather Rev. – 2019. – 147(9). – P. 3409-3428. Easterling D.R. , Meehl G.A. , C. Parmesan, S.A. Changnon, T.R. Karl, L.O. Mearns Climate extremes: observations, modeling, and impacts // Science. – 2000. – V. 289 (5487). – P. 2068-2074. Easterling D.R. , Meehl G.A. , C. Parmesan, S.A. Changnon, T.R. Karl, L.O. Mearns Climate extremes: observations, modeling, and impacts // Science. – 2000. – V. 289 (5487). – P. 2068-2074. Волков, Ю. А., Перегудин С. И., Щербакова Н. Л. О численном моделировании в задачах волновой динамики // Специальная техника и технологии транспорта. – 2022. – № 15. – С. 308-317. Volkov, Yu. A., Peregudin S. I., Scherbakova N. L. O chislennom modelirovanii v zadachah volnovoy dinamiki // Special'naya tehnika i tehnologii transporta. – 2022. – № 15. – S. 308-317. Акимов В. А., Бедило М. В., Шишков Ю. А., Иванова Е. О., Ростовцев Д. И., Сериков В. В. Моделирование чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера – Москва: Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России, 2023. – 144 с. – ISBN 978-5-93970-306-2. Akimov V. A., Bedilo M. V., Shishkov Yu. A., Ivanova E. O., Rostovcev D. I., Serikov V. V. Modelirovanie chrezvychaynyh situaciy prirodnogo i tehnogennogo haraktera – Moskva: Vserossiyskiy nauchno-issledovatel'skiy institut po problemam grazhdanskoy oborony i chrezvychaynyh situaciy MChS Rossii, 2023. – 144 s. – ISBN 978-5-93970-306-2. Мизерная А. А., Кобелева Н. Н. Разработка прогнозной математической модели для изучения деформаций зданий и сооружений на языке программирования Python // Интерэкспо Гео-Сибирь. – 2023. – Т. 1, № 1. – С. 224-230. – DOI 10.33764/2618-981X-2023-1-1-224-230. Mizernaya A. A., Kobeleva N. N. Razrabotka prognoznoy matematicheskoy modeli dlya izucheniya deformaciy zdaniy i sooruzheniy na yazyke programmirovaniya Python // Interekspo Geo-Sibir'. – 2023. – T. 1, № 1. – S. 224-230. – DOI 10.33764/2618-981X-2023-1-1-224-230. Драгова Т. А., Булдакова И. А., Горбачев М. М., Лозница С. Ю. Математические модели прогнозирования погоды для авиационных целей: использование методов статистики и численного моделирования для прогнозирования погоды и оптимизации безопасности полетов // Научный аспект. – 2024. – Т. 6, № 4. – С. 730-742. Dragova T. A., Buldakova I. A., Gorbachev M. M., Loznica S. Yu. Matematicheskie modeli prognozirovaniya pogody dlya aviacionnyh celey: ispol'zovanie metodov statistiki i chislennogo modelirovaniya dlya prognozirovaniya pogody i optimizacii bezopasnosti poletov // Nauchnyy aspekt. – 2024. – T. 6, № 4. – S. 730-742. Толстых, М. А. Применение моделей прогноза погоды для моделирования климата // Фундаментальная и прикладная климатология. – 2023. – Т. 9, № 3. – С. 318-329. – DOI 10.21513/2410-8758-2023-3-318-329. Tolstyh, M. A. Primenenie modeley prognoza pogody dlya modelirovaniya klimata // Fundamental'naya i prikladnaya klimatologiya. – 2023. – T. 9, № 3. – S. 318-329. – DOI 10.21513/2410-8758-2023-3-318-329. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024668093 Российская Федерация. «Программа для кадрирования видеоряда» : № 2024666554 : заявл. 16.07.2024 : опубл. 01.08.2024 / А. В. Калач, А. А. Парамонов, Т. Е. Смоленцева, К. А. Кузнецова ; заявитель федеральное казенное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский институт Федеральной службы исполнения наказаний России». Svidetel'stvo o gosudarstvennoy registracii programmy dlya EVM № 2024668093 Rossiyskaya Federaciya. «Programma dlya kadrirovaniya videoryada» : № 2024666554 : zayavl. 16.07.2024 : opubl. 01.08.2024 / A. V. Kalach, A. A. Paramonov, T. E. Smolenceva, K. A. Kuznecova ; zayavitel' federal'noe kazennoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Voronezhskiy institut Federal'noy sluzhby ispolneniya nakazaniy Rossii». Калач А. В., Парамонов А. А. Применение почти-периодического анализа изображений динамики активности циклонов в целях выработки управленческих решений по повышению устойчивости территорий в чрезвычайных ситуациях // Теория и практика повышения устойчивости урбанизированных территорий в чрезвычайных ситуациях : Сборник материалов международного круглого стола (в рамках проведения XV Международного салона средств обеспечения безопасности "Комплексная безопасность-2024"), Конгрессно-выставочный центр "Патриот", г. Кубинка, Московская обл., 30 мая 2024 года. – Москва: Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России, 2024. – С. 106-112. Kalach A. V., Paramonov A. A. Primenenie pochti-periodicheskogo analiza izobrazheniy dinamiki aktivnosti ciklonov v celyah vyrabotki upravlencheskih resheniy po povysheniyu ustoychivosti territoriy v chrezvychaynyh situaciyah // Teoriya i praktika povysheniya ustoychivosti urbanizirovannyh territoriy v chrezvychaynyh situaciyah : Sbornik materialov mezhdunarodnogo kruglogo stola (v ramkah provedeniya XV Mezhdunarodnogo salona sredstv obespecheniya bezopasnosti "Kompleksnaya bezopasnost'-2024"), Kongressno-vystavochnyy centr "Patriot", g. Kubinka, Moskovskaya obl., 30 maya 2024 goda. – Moskva: Vserossiyskiy nauchno-issledovatel'skiy institut po problemam grazhdanskoy oborony i chrezvychaynyh situaciy MChS Rossii, 2024. – S. 106-112. National Oceanic and Atmospheric Administration [Электронный ресурс]. – URL: https://www.noaa.gov/ (дата обращения: 27.10.2024). National Oceanic and Atmospheric Administration [Elektronnyy resurs]. – URL: https://www.noaa.gov/ (data obrascheniya: 27.10.2024).