Введение к работе
Актуальность темы. Несмотря на значительный общий прогресс в научных исследованиях и технологии составления краткосрочного прогноза погоди, требования многочисленных потребителей к точности прогноза осадков, его максимальной детализации в пространстве и времени, постоянно растут. Задача объективизации краткосрочного прогноза количества и продолжительности осадков в холодный период года представляет собой сложную комплексную проблему.
Известны различные подходи к решению проблемы разработки и оперативной реализации методов краткосрочного прогноза осадков: гидродинамического моделирования, синоптике— -гидродинамичвских и синоптико-статистических расчетов' и др. Численные схемы прогноза осадков по гидродинамическим моделям ввиду того, что пока нет полного решения системы дифференциальных уравнений процесса облако- и осадкообразования, дают лишь фоновый прогноз, ошибки которого особенно велики при большом количестве осадков, например, при сильных снегопадах.
Применяемые модели и методы прогноза осадков различаются включением той или иной совокупности физических факторов, определяющих внешнее энергетическое воздействие на процесс осадкообразования, таких как фазовые, радиационные и турбулентные притоки тепла, влияние орографии, морей и океанов, динамическое и тепловое взаимодействие атмосферы с подстилающей поверхностью земли и др. Модели о более развитой физической постановкой процесса осадкообразования и Со*
лее совершенным математическим описанием учитываемых факторов обеспечивают в принципе возможность получения более точного прогноза по сравнению с упрощенными моделями.
В связи с этим является актуальной задача разработки эффективных методов краткосрочного прогноза количества и продолжительности осадков в холодный период года на основе комплексного подхода с использованием математического описания, адекватного процессу осадкообразования в явном или параметрическом представлениях, а также с привлечением дополнительной, ранее не использовавшейся информации, в частности, результатов параметризации водности облаков.
Цель paQpTU состоит в разработке численной схемы краткосрочного прогноза осадков в холодный период года для территории Европы, основанной на использовании более полной, чего не делалось ранее, метеорологической информации, в частности, дополнительного учета вкладов в расчет осадков за счет дивергенции (конвергенции) параметризированных значений водности облаков и ее адвекции. Разработанный метод прогноза основывается на использовании результатов численного прогноза осадков по схеме лаборатории синоптических исследований ЛСИ Р'осгидрометцентра, данных специально созданного для этих целей архшм - численного решения интегралов-слагаемых исходного прогностического уравнения, характеризующих влияние водности облаков, - все вместе с применением методой математической статистики
Целью работы тыкже является получение новых и усовершенствование известных методов прогноза меі'еовеличин. кото-
c>
рые могут использовться в синоптико-гидродинамической схемо прогноза осадков ЛСИ, н также иметь самостоятельное значение.
Методика исследования и исходной материал. Реализация' поставленной -задачи проводилась численными методами решения метеорологических задач, а также с помощью синоптико-гидро--динамических и статистических методов.
Решение интегралов полученного прогностического уравнения для прогноза осадков с учетом результатов параметризации водности облаков производится методом трапеций.
При разработке синоптико -статистического метода прогноза количества осадков по более мелким градациям при сильных и очень сильных снегопадах критериев ОН и СГЯ использовался непараметрический диснриминннтний анализ.
Метод прогноза температуры и влажности воздуха в движущейся воздушной массе при сильных снегопадах получен в результате применения метода группового учета аргументов (МГУА).
Материалом для разработки прогностических методов "На ЭВМ ЕС-1060 послужили поля объективного анализа (ОА) метеовеличин базы данных "SHOT" Росгидрометцентра, карты приземного давления и барической топографии, ежедневные карты фактических полусуточных сумм осадков, фактическая погода для отдельных пунктов (узлов сетки) на Европейской территории России, взятая из дневников погоды, а также специально созданный архив многолетних данных - рассчитываемых термодинамических характеристик атмосферы.
Достоверность результатов диссертации обеспечивается корректной постановкой решенных задач, строгим применением математического аппарата и, главное, проверкой их реальных данных.
Научная новизна и практическая ценность выносимых на защиту основных, впервые полученных результатов:
-
Численнпп схема краткосрочного прогноза количества осадков по территории Европы в холодный период года с учетом параметризации водности облаков.
-
Синоптико-статистический метод краткосрочного прогноза осадков в холодный период года, позволяющий комплексно учитывать прогноз осадков по синоптико-гидродинами-ческой схемо ЛСИ и прогноз осадков, формирующихся в результате дивергенции (конвергенции) ожидаемой водности облаков, а также ее сдвекции.
-
Синоптико-статистический метод детализированного (по многим градациям) краткосрочного прогноза сильных снегопадов (критериев ОЯ и СГЯ), полученный с помощью непараметрического дискриминаннтного анализа.
-
Синоптико-статистический метод краткосрочного прогноза температуры и влажности воздуха у поверхности Земли и в свободной атмосфере при выпадении сильных снегопадов (критериев ОЯ к СГЯ).
Усовершенствованы изложенные'в Руководстве по краткосрочным прогнозам погоды (1986 г.) методы прогноза продолжительности рыладення ойложных и лив левых осадков для холодного периода года путем применения функциональной эависи-
мости в виде уравнения прямой линии, полинома второй степени, гиперболы, степенной и логарифмической функций.
Выявлена эффективность использования разработанных методов прогноза, которая отвечает современным требованиям оперативной практики.
Все полученные методы могут быть использованы в численных схемах краткосрочного прогноза оосадков, а также имеют самостоятельное значение.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на семинарах по синоптическим краткосрочным и среднесрочным прогнозам погоды Росгидрометцентра'(ноябрь 1990-1993 гг.), на П научно-технической конференции ВВВАИУ (Воронеж, 1989 г.), на Ш Всесоюзной конференции по авиационной метеорологии (Суздаль, 1990 г.), на IV Всесоюзной конференции по статистической интерпретации гидродинамических прогнозов (Одесса, 1991 г.), на Ш научно-технической конференции ВВВАИУ (Воронеж, 1992 г.). Отдельные части работы опубликованы в научно-технических статьях, отчетах о НИР, вошли в Методические рекомендации метеоподразделениям авиации Вооруженных Сил России (1992 г.)
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы. Содержание ее изложено на ІЗ& страницах машинописного текста, включая & рисунков и 20 таблиц. Список литературы содержит 313 наименований, в том числе 18 иностранных.
