Введение к работе
Актуальность исследования определяется:
возрастанием значения информации о вертикальном распределении температуры и влажности воздуха и их прогнозов с различной заблаговременностью по отдельным регионам при планировании полетов, обслуживании авиации и ее применении в народном хозяйстве;
необходимостью дифференцированного учета адвективных и трансформационных изменений температуры и влажности на каждой изобарической поверхности тропосферы для усовершенствования метода их суточного прогноза;
отсутствием численных статистических методов прогноза температуры и влажности воздуха на пентаду, детализированного по дням, на основных изобарических поверхностях тропосферы, ввиду сложности проблемы;
существующим несоответствием между требованиями потребителя и точностью имеющихся в настоящее время синоптических методов среднесрочных прогнозов температуры и влажности воздуха на различных уровнях тропосферы;
недостаточной разработкой математического и программного обеспечения задач прогноза температуры и влажности воздуха при нарушении системы обмена метеорологической информацией и ограничении доступа к средствам связи;
необходимостью применения более эффективного алгоритма для выбора оптимальной структуры регрессионной модели, основанного на принципах теории обучения и самоорганизации.
Данное исследование выполнено в соответствии с темой 49505 плана НИР Воронежского ВВАИУ по заказу метеослужбы Военно-Воздушных Сил.
Цель работы заключалась в разработке регионального физико-статистического прогноза температуры воздуха и дефицита точки росы на пентаду с детализацией по суткам на основных изобарических поверхностях в тропосфере в различные сезоны года для Центральной части Европейской территории Российской Федерации (ЕТ РФ).
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- определены границы географического района ,для кото-
- 4 -рого разрабатывалась прогностическая модель, на основе анализа статистических характеристик вертикального и горизонтального распределения температуры и влажности воздуха;
проведен статистический анализ адвективных, локальных и трансформационных изменений температуры и влажности воздуха в различные сезоны года на стандартных изобарических поверхностях;
разработана модель суточного прогноза температуры воздуха и дефицита точки росы с более полным учетом физических факторов, влияющих на локальные изменения этих метеоэлементов на каждой изобарической поверхности;
разработана модель пентадного прогноза температуры воздуха и дефицита точки росы, основанная на учете метеорологических данных за ряд последовательных сроков только по пункту прогноза;
оценена успешность прогнозов, полученных различными методами на независимом архивном материале;
выработаны предложения и рекомендации по метеорологическому обеспечению авиации при нарушении системы сбора и распространения метеорологической информации.
Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:
определены границы однородного географического района на основе анализа средних межсуточных отклонений температуры воздуха;
получены количественные оценки адвективных, локальных и трансформационных изменений температуры и влажности воздуха для всех сезонов года на стандартных изобарических поверхностях в тропосфере в зависимости от знака адвекции. По этим данным установлены определенные закономерности в зависимости от сезона года и знака адвекции;
разработан метод суточного прогноза с детальным учетом адвективных и трансформационных изменений температуры и влажности воздуха на каждой изобарической поверхности;
впервые получена модель для прогноза температуры и влажности воздуха в тропосфере с заблаговременностью до пяти суток на принципах самоорганизации статистических моделей;
в модели используются данные за ряд последовательных сроков только по пункту прогноза с целью учета собственных
- 5 -тенденций в развитии атмосферных процессов;
- проведена оптимизация метода группового учета аргументов применительно к задаче прогноза температуры и влажности воздуха.
Практическая ценность работы определяется тем, что созданные в процессе ее выполнения программа для ПЭВМ и расчетные номограммы используются в отдельных метеоподразделениях Военно-Воздушных Сил при метеорологическом обеспечении полетов.
Результаты диссертационной работы могут быть использованы при оперативном метеорологическом обеспечении полетов других видов летательных аппаратов.
Результаты работы используются в НИОКР при разработке программно-математического обеспечения инженерно-штурманских расчетов в интересах Вооруженных Сил РФ.
Теоретическая часть исследования используется в учебном процессе в Воронежском ВВАИУ при изучении дисциплин "Физика атмосферы и космического пространства" и "Авиационные прогнозы погоды".
Создавая специализированная база аэрологических данных и разработанное математическое и прикладное программное обеспечение могут широко применяться при решении ряда сходных проблем, касающихся экологического мониторинга состояния воздушной среды и обеспечения прогностической информацией различных потребителей.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Результаты анализа вертикального распределения температуры и влажности воздуха для различных сезонов года над центральной частью Европейской территории Российской Федерации по климатическим данным.
-
Количественные закономерности распределения адвективных, локальных и трансформационных суточных изменений температуры и влажности воздуха в зависимости от высоты изобарической поверхности и сезона года.
-
Метод суточного прогноза температуры и влажности воздуха с учетом их адвективных и трансформационных изменений для основных изобарических поверхностей тропосферы в различные сезоны года.
-
Метод многоуровневого прогноза температуры и влаж-
ности по дням пентады для зимнего и летнего сезонов года.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на IV Всероссийской конференции " Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования " ( Тамбов, 1995 г.), на Российском молодежном научном симпозиуме " Молодежь и проблемы информационного и экологического мониторинга" ( Воронеж, 1996 г.), на Всероссийской конференции "Современная география и окружающая среда" ( Казань, 1996 г.), на итоговой научной конференции Казанского Государственного университета, научных семинарах кафедр "Физика атмосферы и космического пространства" (1994 г.) и "Физика атмосферы и моделирования метеорологических процессов" (1995,1996 гг.) Воронежского ВВАИУ. В полном объеме работа рассматривалась на научно-технических семинарах КГУ и Воронежского ВВАИУ.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 9 научных работах.
- Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и приложений. Общий объем диссертации составляет 175 страниц, работа содержит 41 рисунок и 41 таблицу. Список использованных литературных источников включает 98 наименований.
