Введение к работе
Актуальность. В связи с быстрым развитием и последние годы мезомасштаб-ноГі мстеоролопш н технологии свсрхкраткосрочиого прогнозирования (СКП) мезо-масштабных метеорологических процессов (технологии наукастинга) широко развивается инструментальная основа, которая позволяет осуществлять быстрый обзор и регистрацию метеорологических параметров на больших площадях. Необходимость автоматической обработки данных в реальном масштабе времени с целью осуществления СКП исключает использование полномасштабных численных моделей метеорологического прогнозирования. Актуальность выбранной темы исследования определяется необходимостью внедрения в оперативную практику автоматизированных систем для обработки огромных потоков метеорологической информации от современных информационно-измерительных комплексов, разработки объективных автоматизированных методов для исследования закономерностей динамики мезомас-штйбных облачных образований и связанных с ними опасных метеорологических явлений, а также необходимостью создания специализированных алгоритмов и соответствующего им программного обеспечения для реализации схем и методов текущего (сверхкраткосрочного) пропюшрования мезомасштабных атмосферных процессов.
Цель работы. Цель настоящей работы заключалась в исследовании су
ществующих и разработке новых методов цифровой обработки изображении, полу
чаемых с помощью современных метеорологических информационно-
измерительных комплексов: метеорологических спутников Земли (МПСЗ), радиоло
кационных метеорологических станции (МРЛ), а также в создании алгоритмов и па
кета прикладных прогрпмм дли подюговки указанных изображений как для их инте
рактивного анализа инженером-метеорологом, так и для автоматизированной обра
ботки изображений для целей сверхкраткосрочного прогноза протекания мезомас
штабных метеорологических явлений. Кроме того в цель исследования входило по
строение концепции и создание алгоритмов автоматического анализа и С1СП эволю
ции облачных образований, работающих при наличии измерительных помех в реаль
ном масштабе времени. На фактическом материале, полученном с помощью указан
ных метеорологических информационно-измерительных комплексов (на примере гео
стационарного МИСЇ "Meteosat" - АППМ "Дека-1700" и МРЛ-5 - "Метеоячейка")
произвести апробацию разработанных алгоритмов и программ для различных ти
пов атмосферных процессов и получ <.тъ объективные оценки точности СКП, а также
определить оптимальные численные значения параметров предлагаемых математи
ческих моделей.
Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:
-
Проанализированы общие характеристики технических средств, предназначенных для проведения наблюдений за облачными образованиями.
-
Произведен анализ ряда существующих и разработаны новые математические методы цифровой обработки изображений, составлены алгоритмы и программы их реализации на ПЭВМ, произведена апробация и исследованы результаты применения эгих методов для специализированной обработки снимков облачности, получаемых с МИСЗ в видимом и ПК' диапазонах спектра. Разработаны практические рекомендации но их использованию в опсрагивиоП работе на автономных пунктах приема спутниковой информации.
3) Рассмотрены математические аспекты интерпретации метеорологических
данных, необходимых для анализа и СКП облачных образований (в том числе с при
влечением дополшік'льиоіі априорной информации для повышения устойчивости ре
шаемых систем алгебраических уравнений).
-
Созданы программные средства интерактивного и автоматического выделения положения и формы облачных образований на спутниковых снимках и радиолокационных изображениях,
-
Разработаны алгоритмы и программы объективного анализа динамических .характеристик, описывающих скорость и направление перемещения облачных образований с соответствующей визуализацией процесса.
-
Разработаны алгоритмы и программ! параметризации положения и формы облачных образований, необходимые для СКП эволюции облачных образовании.
-
Разработаны алгоритмы и программы СКП эволюции облачных образовании.
8) С использованием фактических данных получены статистические оценки
точности СКП эволюции облачных образований.
Научная повита. Осуществлена апробация на обширном фактическом материале различных методов цифровой обработки метеорологических снимков и на осноре критического аналша полученных результатов даны практические рекомендации по их использованию при решении задачи анализа и СКП эволюции облачных образований. Разработаны и доведены до готовых программных продуктов алгоритмы параметризации положении и формы облачных образований, а также алгоритмы СКП, работающие в реальном масштабе времени. Создан комплекс программ для исследования особенностей эволюции облачных образований. В дальнейшем предполагается его использование в составе программного обеспечения создаваемой в РГГМИ автоматизированной информационно-измерительной системы оперативного приема, обработки и анализа разнородной метеорологической информации.
Практическая значимость. Созданные программы для ПЭВМ могут быть использованы d существующих її перспективных автоматизированных системах обработки метеорологической информации, полученной с помощью МИС'З и МРЛ. при оперативном мониторинге развития мезошештабньгх облачных об; ізованші и фронтальных зон и стать частью программного обеспечения автоматизированного рабочего места метеоролога.
Предложенная тз данной диссертационной работе численная модель объективного анализа динамики облачных образований и их свсрхкрагкосрсшого прогнозирования внедрена в РГГМИ для проведения научных исследований. Кроме тою. она используется в учебном процессе при преподавании дисциплин "Сверхкраткосрочные і< ггеорологические прогнозы", "Дистанционное зондирование атмосферы" и "Методы зондирования окружающей среды", а также для практического использования в рамках Регионального учебного метеорологического центра
вмо.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на научных семинарах 1995-96 гг. Международного центра по окружающей среде и дистанционному зондированию им. Нансена и Научно-исследовательского центра дистанционного зондирования атмосферы при ГГО им. А.И. Воейкова, на первом Международном научно-техническом семинаре 1996 г. "Обнаружение электрически активных облаков, потенциально молнисопасиых для летательных аппаратов", проходившем в г.Санкт-Петербурге, на итоговых сессиях ученого совета РГГМИ в 1994, 1995, 1996 и 1997 годах, на расширенном научном семинаре кафедры ЭФА РГГМИ.
Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 6 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена па страницах
Похожие диссертации на Анализ и сверхкраткосрочный прогноз эволюции облачных образований на основе цифровой обработки радиолокационных и спутниковых изображений
