Введение к работе
Актуальность работы. Планировать хозяйственную деятельность во многих отраслях экономики, имеющих длительные, близкие к году, циклы невозможно без соответствующего прогноза с годовой заблаговременностью.
При разработке прогнозов погоды используются три основных подхода: синоптический, гидродинамический и физико-статистический. В последние годы наибольшее развитие получили гидродинамические прогнозы. Разработанные в 70-80-е годы XX века гидродинамические модели позволили повысить эффективность краткосрочных и среднесрочных прогнозов барического поля и погоды. В то же время долгосрочные прогнозы не обеспечивали хороших результатов. Системы гидродинамических уравнений, отражающих фундаментальные физические законы, позволяют эффективно прогнозировать состояние атмосферы на сроки до 5-7 суток. С развитием компьютерной техники и применением при гидродинамических расчётах многопроцессорных супер-ЭВМ точность таких прогнозов повысилась. Но как оказалось на практике даже такое техническое оснащение пока не позволяет значительно увеличить заблаговременность прогнозов погоды. В гидрометеорологическом моделировании используется понятие предела предсказуемости прогнозов, который ограничивается периодом предсказуемости в 2-3 недели. Данные ограничения действуют только на гидродинамические методы прогнозирования. Еще далеко не все факторы формирующие погоду и климат учтены в гидродинамических моделях. Поэтому выводы о предсказуемости атмосферных процессов, сделанные в рамках современного гидродинамического моделирования, неправомерно распространять на другие способы долгосрочных прогнозов.
Цели и задачи диссертационной работы.
Целью данной диссертационной работы является исследование эффектов лунно-солнечных приливов на синоптические процессы; проверка применимости и внедрение способа долгосрочного прогнозирования погоды Сидоренкова Н.С., развитие и адаптация его для выполнения задач Главного гидрометеорологического центра Министерства обороны Российской Федерации (ГГМЦ МО РФ). Для реализации поставленной цели в рамках данной работы решались следующие задачи:
Исследование эволюции синоптических процессов в атлантико-евразиатском и в тихоокеанско-американском секторах северного полушария и определение зависимости форм атмосферной циркуляции от лунно-солнечных приливов и изменений скорости вращения Земли;
Исследование взаимосвязи циркуляции Северного и Южного полушарий на основе типизации атмосферных процессов по методу Б.Л.Дзердзеевского;
Проведение спектрального и статистического анализа вариаций атмосферного давления и температуры воздуха;
Исследование влияния лунных приливов на вариации атмосферного давления;
Испытание способа долгосрочного прогноза температуры воздуха Н.С. Сидоренкова, развитие и адаптация его для практического использования в Главном гидрометеорологическом Центре Министерства обороны Российской Федерации при составлении долгосрочных гидрометеорологических прогнозов для нужд Министерства обороны Российской Федерации;
Разработка и проведение опытных испытаний методики прогноза температуры воздуха на месяц с суточным разрешением и нулевой заблаговременностью.
4 Научная новизна данной работы состоит в следующем:
Выявлены новые связи синоптических процессов с лунно-солнечными приливами и изменениями скорости вращения Земли;
Проанализированы сорокалетние временные ряды метеорологических характеристик с трехчасовой дискретностью и выявлены лунно-солнечные циклы в их изменчивости;
Испытан, развит и адаптирован способ долгосрочного прогноза температуры воздуха Н.С. Сидоренкова для практического использования при составлении долгосрочных гидрометеорологических прогнозов;
Разработана методика прогноза температуры воздуха на месяц с суточным разрешением и нулевой заблаговременностью и проведены ее испытания в Главном гидрометеорологическом центре Министерства обороны Российской Федерации.
Практическая значимость данной работы состоит в обосновании возможности использования способа прогноза температуры воздуха с годовой заблаговременностью. Результаты исследования по теме диссертации используются в Главном гидрометеорологическом Центре Министерства обороны Российской Федерации при составлении долгосрочных прогнозов погоды для нужд Министерства обороны Российской Федерации, получен акт реализации методики прогноза температуры воздуха на месяц.
Личный вклад автора.
Автор принимал непосредственное участие во всех этапах исследований, включая;
Исследование изменения атмосферной циркуляции в атлантико-евразиатском и в тихоокеанско-американском секторах северного полушария;
Проведение сравнительного анализа циркуляции Северного и Южного полушарий на основе типизации Б.Л.Дзердзеевского;
Проведение спектрального анализа вариаций атмосферного давления и температуры;
Исследование взаимосвязи различных атмосферных характеристик с приливными колебаниями скорости вращения Земли;
Проведение ретроспективных и опытных испытаний метода прогноза температуры воздуха с годовой заблаговременностью Н.С. Сидоренкова;
Составление методики прогноза температуры воздуха на месяц с нулевой заблаговременностью и проведение её опытных испытаний в Главном гидрометеорологическом центре Министерства обороны Российской Федерации.
На защиту выносятся следующие основные результаты:
Результаты статистического и спектрального анализа временных рядов метеорологических характеристик;
Выявленные лунно-солнечные циклы в изменчивости метеорологических характеристик;
Результаты испытания, развития и адаптации метода долгосрочного прогноза температуры воздуха Н.С. Сидоренкова;
Методика прогноза температуры воздуха на месяц с суточным разрешением и нулевой заблаговременностью.
Апробация работы.
Результаты диссертации обсуждались в Казанском государственном университете в рамках Всероссийской научной конференции «Современные глобальные и региональные изменения геосистем» (2004, г. Казань), на международной научно-практической конференции «Опыт и проблемы природопользования при реализации президентских
5 программ в центральном Черноземье России» (2005, г. Воронеж), на международной конференции по проблемам гидрометеорологической безопасности «Прогнозирование и адаптация общества к экстремальным климатическим изменениям» (2006, г. Москва), на II конференции молодых учёных национальных гидрометслужб государств-участников СНГ «Новые методы и технологии в гидрометеорологии» (2006, г. Москва), в рамках научно-практической конференции «Десять лет сотрудничества России и Беларуси в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения природной среды и перспективы его дальнейшего развития» (2006, г. Москва), на конференции молодых учёных, посвященной 70-летию дрейфа «СП-1» (2008, г. Москва), на заседании отделения метеорологии и климатологии Московского филиала Русского Географического общества (2009, г. Москва), а также на Всероссийской научной конференции «Изменяющаяся окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований» (2009, г. Казань) и на Научно-практической конференции «Инновации в авиационных комплексах и системах военного назначения» (2009, г. Воронеж).
Достоверность полученных результатов обеспечивается строгостью методов обработки и привлечением наиболее полных и достоверных исходных данных, имеющихся в настоящее время. Проведенный спектральный и статистический анализы продолжительных рядов атмосферных характеристик позволяют получать надежные результаты. Достоверность полученных оценок успешности прогнозов подтверждается сопоставлением методических прогнозов с фактическими данными. Прогнозы по методу Н.С. Сидоренкова оценивались как на ретроспективном (15 лет) так и на оперативном (9 лет) материале. Оперативные испытания методики месячного прогноза температуры воздуха с нулевой заблаговременностью ГГМЦ МО РФ проводились в течение пяти лет по трём пунктам на Европейской территории России.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, две из которых в изданиях рекомендованных ВАК для публикации основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата наук. Перечень публикаций приведен в конце реферата.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем работы 137 страниц, включая 65 рисунков и 24 таблицы. Список литературы содержит 112 наименований.
