Введение к работе
Актуальность темы. Среди комплекса метеорологических величин и явлений, оказывающих существенное влияние на безопасность полетов авиации, особое значение имеет метеорологическая дальность видимости.
По данным ИКАО, наибольшее число авиационных происшествий и предпосылок к ним во всех странах мира, в том числе и в отечественной авиации, обусловлено недостаточной дальностью видимости. С ограниченной видимостью связано порядка 70 % авиационных катастроф, происшедших по метеоусловиям. Влияние видимости в наибольшей степени сказывается на самых ответственных этапах полета - взлете и посадке воздушного судна, когда летчику необходим визуальный контакт с ориентирами взлетно-посадочной полосы (ВПП) или посадочной площадки, в силу чего ему чрезвычайно важно иметь оперативные и точные данные о метеорологической дальности видимости. Поэтому прогноз видимости в этих условиях должен удовлетворять требованиям технологии наукастинг - методики сбора, обработки, передачи и сверхкраткосрочного прогноза метеорологических величин и явлений, влияющих на работу авиации в интервалах от нескольких минут до нескольких часов, иными словами в интервалах времени взлета и посадки летательного аппарата. Задачи такого прогноза могут быть решены только при использовании метеорологических радиолокационных комплексов и систем автоматизированной обработки информации, поскольку мезомасштабные атмосферные возмущения с характерным периодом существования от десятков минут до нескольких часов стандартными метеорологическими измерениями и наблюдениями не обнаруживаются. Следовательно, применение синоптических методов прогноза видимости, без использования данных радиолокационного зондирования при решении данного рода задач нецелесообразно.
Как показывают исследования, оправдываемость используемого ныне радиолокационного метода прогноза видимости в снеге составляет в среднем 65-70. Невысокая оправдываемость объясняется тем, что при составлении прогноза используются только данные радиолокационного зондирования атмосферы, в частности, данные о радиолокационной отражательной способности, которые, однако, не позволяют однозначно судить о видимости в снеге. На значения видимости
существенное влияние оказывают размеры, форма снежинок, их пространственная ориентация и скорость выпадения на землю.
Не существует аналитических соотношений, которые могли бы учесть это влияние, тем более, что форма, размеры и структура, а также ориентация снежинок в пространстве являются случайными. Вместе с тем, имеются исследования, показывающие зависимость выше перечисленных характеристик от таких метеорологических величин, как температура и влажность воздуха, скорость ветра у поверхности земли, толщина облачного слоя. Следовательно, необходим учет этих параметров при построении прогностической модели.
Исходя из изложенного выше, целью диссертационной работы являлось: разработка нового метода прогноза видимости в снеге, позволяющего наряду с интенсивностью снега учитывать влияние на видимость размеров, формы и пространственной ориентации снежинок.
Для достижения цели диссертационной работы были решены следующие частные задачи:
оценено влияние основных параметров пограничного слоя атмосферы на метеорологическую дальность видимости в снеге и с учетом проведенных теоретических исследований осуществлен отбор архивного материала;
выбрана математическая модель для построения прогностических уравнений и проведена ее оптимизация для прогноза видимости в снеге;
определена эффективность полученных прогностических уравнений, проведено их сравнение с существующими способами прогноза;
оценено влияние ошибок измерений предикторов на эффективность прогноза;
исследованы влияние синоптических условий на видимость в снеге и зависимость статистических свойств ошибок прогноза от синоптической обстановки;
разработаны прикладные аспекты применения полученного метода прогноза.
Научная новизна.
1. Разработан метод прогноза метеорологической дальности видимости в снеге при комплексном использовании радиолокационных
данных, данных регистратора дальности видимости и результатов измерения температуры и влажности воздуха, . скорости ветра и вертикальной протяженности облачного слоя, в котором используются но прогностические значения предикторов, а значения их прямых измерений. Разработанный метод отличается тем, что благодаря комплексному использованию перечисленных выше данных осуществляется учет влияния на прогнозируемое значение видимости не только интенсивности снега, но также формы, размеров, и структуры снежинок;
-
Исследовано влияние синоптической обстановки и особенностей физико-географических условий на точность данного метода;
-
Исследованы особенности статистических характеристик ошибок прогноза при использовании разработанного метода в различных синоптических условиях и проанализированы физические явления, вызывающие эти особенности;
-
Исследовано влияние ошибок измерения предикторов на ошибки прогноза видимости при использовании данного метода;
-
Использованы эвристические самоорганизующиеся методы прогноза случайных процессов для получения и оптимизации прогностического полинома дальности видимости.
QpaKTH4^ecKajij^HH0CTb pa6j3Tbi.
Разработан новый метод прогноза видимости в снеге с использованием радиолокационных и синоптических данных, который отличается простотой получения необходимых параметров, обладая при этом высокой оправдываемостью, соответствующей требованиям руководящих документов.
Результаты работы используются:
в практической работе метеоподразделений аэропорта "Воронеж", в/ч 10366 и в/ч 3437 при метеорологическом обеспечении полетов авиации;
в НИР "Методы повышения эффективности проведения радиолокационной разведки погоды";
в учебном процессе при изучении дисциплины "Основы радиолокационной метеорологии".
На^іащитх.р^нр_сятся следующие положения]
-
Метод прогноза метеорологической дальности видимости в снеге, разработанный при комплексном использовании радиолокационных данных, данных регистратора дальности видимости и результатов измерения температуры и влажности воздуха, а также скорости ветра у поверхности земли;
-
Результаты исследования влияния ошибок измерения предикторов на ошибки прогноза метеорологической дальности видимости при использовании разработанного метода;
-
Результаты исследования особенностей статистических характеристик ошибок прогноза при использовании разработанного метода в различных синоптических ситуациях;
-
Методика использования оптимальных алгоритмов группового учета аргументов, основанных на самоорганизации статистических моделей, для решения задач прогноза видимости в снеге.
Апробация работы,. 1
Результаты диссертационной работы докладывались на Российском молодежном научном симпозиуме "Молодежь и проблемы информационного и экологического мониторинга" (Воронеж, март 1996г), на Всероссийской научной конференции "Современная география и окружающая среда" (Казань, сентябрь 1996г) и на семинарах кафедры физики атмосферы и моделирования метеорологических процессов Воронежского ВВАИУ (декабрь 1994-1996гг).
Публикации, По теме диссертационной работы опубликованы 3 печатные работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа изложена на 119 страницах, включает 20 рисунков и 25 таблиц. Список литературы содержит 68 наименований.
