Введение к работе
Актуальность темы. Освоение нефтяных и газовых месторожде-1Й в заполярних районах Тюменской и востока Архангельской обла-гей вызывает расширение производственно-хозяйственной деятель-зсти в этом регионе. Рост промышленного потенциала, вовлечение производственные процессы дополнительных материальных ресурсов эдёт к увеличение зависимости производственной деятельности от яловий внешней среды. Соответственно попристает стоимостное вменение убытков от неблагоприятных природных факторов. Это повычет роль гидрометеорологического обеспечения работ, выполняемых цеоь в условиях сурового климата Заполярья. Потребность п гид-зметинформации растёт по мере развития производительных сил, ^повременно повышается уровень требований к качеству и объёму ідрометеорологического обслуживания. Для повышения эффектипное-I, использоввния отой информации в системах текущего планирована и управления производством, оптимизации учёта гндрометеоро-огических факторов необходимо увеличение как заблаговременное аннных об ожидаемых гидрометусловиях, так и их детализации во ремени и в пространстве. Остаётся весьма актуальной и задача овшіения надёжности прогностической информации.
Работа посвящена разработке методики прогноза крупных Аномалий температуры воздуха на декаду в весенне-осенний период длп рибрежных районов юго-западной части Карского моря. Её актуаль-ость определяется тем, что объектом исследования является один э наиболее важных и сложных параметров погодных условий в Арк-ике - температура воздуха у поверхности земли, которая в эначи-ельной мере опрьделяет ледовую обстановку на трассе Северного орского пути, лимитирует сроки проведения сезонных навигаций и ругих мероприятий, работ на открытом воздухе, определяет усло-ия эксплуатации оборудования и сооружений. Информация об ожида-мых термических условиях, позволяющая обеспечить оптимальную тратегию действий потребителей и минимизировать их затраты и озможный ущерб, особенно важна в период крупных температурных ломалий, когда текущие температуры воздуха наиболее существен-о отличаются от своих средних многолетних значений и этим вно-ят наибольшие коррективы в действующие хозяйственные планы и .оговоры, в характерные сроки и условия работ. При этом наиболее
важными периодами на протяжении года являются весенний и осенний сезоны. На них приходятся начало и завершение перевозок по автозимникам, навигационного завоза грузов морским и речным флотом, эксплуатации грунтовых и накатанных на снегу взлётно-посадочных полос. Весной производится выгрузка значительного количества грузов для геологов и нефтегазодобытчиков с морских судої через припайный лёд. Кроме того, основные кампании в оленеводстве - отёл и забой - также приходятся на весну и осень. Поэтому разработка локального метода прогноза крупных температурных аномалий на средние сроки с суточной детализацией для весеннего и осеннего сезонов является актуальной задачей, имеющей как научное, так и большое практическое значение.
Цель и задачи исследования. Основной целью работы являлась разработка метода прогноза температуры воздуха на декаду по западному району Арктики в период крупных температурных аномалий весной и осенью на основе статистической интерпретации выходных данных гидродинамических прогностических схем с учётом специфик Арктики. Для реализации этой цели необходимо было решить следую щие основные задачи:
-
провести анализ особенностей возникновения крупных аномалий среднесуточной температуры воздуха на указанной территории в эт сезоны в зависимости от условий крупномасштабной атмосферной ци ркуляции средних и высоких широт северного полушария;
-
исследовать роль циркуляционных факторов в формировании рассматриваемых температурных аномалий;
-
выявить наиболее информативные пространственно-временные свя эй параметров термобарических полей атмосферы с этими явлениями
-
разработать и реализовать на ЭВМ статистическую схему прогне за на декаду на основе объективной интерпретации фоновых гидродинамических прогнозов.
Методика исследования. Решение поставленных задач осуществлялось на основании существующих методов анализа данных с испс льаованием накопленного опыта в области прогнозирования элементов погоды на средние сроки.
С целью получения параметров, в сжатом виде отражающих существенные для решаемой задачи особенности полей давления и те» пературы в атмосфере, использованы гармонический анализ и мето,і полиномиальной аппроксимации их значений. Прогностическая MOflej
роилась на основе статистической интерпретации результатов новых гидродинамических прогнозов. Просеивание и выбор предик-ров производились методом пошагового регрессионного анализа, істроенная прогностическая модель представляет собой систему из (льтого числа уравнений множественной линейной регрессии. Полу-жнне прогностические связи, провереїта на зависимо» и независимы материале.
Исходные данные. Материалами Для наследования послужили андае наблюдений полярных станций Малые 1<армакулы, Амдерма, Ха-асавэй, Марресаля, им.М.В.Попова, ТамбеЙ, Тадебяяха, мыс Камен-ый и Новый Порт, взятые иэ таблиц TM-I, архив на магнитных ленах ежедневных полей 1%оо и ^1000 совеРного полушария в узлах егуллрной сетки с шагом 5 X 10 градусов. Кроме того использовались ежедневные карты полей H^qq и Р0 из ежемесячных синоптичес-їих бюллетеьей ГМЦ СССР, каталоги форм и типов атмосферной цир-суляции северного полушария Г.Я.Вангенгейма-А.А.Гирса и А.С.Ру-ушва, каталоги типов атмосферных процессов в Арктике Л.А./інди-юй и А.А.Дмитриева-В.А.гучина-П.А.Сельцера. Все указанные выше материалы в целом охватывают период с 1964 по 1983 годы.
Научная новизна. В итоге выполнения исследования ппервые цля западной Арктики получены следующие результаты:
-
выработаны количественные критерии и выделены с их помощью периоды крупных аномалий температуры воздуха у поверхности земли, значимых в масштабе декады;
-
выделено 3 типа атмосферных процессов, обусловливающих возникновение указанных явлений в весенне-осеиний период;
-
предложено количественное представление региональных особенностей атмосферной циркуляции на основе аппроксимации барических полей ортогональными полиномами третьей степени;
-
установлены значения пространственно-временных корреляционных связей величины и знака крупных температурных аномалий с количественными характеристиками циркуляционных условий, определяющих термическую адвекцию и условия радиационного выхолаживания воздушных масс в рассматриваемом районе;
-
выявлены имеющие прогностическое значение информативные области северного-полушария, установлена пространственно-временная динамика районов со значимой корреляционной связью между геопотенциалом HgQQ и крупными аномалиями температуры обоих знаков;
-
определены оптимальные сочетания предикторов, в совокуп ности обеспечивающих наилучшую множественную корреляцию с преди ктантами в рассматриваемых интервалах заблаговременности по пун ктам прогноза;
-
разработана региональная регрессионная схема прогноза крупных аномалий средней суточной температуры воздуха на декаду с суточной детализацией для весеннего и осеннего сезонов.
Практическая ценность работы. Разработан детализированный во времени и в пространстве декадный прогноз крупных аномалий температуры воздуха для западной Арктики, восполняющий отсутствие такой информации, особенно важной для потребителей весной и осенью. Этот прогностический метод может быть непосредственно V пользован в оперативной работе по гидрометобеспечению. Основные методические положения и результаты, аппробированные или впервь полученные в рамках настоящего исследования, могут быть использованы при разработке аналогичных прогностических схем для других районов. В практике оперативного гидрометобслуживания и пру выполнении оперативно-методических рабог могут быть использовав и некоторые промежуточные результаты, полученные в процессе работы над диссертацией. К ним относятся:
-
данные о режиме возникновения крупных температурных анс малий в рросматриваемом районе;
-
оценки пространственно-временных связей температурных аномалий с параметрами атмосферной циркуляции;
-
описание типовых синоптических ситуаций, обусловливают^ формирование крупных температурных аномалий;
-
аппроксимация метеорологических полей ортогональными kj бическими полиномами;
5) отдельные блоки программного обеспечения.
Внедрение. Схема прогноза прошла оперативные испытания в
весенний и осенний сезоны 1988-1990 гг. в соответствии с плано» испытания и внедрения новых методов гидрометеорологических И Г( лиогеофизических прогнозов Росгидромета, которые показали её хс рошую эффективность. Рассмотрев результаты испытаний Техничесю совет Амдерминского управления по гидрометеорологии принял репн ние о внедрении данного прогноза в оперативную практику в каче< ТВ8 основного для прогноза температуры воздуха на декаду в пері од её крупных аномалий в весенне-осенний период.
Апробация работы. В процессе работы по теме диссертации ос
овные её результаты были опубликованы в 3 статьях, а также не-цнократно докладывались в ДАНИИ на научно-технических семинарах гдела долгосрочных метеорологических прогнозов, на секциях Учё-ого совета, заслушивалась на. объединённом метеорологическом свинаре САНИГМИ им.В.А.Буг&ева,.ТадГУ и Узгидромета. В целом ра-ота была доложена и одобрена в качестве диссертации на секции етеорологии и геофизики Учёного совета ААІІИИ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, яти глав и заключения. Общий объем работы составляет 145 стра-иц, из которых ПО страниц занимает текстовая часть. В диссерта-ии содержится 17 таблиц, 16 рисунков и графиков. Список литера-урных источников включает 102 отечественных и 36 зарубежных из-аний.
