А. И. Усова, Н. И. Колпинов



Скачать 288.19 Kb.
Дата26.07.2014
Размер288.19 Kb.
ТипДокументы

А.И. Усова, Н.И. Колпинов




О результатах испытания метода прогноза видимости

в снежной мгле и метели в условиях Арктики в Северном УГМС
В соответствии с “Планом испытания” Росгидромета на 2001-2002 гг. в пяти прогностических подразделениях Северного УГМС (АМСГ Ямбург, Мыс Каменный, Амдерма, (ЗГМО Воркута - зональная гидрометобсерватория, АМЦ Архангельск) проводились испытания метода прогноза видимости в снежной мгле и метели в условиях Арктики (автор Н.И. Колпинов, АМСГ Ямбург Северного УГМС).

В работе исследованы физические и синоптические условия формирования и эволюции снежной мглы в Ямало-Гыданском географическом регионе, структура приземного слоя воздуха. Впервые в отечественной метеорологии показано, что снежная мгла формируется в результате перемешивания теплого и холодного достаточно влажного воздуха в инверсионном слое при усилении ветра.

Впервые разработаны методика и расчетные методы прогноза видимости в снежной мгле [1, 2]. Получены два прогностических метода: эмпирический для основного прогноза и расчетный для его уточнения с заблаговременностью 2 ч. Методы основаны на совместном использовании схем синоптических процессов и оперативной метеорологической информации о скорости ветра, температуре воздуха, температуре точки росы у Земли.

Для прогноза основным методом применяются эмпирические графики (рис.1). Этот метод прогнозирует видимость по двум предикторам: скорости ветра и температуре воздуха у Земли. Метод используется при наличии приземной инверсии. Он прост в применении, с его помощью можно давать быструю оценку изменений видимости по изменению скорости ветра и температуры, метод также позволяет прогнозировать видимость в метелях. В качестве исходных синоптических материалов при применении метода для составления краткосрочного авиационного прогноза погоды используются прогностические карты приземного поля давления, кольцевые синоптические карты и карты барической топографии (АТ-850, 700, 500 гПа), а также данные погоды метеостанций штормового кольца. Для расчета видимости исходные значения скорости ветра и температуры воздуха интерполируются по синоптическим картам с учетом поля давления и положения атмосферных фронтов.

Расчетный (уточняющий) метод прогноза видимости в снежной мгле (СМ), метелях, морозных дымках (рис. 2) прогнозирует видимость по трем предикторам: скорости ветра, температуре воздуха, дефициту температуры точки росы. Получение исходных данных дефицита температуры точки росы для расчета видимости на основе интерполяции по кольцевой карте погоды затруднено и во многом зависит от качества метеонаблюдений и количества нанесенных станций, поскольку требует определения дефицита с точностью до десятых значений ˚С.

Но в реальных условиях изменения видимости (предиктанта) происходят несколько позже по времени, чем изменения скорости ветра, температуры воздуха, дефицита точки росы (предикторов), поэтому метод используется для составления двухчасовых прогнозов видимости по фактически измеряемым в данном пункте исходным значениям.

Достоинством метода является возможность его применения в условиях недостатка информации.

Разработка метода весьма актуальна как для Северного УГМС, так и для других арктических регионов России, и имеет практическую значимость для оперативной прогностической работы.

На основе метода автором совместно с синоптиком АМСГ Ямбург В.А. Колпиновой разработана прикладная программа Arctic Forecast для расчета видимости в снежной мгле и метели в целях составления оперативных прогнозов погоды для авиации и производственно-хозяйственной деятельности, реализованная на ПЭВМ в среде Windows.

Испытания метода прогноза видимости в снежной мгле и метели проводились в период с января по декабрь 2001 г.

Обобщение результатов испытания по всем прогностическим подразделениям выполнено ведущим синоптиком отдела метпрогнозов Гидрометцентра Архангельского ЦГМС-Р А.И. Усовой.

Испытанию подлежали оба варианта метода.

Методы использовались для прогноза видимости в снежной мгле на АМСГ Ямбург, Мыс Каменный и Амдерма. Так как в Воркуте в период испытания снежная мгла не наблюдалась, а в районе Архангельска данное явление практически отсутствует, (оно характерно лишь для районов Крайнего Севера), то в ЗГМО Воркута и АМЦ Архангельск метод использовался для прогноза видимости в метели. Прогнозы видимости оценивались согласно требованиям ИКАО: допуск ± 200 м при видимости до 700 м и допуск ± 30% от спрогнозированного значения при видимости от 700 м до 10 км.

Отчеты по испытанию составлены всеми прогностическими подразделениями. Наиболее полный отчет представлен АМСГ Ямбург. В отчетах АМСГ Мыс Каменный и Амдерма содержится недостаточно сведений, отсутствуют выводы по испытанию.

Результаты оценки прогнозов даны в табл. 1-7.

При прогнозе видимости в снежной мгле по аэродромам Ямбург, Мыс Каменный и Амдерма метод имеет оправдываемость от 74% до 90%. При этом, по даннмы АМСГ Ямбург (оправдываемость основного варианта метода 84% и уточняющего – 90%). По данным АМСГ мыс Каманный общая оправдываемость прогнозов по указанным вариантам 88%.

Результаты испыттания метода на АМСГ Амдерма не позволяют сделать обоснованное заключение об успешности метода ввиду недостаточного количества выполненных расчетов.

Таблица 1

Оправдываемость прогнозов видимости в снежной мгле и метелях по методу Н.И. Колпинова в различных прогностических подразделениях

Подразделение


Прогнози-руемое явление


Основной метод


Уточняющий метод


Общая оправдываемость



количе-ство

оправды-ваемость, %

количе-ство

оправды-ваемость, %

количе-

ство


оправды-ваемость,%

АМСГ Амдерма

СМ













43

74

АМЦ Архангельск

метель

105

27

126

33

-

-

ЗГМО Воркута


метель













45

79

АМСГ Мыс Каменный


СМ













76

88

АМСГ Ямбург


СМ

605

84

605

90

-

-

При прогнозе видимости в метелях по аэродромам Воркута и Архангельск метод имеет общую оправдываемость соответственно 79% и 50%. При этом в АМЦ Архангельск оправдываемость основного варианта метода – 27% и уточняющего 33% (табл. 1). В ЗГМО Воркута количество расчетов составило 45, что также недостаточно для обоснованного заключения об успешности метода.

На АМСГ Ямбург и в АМЦ Архангельск был проведен анализ оправдываемости методических прогнозов при различных синоптических ситуациях и по различным градациям видимости, а также рассчитаны статистические характеристики качества прогнозов.

По данным АМСГ Ямбург (табл.2 и 3) оба варианта метода прогноза удовлетворяют требованиям ИКАО в синоптических ситуациях: гребень, передняя часть циклона, теплый фронт, фронт окклюзии, холодный фронт. Здесь оправдываемость прогнозов видимости по большинству выделенных градаций для основного варианта более 80%. Оправдываемость прогнозов уменьшается до значений 33-50% при наличии теплого сектора циклона и в тыловой части циклона за быстро движущимися холодными фронтами вследствие разрушения приземной инверсии температуры. В синоптической ситуации, при которой погоду определяет западная периферия антициклона, оправдываемость прогнозов уменьшается в целом до 43%. Это может быть обусловлено влиянием производственных дымов при температуре ниже – 30°С. Оправдываемость прогнозов видимости по уточняющему варианту метода при всех типах синоптических ситуаций несколько выше.

Таблица 2

Оправдываемость основного метода прогноза видимости в снежной мгле и метелях по методу Н.И. Колпинова

при различных синоптических ситуациях на АМСГ Ямбург

Синопти-ческая ситуация

Видимость

Всего

≤ 500 м


>500 м и

≤ 1000 м


> 1000 м и

≤ 2000 м


> 2000 м и

≤ 3000 м


> 3000 м и

≤ 4000 м


> 4000 м


Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Передняя часть циклона

41

73

3

100

27

82

12

75

17

94

59

93

159

85

Теплый сектор

-

-

4

50

1

100

5

80

7

57

15

93

32

78

Тыловая часть циклона

5

100

1

0

3

0

9

33

5

80

63

98

86

86

Теплый фронт

4

100

2

50

-

-

1

100

-

-

5

100

12

92

Фронт окклюзии

3

100

-

-

2

100

8

88

-

-

1

100

14

93

Холодный фронт

3

100

-

-

1

100

-

-

-

-

8

100

12

100

Ложбина

2

100

3

67

6

34

7

71

12

83

71

97

101

89

Гребень

1

0

1

100

7

100

4

100

8

75

107

99

128

97

Западная периферия антициклона

26

35

2

0

3

0

2

0

10

30

18

78

61

43

Всего

85

66

16

56

50

70

48

69

59

73

347

96

605

84

Таблица 3

Оправдываемость уточняющего метода прогноза видимости в снежной мгле и метелях по методу Н.И. Колпинова

при различных синоптических ситуациях на АМСГ Ямбург

Синопти-ческая ситуация

Видимость

Всего

≤ 500 м

>500 м и

≤ 1000 м


> 1000 м и

≤ 2000 м


> 2000 м и

≤ 3000 м


> 3000 м и

≤ 4000 м


> 4000 м


Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Передняя часть циклона

34

91

-

-

27

96

15

80

12

100

71

90

159

91

Теплый сектор

6

50

1

100

5

60

4

75

3

67

13

100

32

78

Тыловая часть циклона

8

63

1

0

2

0

4

25

6

83

65

100

86

88

Теплый фронт

6

100

-

-

-

-

1

100

-

-

5

100

12

100

Фронт окклюзии

4

75

-

-

3

100

3

100

3

100

1

100

14

93

Холодный фронт

3

100

-

-

1

100

-

-

1

100

7

100

12

100

Ложбина

14

36

2

0

1

0

5

40

7

100

72

99

101

84

Гребень

2

50

1

0

6

100

4

100

5

80

110

95

128

94

Западная периферия антициклона

9

78

1

100

7

100

1

100

4

75

39

97

61

93

Всего

86

74

6

34

52

89

37

73

41

90

383

96

605

90

Результаты проведенного испытания на АМСГ Ямбург подтверждают результаты ранее выполненной авторской проверки метода (1998 г.), а также результаты опытного использования метода на данной АМСГ в оперативной работе.

По данным АМЦ Архангельск (табл. 4 и 5) при общих крайне низких оценках прогнозов (27%- общий и 33% - уточняющий методы) оказалось, что оправдываемость прогнозов видимости в градации > 4000 м на холодных фронтах и фронтах окклюзии составила 62-67% у основного метода, а в градациях ≤ 500 м и > 4000 м на холодных фронтах - 78-80% у уточняющего метода. Для других градаций и синоптических ситуаций оправдываемость < 50%.

Таблица 4


Оправдываемость основного метода прогноза видимости в метелях по методу Н.И. Колпинова

при различных синоптических ситуациях в АМЦ Архангельск




Синопти-ческая ситуация

Видимость

Всего


≤ 500 м


>500 м и

≤ 1000 м


> 1000 м и

≤ 2000 м


> 2000 м и

≤ 3000 м


> 3000 м и

≤ 4000 м


> 4000 м


Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Теплый фронт

-

-

-

-

1

0

4

0

14

43

31

32

50

32

Холодный фронт

1

0

-

-

2

50

10

0

4

0

12

62

29

28

Фронт окклюзии

-

-

-

-

-

-

-

-

1

0

3

67

4

50

Тыловая часть циклона

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

22

9

22

9

Всего

1

0

-

-

3

25

14

0

19

32

67

31

105

27

Таблица 5

Оправдываемость уточняющего метода прогноза видимости в метелях по методу Н.И. Колпинова

при различных синоптических ситуациях в АМЦ Архангельск



Синопти-ческая ситуация

Видимость

Всего

≤ 500 м


>500 м и

≤ 1000 м


> 1000 м и

≤ 2000 м


> 2000 м и

≤ 3000 м


> 3000 м и

≤ 4000 м


> 4000 м


Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Количество случаев

Оправдываемость, %

Теплый фронт

6

0

-

-

-

-

4

50

-

-

40

25

50

24

Холодный фронт

5

80

-

-

2

0

2

0

2

100

18

78

29

69

Фронт окклюзии

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

4

25

4

25

Тыловая часть циклона

3

0

3

33

1

0

1

0

2

0

23

35

33

27

Всего

14

29

3

33

3

0

7

29

4

50

85

39

126

33

Статистические характеристики обоих вариантов метода показывают на систематическое занижение значений прогнозируемой видимости в среднем на 200 м (основной метод) и 140 м (уточняющий метод), см. табл. 6.

Таблица 6

Статистические характеристики качества прогнозов видимости

в снежной мгле на АМСГ Ямбург




Статистическая характеристика

Основной метод

Уточняющий метод

Средняя абсолютная ошибка прогноза

480 м

270 м

Средняя квадратическая ошибка прогноза

610 м

380 м

Средняя систематическая ошибка прогноза

-200 м

-140 м

Средние абсолютные ошибки рассматриваемых вариантов составили 610-380 м, а средние систематические ошибки свидетельствуют о занижении видимости на 1460 и 1890 м (табл.7).

Таблица 7

Статистические характеристики качества прогнозов видимости

в метели на АМЦ Архангельск


Статистическая характеристика

Основной метод

Уточняющий метод

Средняя абсолютная ошибка прогноза

610 м

380 м

Средняя систематическая ошибка прогноза

- 1460 м

- 1890 м

Сравнительно низкие показатели успешности прогнозов метелей в Архангельске по данному методу обусловлены тем, что метод разработан для районов Арктики на данных Ямало-Гыданской физико-географической области. Он не пригоден для прогноза метелей в приморских районах северо-запада европейской территории России с климатическими условиями, близкими к условиям морского климата. Метели здесь наблюдаются преимущественно при более высокой влажности и более высоком температурном фоне, что приводит к постоянному занижению расчетной (прогнозируемой) видимости.

Таким образом, испытание показало высокую эффективность метода прогноза видимости в снежной мгле в арктических районах. Метод успешно работает в условиях редкой сети метеостанций, он прост в применении как в графическом, так и в автоматизированном на ПЭВМ видах и позволяет прогнозировать явления на любой срок до 9 ч. Расчет видимости на ПЭВМ с учетом определения исходных данных занимает по продолжительности от 1 до 4 мин.

Уточняющий метод в автоматизированном варианте целесообразно использовать для диагноза условий погоды и составления двухчасовых прогнозов необходимых для посадки воздушных судов в синоптических ситуациях гребня, передней части циклона и при прохождении атмосферных фронтов.

Метод не рекомендуется применять при температуре воздуха у поверхности Земли ниже - 30˚С, потому что при данной температуре значительно возрастают погрешности измерения дефицита температуры точки росы.

Метод целесообразно использовать только при наличии приземной температурной инверсии.

В соответствии с результатами проведенных испытаний, а также учитывая отсутствие других методов прогноза видимости в снежной мгле Техсовет Северного УГМС 26 марта 2002 г. рекомендовал внедрить метод в оперативную работу АМСГ Ямбург и Мыс Каменный в качестве основного.

На АМСГ Амдерма и в ЗГМО Воркута необходимо продолжить испытание в период с октября 2002 г. по март 2003 г.



Нецелесообразно внедрение данного метода в АМЦ Архангельск ввиду неудовлетворительных результатов испытания метода при прогнозе метелей в районе Архангельска, а также по причине практического отсутствия явления снежной мглы в данном районе.

Список литературы


  1. Колпинов Н.И. Снежная мгла и возможности ее прогнозирования в Ямало-Гыданском регионе // Метеорология и гидрология. – 1998. - №6.- С. 29-34.

  2. Колпинов Н.И. К вопросу о механизме образования снежной мглы.// Метеорология и гидрология.- 1998.- №7. – С. 51-59.

Похожие:

А. И. Усова, Н. И. Колпинов iconУсова Дарья Алексеевна
Рождество в нашей большой и дружной семье – это хороший и дружный праздник. Мы радуемся этому дню
А. И. Усова, Н. И. Колпинов iconУрок истории в 9 классе Учитель истории моу лицей №2 Усова Т. В. Ожидаемые учебные результаты
Интерактивная часть (25 мин.) Работа обучающихся по заполнению таблицы с помощью ресурсов сети Интернет
А. И. Усова, Н. И. Колпинов iconПодарочный конверт для денег. Стоимость мк 650-00. Проводит мастер Салаватова Альфия Рафаиловна
Мыловарение. 6 октября (суббота), время с 15-00 до 17-00. Тема: Блочное мыло «асcорти» Цена 500 руб. Проводит Усова Наталья
А. И. Усова, Н. И. Колпинов iconДоклад «Использование результатов литолого-фациальных исследований и битуминозности для оценки нефтегазоносности меловых отложений усть-тымской впадины»
Победители XV международного научного симпозиума им академика М. А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения...
А. И. Усова, Н. И. Колпинов iconОбраз мечты. Техника работы с водорастворимой бумагой. Цена 500 руб. Проводит Усова Наталья
Скрапбукинг. 6 Мая (Воскресенье), время с 11-00 до 13-30. Страничка в альбом. Все материалы входят в стоимость. Цена: 500 рублей....
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org