Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Региональный прогноз приземного давления, ветра и конвективных явлений на Урале

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Региональный прогноз приземного давления, ветра и конвективных явлений на Урале"

Р Г Б ОД

1 з ОЕВ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ШКЛНЕВ Владимир Александрович

РЕГИОНАЛЬНЫЙ ПРОГНОЗ ПРИЗЕМНОГО ДАВЛЕНИЯ, ВЕТРА И КОНВЕКТИВНЫХ ЯВЛЕНИЙ НА УРАЛЕ

11.00.09-мегеорология, климатология, агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ на соискание ученой степени кандидата географических наук

КАЗАНЬ 1995

Работа выполнена на кафедре метеорологии Пермского государственного университета

Официальные оппоненты:

Белов П.Н., доктор физико-математических наук, профессор Хайруллин P.P., кандидат географических наук, доцент

/

Ведущая организация: Уральское Управление по гидрометеорологии и мониторингу природной среды

2-го учебного корпуса на заседании Специализированного Совета К 053.29.15 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата географических наук при Казанском государственном университете по адресу: 420008,Казань, Ленина, 18, университет, географический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. Н.И.Лобачевского Казанского государственного университета

Автореферат разослан "/" 1995г.

Защита состоится " 2" марта 1995 г.в часов в ауд.1512

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат географических наук, доцент

В.И.Мозжерин

Общая характешошка работы

Актуальность исследовании обусловлена тем, что региональные методы прогноза часто не ооеспечивсиот ««^обходимой точности и нуждаются в совершенствовании. Особенно остро стоит такая необходимость для районов со сложными физико-географическими условиями, ввиду того, что распространенные методы прогноза не позволяют учесть своеобразие местных особенностей. Это относится к прогнозу большинства метеоэлементсв и явлений погоды. В частности, прогноз приземного давления, который является основой большинства других методов, успешно осуществляется гидродинамическими методами по полусферным моделям, но получерные прогностические поля не обладают должной детализацией, так как строятся на картах мелкого масштаба. Кроме этого, такие схемы реализуются в крупных прогностических центрах, а на основной сети их не удается использовать. В горных районах ошибки прогноза, как правило больше, чем над равнинной территорией, не улавливаются некоторые характерные для таких районов процессы как регенерация и другие. Различные метеоэлементы, в частности ветер, прогнозируются еще хуже и совсем не прогнозируются опасные явления погоды, связанные с конвекцией, например грозы и град.

В связи с этим, важной задачей является разработка региональных численных оперативных схем прогноза давления, обладающих хорошей детализацией с! шагом сетки не более 150 км, на базе которых возможно прогнозирЬвание других метеорологических элементов.

Цель работы. Определение статистических характеристик перемещения и развития барических образований на Урале; уточнение на их основе синоптических методов прогноза; создание оперативной синоптико-гидродинамической схемы прогноза приземного давления с учетом региональных особенностей Урала; испытание схемы и ее корректировка с возможным использованием ПЭВМ для прогноза; разработка на основе приземного поля давления методов прогноза скорости ветра. Разработка регионального метода прогноза конвективных явлений с возможной реализацией на ПЭВМ.

Научная новизна заключается в том, что региональная схема прогноза приземного давления впервые предложена для района Урала. Даны новые рекомендации по прогнозу перемещения и эволюции барических образований для^рассматриваемого региона. Особое внимание

уделено учету орографии и ее влиянию на развитие и перемещение этих образований. Предложены новые методы прогноза ветра и конвективных явлений.

Практическая значимость. Основные положения, выводы и рекомендации могут быть использованы в прогностических подразделениях Уральского территориального управления Росгидромета:

-при численном краткосрочном прогнозе давления на Урале; -при использовании синоптического метода прогноза перемещений барических образований;

-при построении траекторий перемещения воздушных частиц; -при разработке аналогичных схем прогноза для других регионов со сложной орографией;

-при краткосрочном прогнозе скорости ветра и конвективных явлений в различных оперативных подразделениях Уральского УГМС.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзной конференции по авиационной метеорологии (Москва, 1986), на отчетных научных конференциях ПГУ, на научных семинарах Одесского ГШ, Уральского УГМС. Проведенные испытания метода прогноза конвективных явлений в Уральском управлении Росгидромета показали erq успешность, что позволило рекомендовать это метод в качестве вспомогательного.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Объем работы составляет 123 страницы, в том числе 23 рисунка, 16 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Цервая глава носит обзорный характер. В ней описываются основные подходы, применяемые При краткосрочном прогнозировании погоды: гидродинамические, синоптические, статистические и комплексное, к которым можно отнести физико- статистические, синопти-ко- гидродинамические.

2. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ УРАЛЬСКИХ ГОР ПРИ ПРОГНОЗЕ ПРИЗЕМНОГО БАРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Влияние горных хребтов на поле давления проявляется в изме?, цении характеристик перемещения и эволюции барических образований. В связи с этим при разработке метода прогноза давления гШ

- о -

районов со сложной орографией необходимо исследовать условия перемещения, развития циклонов и антициклонов ( Шкляев 1982). В качестве таких характеристик удобно использовать параметр перемещения (Мерцалов 1970): К - С/У-соэг, где С -скорость перемещения центра барического образования; V -скорость геострофического ветра над его центром на уровне 500 гПа; г -угол отклонения траектории центра у поверхности Земли от направления геострофического ветра, определяемого по направлению потока поверхности 500 гПа (положителен при отклонении траектории центра циклона вправо). Вычисленные и обобщенные значения параметров К и г можно учитывать при составлении прогноза перемещения по правилу ведущего потока путем введения соответствующих поправок к результатам геострофического переноса центров циклонов вдоль изогипс полей Нбоо-

При вычислении этих характеристик учитывались типы траекторий циклонов, их скорость и направление перемещения, а также район прохождения Уральских гор. Вычисленные значения Кит использовались в дальнейшем при реализации синоптико-гидр .динамической модели. Было выяснено, что циклоны, двигающиеся с юга вдоль хребта, большее время находятся под влиянием гор, чем циклоны западного направления, что сказавается на величине угла аномальности. Северо-западные циклоны, также двигаясь вдоль хребта, испытывают его влияние. Оно проявляется в том, что за счет эффекта накопления массы в южной части циклона и, следовательно, роста давления, барическое образование быстро преодолевает горы, мало отклоняясь от потока. Значение К увеличивается над горами в сравнении с Пре-дуральем и Зауральем. Это явление называется "скачком скорости" и обусловлено тем, что при сегментации циклона его центр на наветренной стороне гор быстро заполняется, а на подветренном склоне образуется новый центр. Скорость потока на высотах меняется незначительно, поэтому, например, величина К на изобарической поверхности 500 гПа над горами возрастает в два раза по сравнению с соответствующей величиной в Предуралье (Шкляев 1982).

Помимо общих условий перемещения барических образований, рассматривались различные способы прогноза их эволюции, скорости и направления перемещения. При этом, для прогноза эволюции в качестве предикторов выбиралось ее исходное значение и скорость перемещения барического образования. В целом для горных районов результаты прогноза оказались лучше, чем для равнинной территории, что указывает на необходимость построения эмпирических зависимое-

- о -

тей для отдельных, орографически однородных районов.

По перечисленным характеристикам перемещения барических образований также составапялся прогноз будущего положения. Для этого применялись два метода: по уравнению регрессии и по значениям коэффициентов к и г. Однако, регрессионный метод прогноза оказался неудовлетворительным.

Второй способ прогноза основан на использовании коэффициентов Кит при разных стадиях барических образований и различных характеристик ведущего потока над ними (с хорошо выраженным и без выраженного ведущего потока на высоте 5 км над центром циклона). Методика прогноза может быть представлена следующими этапами (Шкляев, Андрианова 1985):

1. Определение условий перемещения циклона.

2. Уточнение значения коэффициента переноса в зависимости от скорости циклона и стадии его развития.

3. Определение угла аномальности.

4. Построение траектории циклона по значениям КУ^ и Ду. Результаты прогноза перемещений циклонов с использованием

ведущего потока приведены в табл 1.

Таблица 1

Ошибки предвычисления перемещений центров циклонов в районе Уральских гор

1 д к 1 1 |Дг1 Дг 1 Дг/г |

1 1 | 700 | I 1 500 1 1 700 | 500 | | | 1 700 | 500 1 700 1 I 500 1 1 1 700 | 500 | 1 |

| 5.1 7.5 0.16 0.13 10 10 80 70 0.17 0.14 | |

При перемещении циклона по потоку поверхности 500 гПа происходит в основном завышение его скорости на 10 км/ч. В случае, если циклон замедляет свое движение, то величина ошибки близка нулю.

Существуют определенные зависимости движения циклона от эволюции барического образования. Для поверхности 500 гПа при углубляющихся циклонах происходит завышение скорости в среднем на 5 км/ч. При заполняющихся - среднее завышение скорости составляет около 10 км/ ч. При прогнозе перемещения циклонов по потоку на изобарической поверхности 700 гПа отмечается хорошее соответствие

между прогнозируемой скоростью циклона и фактической. Отклонение составило менее 10 км/ч. Величина погрешности указывает на то, что при прогнозе влияние гор учитывается достаточно точно. Значение векторной ошибки не превышает 100 км. Однако следует учитывать, что для многих из рассмотренных прогнозов скорость перемещения была невелика. Относительная векторная ошибка составила не более 17%. Все перечисленное позволяет считать, что такой метод прогноза может быть использован при практической работе синоптика, либо при создании региональных моделей прогноза приземного давления.

3. РЕАЛИЗАЦИЯ СИНОПТИКО-ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОГНОЗА ДАВЛЕНИЯ НА УРАЛЕ

Схема прогноза приземного давления, реализованная для территории Урала, использует 2 регулярные сетки: обычную, с шагом 300 км и учащенную в области прогноза (с шагом 150 км ) размером 17х 13 узлов. Сложность территории в физико-географическом отношении, требует введения новых элементов, корректирующих синоптико-гидродинамическую схему. Для определения траекторий перемещения частиц используется поле переносимых точек (36), с расстоянием между однотипными точками равнымт четырем шагам сетки.

Исходными данными предлагаемой схемы служат поля приземного давления, изаллобарическое поле и поле геопотенциала Н500 в исходный срок (00 час.), а также будущее поле геопотенциала забла-говременностью 24 часа. Последнее может вычисляться по любой прогностической схеме с заблаговременностью 24 часа и более.

Этапы решения задачи могут быть представлены следующей схемой:

1. Обработка приземной информации. Она заключается в определения поправок на суточный ход, вйодимых к значениям барической тенденции, для чего служит формула (Мерцалов 1970):

5Pt - С (b+ g-ДР) + е (гПа/Зчас), (1)

где ДР- Лапласиан приземного давления, гПа/(300 км)2, C,b,e,g-эмпирические коэффициенты. Для учащенной сетки Лапласианы находятся путем интерполяции.

2. Определение типа переносимых точек изаллобарического поля. Для этого осредняются значения изаллобар в узлах сетки в радиусе 1.4d от переносимой точки.

- о -

3. Определение модифицированных характеристик высотного поля (сглаживание поля Ньоо)• Полученное осредненное поле является тем полем, вдоль изолиний которого переносятся выбранные переносимые точки, а также строятся траектории для каждого из узлов области прогноза, при этом учитываются и будущие значения Нёоо-

4. Перенос исходных точек производится одночасовыми шагами по времени с корректировкой. Скорость переноса пропорциональна производным Вх, Ву в дам/600 км, вычисленным по 8 точкам сетки, что позволяет уменьшить влияние ошибок в исходных данных примерно в два раза по сравнению с 4-х точечной схемой, (Шкляев 1977,1979, Шкляев, Зорина 1980).

Если конец одночасового отрезка траектории не совпадает с узлом сетки, то производные определяются путем билинейной интерполяции по значениям Вх, Ву' в четырех ближайших узлах.

Скорость переноса точек траекторий принимается равной рУ, где р -поправочный множитель, зависящий от типа переносимых точек и от физико-географических условий региона; V - скорость геострофического ветра, определяемая по величине сУВ/йп. Для учета рельефа местности коэффициенту р придавались различные значения в зависимости от физико-географических условий района, их средние значения вычислялись во второй главе (Шкляев, Андрианова 1985).

Направление перемещения частиц вычислялось по приращениям координат Дх, Ду за' один час. Полученное направление исправлялось на среднее отклонение от потока, зависимое от типа барических образований. Для учета влияния рьльефа значения поправочных углов менялись (Шкляев 19821.

5. Траектории перекосимых точек использовались для определения пути переноса барических характеристик Бе- и тенденций 5Х, для чего применялась интерполяция по трем ближайшим к узлу векторам.

6. Определение изменения давления за срок прогноза (5Р), которое складывалось из двух составляющих, обусловленных переносом барического поля (5РД) и перемещением изаллобарических очагов (5РТ). В этом случае величина 5Р определялась следующей формулой:

6Р -0.5(5РД + 5РТ);

8

5РД- Рн-Ру; 5РТ- £ 5Рть (2)

1-1

где Рн. Ру -давление в начальной точке траектории и в узле сетки (в конечной точке), 5РТ1 -средняя тенденция на пути переноса тен-

денции Бт. Окончательное будущее поле давления определялось после нахождения изменений 5Р во всех узлах области прогноза.

Для оценки ошибки аппроксимации производных, использовалось уравнение состояния сухого воздуха Р-рИТ. После логарифмирования и дифференцирования его по х или у, получается уравнение, связывающее производные от давления, плотности и температуры воздуха. Вследствие того, что плотность воздуха не измеряется на метеорологических станциях, заменим ее по уравнению состояния через давление и температуру воздуха. Для определения дифференциальных характеристик применяются исследуемые формулы, например, полученные для нерегулярной сетки. Формулы регулярных сеток можно рассматривать как частные случаи. После некоторых преобразований получим уравнение (Шкляев 1979):

<агр}/р -{а!р>/Р --(апЧ/Т (3)

Здесь {а1> -первый элемент матрицы -столбца, т.е. первая производная по х, или у. Индекс вверху означает элемент, по которому находится производная. Учитывая, что исходные данные могут содержать ошибки, запишем это уравнение можно в виде 1 1 1

— Е С1л(Рз- Ро) - — £ С1л(Рл-Ро)--£ СиСЪ-То) +Да (4)

Р Р Т

Параметр Да - суммарная ошибка аппроксимации производных конечными разностями, а Си- весовой множитель, зависимый от формулы вычисления производной. Сгруппировав слагаемые, содержащие суммы получим

Да- ЕС1Г [То(Ра/Тл-Ро/То)/Ро-(Рд-Ро)/Ро+(Т^-То)/То] (5)

Эта величина, найденная по фактическим данным по нерегулярной сетке составила 2.7 Ю-10м.

Величина ошибок аппроксимации определяется числом станций (точек), их расположением, наличием ошибок в исходной информации, влияние которых также исследовалось с помощью предложенного способа. Это позволяет применять предложенный метод для контроля приземной метеорологической информации. В этом случае используется формула (Шкляев, Зорина 1980).

N

(1Г/0х + 01 - £ С11- (Г1-Го)+С1к £к. (б)

1-1

отсюда 01 - С1к £к. а значит ошибка в вычислении производной (в)

прямо пропорциональна весу станции и ошибке в исходной информации. Вес станции (су) зависит от количества данных и их расположения. С увеличением числа станций при прочих равных условиях весовые множители уменьшаются. Увеличение числа станций, например, с четырех до восьми приведет к уменьшению средней по абсолютной величине веса 0.17 до 0.08, а следовательно, и к уменьшению влияния ошибки в исходной информации. (Шкляев .1980).

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ СИНОПТИКО-ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО КРАТКОСРОЧНОГО ПРОГНОЗА ДАВЛЕНИЯ НА УРАЛЕ

Одной из особенностей синоптико-гидродинамической схемы является ее региональность. Это требует предварительного вычисления статистических характеристик перемещения барических образований, изаллобарических очагов, а также их эволюции.

Очевидно, что при подходе к меридиональным горным системам, являющимся серьезным препятствием для движущихся барических образований, их траектории, а также траектории переносимых точек должны быть повернуты на ин.-й угол (Шкляев 1980,1982). В подобных случаях изменяется и скорость движения. Перечисленные характеристики можно отождествлять с параметрами К и г, рассмотренными ранее. В этом случае поправки на рельеф, используемые в синопти-ко-гидродинамической схеме, представляют собой значения этих коэффициентов в узлах сетки, снятые с карт аномальных характеристик перемещения барических образований, постороенных для этой цели (Шкляев 1985).

Был испытан еще один вариант учета рельефа, заключающийся в привлечении данных о средних высотах земной поверхности в узлах регулярной сетки. В этом случае дополнительные скорости, приобретаемые барическими образованиями при пересечении горных хребтов, пропорциональны составляющим градиента средних высот. В результате численных экспериментов был найден оптимальный вариант радиуса осреднения, равный 250 км. Высоты определялись как средневзвешенные величины, а формулы для вычисления дополнительных составляющих скоростей принимали вид: и - - е • (В + . в ' !1Ср)х/1. V - с (Н +В1тср)у/1. где (... )х> (--Оу -означают производные по соотв! гетвующим переменным.

Далее, в процессе испытания схемы был улучшен метод построения траекторий с помощью ЭВМ путем введения поправок на кривизну

изогипс. При анализе построенных траекторий было выявлено, что они отклоняются от направления ведущего потока, причем тем больше, чем больше кривизна изогипс. В этом случае угол отклонения направления траектории от направления потока (ДиО будет пропорционален величине ДН, что нашло отражение в формуле Д« = 2.7 ДН , где ДН - оператор Лапласа, имеющий размерность дам/(300 км)2, Ди< - угол.в градусах, добавляемый.к вычисленному направлению траектории. Данные расчетов убедительно свидетельствуют, что введение поправок на кривизну изолиний существенно повышает точность построения траектории (Калинин, Шкляев 1934).

Для оценки точности предлагаемой прогностической схемы использовались относи!ельные ошибки Е - аЬэ (Дс) /[Е®]. Здесь аЬз (Дс) - средня»; абсолютная ошибка прогноза, а ГЕ^Л - средняя абсолютная изменчивость фактического поля за период прогноза. Всего было рассмотрено шесть вариантов прогностической схемы. Результаты их испытания свидетельствуют о значительном преимуществе варианта, в котором вводились региональные поправки к скорости перемещения и углу отклонения движущейся частицы или барических образований от потока, а траектории исправлялись на угол Да. В этом случае заметно характерное уменьшение относительных ошибок в районе Урала, что объясняется с одной стороны снижением абсолютных ошибок прогноза давления на этой территории, а с другой увеличением фактической изменчивости давления ( знаменатель величины Еу) в условиях сложного рельефа. Наиболее существенное уточнение происходит в Зауралье и в средней части Урала.

Положение барических систем в цело:.! прогнозируется успешно. Улавливаются перестройки, происходящие в барическом поле, хорошо прогнозируется перемещение центров барических образований. Относительная ошибка прогноза составила Еу =0.39. Ошибки прогноза положений центров баричегчих образований невелики, их средние значения составили менее 150 км, причем интенсивность барических образований профилировалась достаточно успешно.. Несколько хуже прогнозировалось положение барических гребней и ложбин. Все перечисленные варианты предложенной прогностической схемы могут быть сравнительно легко реализованы на современных ПЭВМ.

5. ПРОГНОЗ СКОРОСТИ ВЕТРА И КОНВЕКТИВНЫХ ЯВЛЕНИЙ

Методы прогноза ветра должны основываться на учете следующих

факторов: типа барического поля, скоростей ветра на различных высотах пограничного слоя, барического градиента и др. В связи с этим, в качестве предикторов следует выбирать величину барического градиента, скорость ветра в пограничном слое ( на высотах 850, 925 гПа). Следует учитывать, что при неустойчивом состоянии пограничного слоя скорость ветра больше, чем при устойчивом, когда межуровенный обмен ослаблен. В качестве исходных были выбраны уравнения: V - А • ДР/Дп + В + CV', и V - А-ДР/Дп +В. Здесь V -прогнозируемая скорость ветра; А,В,С- эмпирические коэффициенты; ДР/ Дп - барический градиент; V' - скорость ветра на одном из уровней в пограничном слое. Предполагалось, что передача кинетической энергиилот верхних слоев к нижним мо.кет происходить лишь в следующих случаях:

1. Вышележащий слои воздуха обладают большей кинетической энергией по сравнению с приземным слоем.

2. Пограничный слой атмосферы стратифицирован неустойчиво и создаются условия для турбулентного обмена энергией и количеством движения между слоями.

Характер стратификации определялся по среднему градиенту температуры для атмосферы (0.65 град/100 м), а не по сухоадиаба-•тическому, как это делается обычно (Зализняк 1979). В качестве критериев первоначально были приняты следующие разности : ДТв50= 7°; ДТд2Ь - 4°. Коэффициенты уравнений регрессии определялись методом наименьших квадратов. Срок прогноза составлял 12 час.

Проверка полученных уравнений дала следующие результаты. Без разделений на сезоны года для устойчивой атмосферы средняя ошибка составила около 2 м/с. В 15% случаев расхождение между прогнозируемой и фактической скоростью доходила до 3 м/с. Для неустойчивой атмосферы среднее расхождение составило 1-2 м/с. Около 3% случаев отклонение было более 4м/с. Аналогично оценивались прогностические формулы, составленные для различных сезонов. В результате этого был получен набор уравнений, позволяющий успешно прогнозировать скорость ветра.

Для увеличения заблаговременности прогноза испытывалась и другая прогностическая модель. Прогностические уравнения группировались для передней и тыловой части циклонов. Для учета динамики синоптического процесса вводились 3 характеристики изменений барического градиента за 6 часов, предшествующих сроку составления прогноза. В качестве критерия неустойчивости атмосферы были

использованы такие ДТвэо >2° и Yeso >V3; ДТдг5>1° и Vg25>V3. В остальных случаях считалось, что скорость ветра определяется только барическим градиентом. Таким образом была получена еще одна группа уравнений регресии.

Проверка этих уравнений проводилась как для г.Перми, так и для г. Уфы с тем, чтобы оценить возможность применения их для различных регионов Западного Урала. Средние ошибки прогноза большой скорости ветра (более 10м/с) для различных вариантов колебались в пределах от 1.8 до 5 м/с.

В настоящее время создано большой количество методов прогноза явлений, вызванных конвекцией. Среди них большую группу составляют методы прогноза гроз. Разнообразие методов указывает на их недостаточную оправдываемость в различных регионах страны. Помимо этого, в некоторых случаях появляется необходимость в составлении вероятностных прогнозов гроз, что невозможно сделать, используя существующие методы. Существующие способы прогноза гроз учитывают параметры, каким-либо образом влияющие на развитие конвекции. Отбор наиболее оптимальных из них необходимо производить с учетом физико-географических условий территории. В качестве основных количественных параметров были выбраны следующие.

1. Адиабатическая мощность облака, ДН (гПа).

2. Адиабатическая высота вершины облака, Нв (гПа).

3. Температура-на вершине облака, Тв° С.

4. Отклонение кривой состояния от кривой стратификации (Т'-Т) на уровне 500 гПа, (град).

5. Отклонение кривой состояния от кривой стратификации на уровне 700 гПа, (град). I

6. Отклонение кривой состояния от кривой стратификации на уровне -10° С, (Т'-Т)-Ю (гПа).

7. Отклонение кривой состояния от кривой стратификации на уровне -20° С, (т'-т)-го (гПа).

8. Температура на уровне конденсации, Тк (град).

9. Температура точки росы на уровне конденсации, Tdn. (град).

10. Температура точки росы у поверхности Земли, Tda (град).

11. Температура точки росы на уровне 700 гПа, Тв?оо (град).0

12. Температура точки росы на уровне 850 гПа, Tdssc (град)..

13. Температура у поверхности Земли, Т3 (град).

14. Температура на уровне 850 гПа, Teso (град).

15. Высота уровня конденсации, Нк (гПа).

Из перечисленных параметров, после применения методов отбора, было выбрано 4: температура на верхней границе облака, адиабатическая мощность облака, отклонения кривой состояния от кривой стратификации на уровне 500 гПа и на уровне изотермы -20°. По этим параметрам были построены графики (Шкляев 1088;. Их последовательное применение позволяет определять вероятность возникновения грозы и града. Для составления детерминированного прогноза использовались 3 зоны.

1. При Р<40У„ - зона отсутствия конвективных явлений.

При Р =40-75%- зона возможной грозы. 3. При Р>75%- зона

грозы и града.

Предложенный метод сравнивался с методом Н.В.Лебедевой и В.М.Седлецкого (табл.2)

Таблица 2

Результаты оценки методов прогноза гроз и града в г.Перми

1 1 |Метод прогноза | ■ 1 N | | 1 И 1 1 Иа | 1 и2 1 | 1 Из 1

| Н.В.Лебедевой 80 77 80 73 |

| В.М.Седлецкого 80 70 84 68 |

| По диаграммам 1 80 82 86 91 69 | |

В таблице использовались следующие характеристики прогнозов: N -общее число прогнозов; И- общая оправдываемость прогнозов (%)-, Иг- оправдываемость прогноза с грозой (%); Иг- оправдываемость прогноза с градом (%); Из- оправдываемость прогноза без явления

(%).

Полученная оправдываемость прогнозов гроз и града выше, чем по существующим методам, что позволяет рекомендовать его для прогноза конвективных явлений в г.Перми. Удобство метода заключается в его простоте, а надежность подтверждается данными проверки.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации.

1. Разработана и реализована синоптико-гидродинамическая схема краткосрочного прогноза давления на Урале. В ней вводятся региональные поправки к скорости и направлению перемещения барических образований, предложены различные варианты учета рельефа,

- 15 -

кривизны изолиний при построении траекторий частиц.

?. Разработаны региональные методы прогноза скорости ветра. В н'чх в качестве исходных параметров используются величины барических градиентов, скорости ветра на различных высотах пограничного слоя. Полученные уравнения сгруппированы по типам барического поля, исходной эволюции, по сезонам года, что позволяет более качественно прогнозировать опасные скорости ветра.

3. Разработан метод прогноза конвективных явлений на Урале. В качестве предикторов в нем используются 4 параметра конвекции, что делает метод удобным для оперативной работы. Прогноз составляется с помощью диаграмм, по которым можно получать как вероятностное значение наступления или отсутствия явлений (грозы или града), так и детерминированный прогноз.

4. Исследованы условия перемещения барических образований над Уралом, разработан способ прогноза направления и скорости перемещения циклонов, который можно применять в оперативкой работе прогностических подразделений Уральского УГМС.

5. Предложен метод оценки ошибок аппроксимации производных и ошибок в исходных даннных, что позволяет получать оптимальные конечно-разностные схемы, обладающие наименьшей погрешностью.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. К вопросу применения регулярных сеток// Гидрология и метеорология. Перм.ун-т. 1977. Вып.8. С.98-105.

2. Об одном методе оценки ошибок апроксимации производных конечными разностями// Анализ и прогноз метеорологических элементов и речного стока. Вопросы охраны среды. Перм.ун-т. 1979. С.60-67.

3. Шкляев В.А., Зорина Е.Ю. Влияние ошибок исходной информации на точность вычисления метеорологических производных// Вопросы гидрометеорологии Урала и сопредельных территорий. Перм. ун-т. 1980. С.05-71.

4. Учет рельефа в синоптико-гидродинамической схеме краткосрочного прогноза давления// Тезисы докладов на областной отчетной научней конференции (секция географических наук). Перм ун-т. 1980. С.60.

5. Учет влияния Уральских гор при прогнозе давления по си-ноптико- гидродинамической схеме// Закономерности формирования, методы расчетов водных и климатических ресурсов. Перм. ун -т.

1982.

6. Особенности реализации синоптико- гидродинамической схемы для прогноза давления на Урале// Вопросы гидрометеорологии Урала. Перм. ун-т. 1984. С.82-93.

7. Шкляев В.А.. Баева Л.Б. Прогноз интенсивности циклонов на Урале// Гидрометеорологические прогнозы и расчеты. Сб. работ гидрометеорологического центра Уральского УГКС. Л.: Гидрометеоиздат,

1985. Вып. 1(14). С.3-7.

8. Шкляев В. А. Андрианова М.В. Прогноз перемещения циклонов на Урале// Вопросы микро- и мезоклимата, циркуляции и загрязнения атмосферы. Перм. ун-т. 1985. С.25-33.

9. Шкляева Л.С., Шкляев В.А. Прогноз конвективных явлений в аэропортах г.Перми// Всесоюзная конференция по авиационной метеорологии. Тезисы докладов. М. 1986. С.69..

10. Прогноз скорости ветра в аэропортах г.Перми// Всесоюзная конференция по авиационной метеорологии. Тезисы докладов. М.

1986. С.28.

11. Статистический прогноз гроз в Перми// Вопросы мезоклимата, циркуляции и загрязнения атмосферы. Перм. ун-т. 1988. С.68-74.

12. Шкляева Л.С., Шкляев В.А., Имайкина Т.А. Оценка термодинамических условий, влияющих на перемещение циклонов над Уралом// Циркуляция атмосферы и колебания климата. Казане, ун-т. 1989. С.36-42.

13. Вычисление метеорологических производных. Термодинамика атмосферы. Лабораторные работы по динамической метеорологии и методические указания к ним. Перм.'ун-т. 1S88. 24с.

14. Особенности распределения конвективных явлений на Урале/Вопросы прогноза погоды, климата и циркуляции атмосферы. Перм. ун-т. 1990. С.76-86.

Подписано в печать(2Ъ.ОI.Формат 60 х 84-1/16. Печать офсетная. Усл.п<?ч.л. Io/Л,. Тирах 100 экз. Закаэ|5й.

614600. Пермь, ул.Букирева, 15. Тип.ПГУ.