Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Восстановление и прогноз метеорологических полей в области циклона по вихревой структуре облачности на спутниковых фотоснимках

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Восстановление и прогноз метеорологических полей в области циклона по вихревой структуре облачности на спутниковых фотоснимках"

Г » "

гб van № .

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА РОССИИ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУГМЯ'ДЙ СРЕДЫ

ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДDBAТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

На правах ругаэписи. УДК 551.607.302

ЛУБЕНЦОВ Александр Витальевич

ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ПРОГНОЗ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В ОБЛАСТИ ЦИКЛОНА ПО ВИХРЕВОЙ СТРУКТУРЕ ОБЛАЧНОСТИ НА ¡СПУТНИКОВЫХ ФОТОСНИМКАХ

Специальность - 11.00.09 - метеорология, климатология,

агрометеорология.

Автореферат диооертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Воронежском Высшем Военном Авиационно; Инженерном Училище.

Научный руководитель; кандидат географических наук,

доцент Коаальчук В.К.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук А.Б.Успенский

кандидат географических наук

Н.А.Карецкий

Ведущая организация: в/ч 75354

Защита диссертации состоится 28 сентября 1993 г. в 14.-С на васеданин Специализированного совета К 024.05.02 в Гидроме теорологическом научно-исследовательском центре Российской Р*. дерации по адресу;123242,Москва, Б.Предтеченокий пер., д.9-1£ О диссертацией можно оанакомгться в библиотеке Гщроыет( орологического научно-исследовательского центра ГО.

Автореферат разослан "_" _ 1993 г.

Ученый секретарь специализированной; совета

кандидат географ, наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В оперативной практике метеорологического обеспечения ¡тро встал вопрос о более полном, своевременном и ряциончль-м использовании всей информации, получаемой с МИПЗ.Уто обус-вило, наряду с развитием традиционных качественных методов дуального анализа информации со спутников, появление и регае-е задач по автоматизированному анализу спутниковой информа-и в режиме реального времени. Представляется принципиально зможным получение статистических зависимостей между прост-нственной структурой облачности и полями таких метеовеличин к температура, влажность, давление, ветер, осадки.

В связи с этим целью диссертационной работы является: разработка способов использования ЭВМ для анализа вихрей структуры облачности на спутниковых фотоснимках в интерак-вном режиме;

исследование физико-статистических зависимостей между па-меграми облачного вихря циклона и характеристиками метеоро-гических полей;

восстановление и прогноз метеорологических полей в облас-циклона по снимкам облачности с МИСЗ;

прогноз направления и скорости перемещения циклонов с пользованием спутникорнх снимков;

анализ и оценка полученных результатов; разработка и внедрение в оперативную практику пакета неладных программ к ПЭВМ для использования предложенных спо-5ов.

Научная новизна проведенных исследований обеспечивается гд/тощим:

разработаны способы использования ЭВМ для идентификации циклонических облачных систем в интерактивном режиме;

учитывается влияние сезонных колюаний количества солнечной радиации на эволюцию барических образований;

разраи/ганы методики автоматизированного восстановления метеорологических полей ь области циклона;

при восстановлении барических полей по спутниковым снимкам для их сглаживания использованы методы сплайн-интерполяции на основе прогноза параметров вихревой структуры облачности разработан прогноз метеорологических полей;

предложены спосооы автоматизированного прогноза перемещения циклонических образований;

создан гакет прикладных программ, позволяющий на ПЭВМ более объективно анализировать спутниковые фотоснимки и исполь-вовать полученные результаты в оперативной практике.

Практическая направлена :ть и актуальность данной работы выражается « том, что:

существующие в настоящее время способы автоматизированного анализа спутниковых снимков требуют улучшения визуальногс качестве изображений и совершенствования процедур о целью извлечения из них метеорологической информации;

разработанные в диссертации и оформленные в макет прикладных 1 ограмм способы восстановления и прогноза ме теорологи-ческих полей существенно повысят объективность и эф^ектиьносп анализа спутниковых фотоснимков над слабоосвещенными в метеорологическом отношении районами, что позволит улучшить качество метеообеспечения как Гражданской авиации, так и авиации В«. России;

предлогаемый пакет программ работает со снимками в стан-

- Б -

этах ВМС), имеет удобный пользовательский интерфейс и может гь использован при организации интерактивного режима в под*-зтеме обработки спутниковой информации комплексной автомати-рованной системы метеорологического обеспечения. На защиту рнносятся следующее положения: параметры вихревой структуры облачности ' на спутников»? госнимках содержат ит}юрмацк!о о нолях метеорологических яле итов в об пасти циклона;

закономерности в эволюционном изменении п^чм^троц вихрей структуры облачности позволяют разработать способы их ->гноза;

возможность использования ЭВМ для анализа вихревой отрук-рн облачности, восстановления и прогноза метеорологических пей в области циклона в интерактивном режиме. Апробация работы.

Ход исследований и получаемые результаты докладывались на динарах кафедры "Навягационно-гидрог|>,чфического и идаомете-алогического обеспечения" метеорологического факультета Во-нежского ВВЛИУ в 1990-19УЗ г.г,, на семинарах в Гидромет-нтре СССР и Гидрометцентре России в октябре 1УУ1 года и в нтпбре 199Й года. Предварительные результаты докладывались IV Всесоюзной конференции по статистической интерпретации продинамических прогнозов, проходившей в 1991 году в Одеос-м Гидрометинотитуте. Проблемы практического применения ре-лътатоп исследования обсуждались на семинарах в в/ч У53М в гябре 1991 года и в сентябре 1992 года. Отдельные аспекты едставляемых исследований опубликованы в 3-печатных работах течении 1990-1993 г.г.

- ь -

Структура и объем работы.

Диссертация состоит иа введения, трек глав, заключения приложения. Объем работы составляет 104 страницы, содержит таблицы и 1И рисунков. Список литературных источников ьключс

о

91 наименование.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности ьынолненной р боты, показана ее научная и практическая ценность, кратко и ложено содержание каждой главы.

В первой главе рассмотрены проблемы визуального и нвто(. тиаирюванного анализа спутниковых фотоснимков., сущеотвуюи способы их интерпретации, 'проанализировано качество иолучаек* метеоинформации, Осноьным способом получения метео|Юлог ческой информации по изображениям облачности на спутниковых снимках традицией является их качественная интерпретация синоптиком-дешифратор Космические снимки облачности находят все более ыирон применение в оперативней работе метеорологических подраздел ний. Особую ценность спутниковая информация представляет в р ионах, малоосвещеиных метеорологическими данными, где труд) предвидеть реькие иамннения погоды лить о помощью азросинот чеокого матнрпааа. Использование этой информации совместно: данными нааемных наблюдении оклеивает неоценимую помощь в с наруженни циклонов, фронтон , в проведении аналиаа развития облачных систем, составлении прогноаов синоптического полол ния, осадков, резких изменений чч-мнйратуры, а также мтормоь предупреждений об опасных и стихийных явлениях погоды.

Однако, большинство рассмотренных в работе способов, пра-ил и методик, объедин ни рядом существенных недостатков.

1. Почти в каждом из них заложена большая доля субъекти-изма. Получение многих параметров, по данным ИПЗ, их оценка,-1напиа и интерпретация зависят от опыта и квалификации синоп-ика.

2. Большинство способов, используемых в оперативной лрак-ике. реализуются вручную, что увеличивает вероятность ошибки

отнимает значительную часть времени.

3. Многие методы доступны для реализации только в круп-нх, хорошо оснащенных метеоцентрах, т.к. требуют специапьной ппаратурн приема и обработки информации.

В настоящее время все большее значение приобретают коли-ественные способы интерпретации с использованием машинных ме-одов обработки спутниковых изображений в режиме реального ремени.

При машинном распознавании природных объектов важное ?на-ение имеет совместное использование их спектров и данных об вменении яркости со временем. Эффективность анализа изоорлже ий повышается, кроме того, при использовании машинных методов кцентирования контрастов, построения изображений в условных ветах, а также изображений, характеризующих отношения полей ркости 1.а двух длинах волн, или композицию подобных изображе-ий.

Анализ спутниковых фотоснимков показал, что викреная* груктура облачности, свойственная циклоническим образованиям, вляетия результатом физических процессов, происходящих в ат-зефере и подчиняющихся ее законам.

Известно, что каждый облачный вихрь проходит определенный

■жизненный цикл, тесно связанный с эволюцией соответствующее ему циклона. Различным стадиям развития циклона соответствуе вполне определенная форма облачной спирали вихря.

Но данным ряда авторов до 80% облачных систем всех внет ропических циклонов идентифицируются логарифмическими спирали ! ми. В этом случае но выражению

Р - а екь , (1)

где k - ctg ö; р - модуль радиуса-вектора; О ~ полярный уго.п; t« - угол закрученности спирали; а - расстояние от конвергентной точ ки до пересечения с кривой, отсчиты ваемое на полярной оси, ориентире ванной на восток; строится семейство логарифмических кривых для идентификавд вихревой структуры облачности (Рис.1).

На рисунке схематично показано наложение логарифмическо спирали на облачный вихрь и параметры, которые при этом опре делаются для объективной характеристики облачной системы.

Как показали ранее проведенные исследования, ис-пользу вихревую структуру облачности, можно восстановить барически поля у земной поверхности и в свободной атмосфере ь облает циклона, скорость и направление его перемещения, оценить :зьп люцию областей пониженного давления. Анализ результатов пока аап, что между рассчитанными и фактическими полями существуе определенная связь, Средний коэффициент корреляции м<тацу фнк тическим и восстановленным элементами составил и.н;\ средня

Рио. 1.

Параметры логарифмической кривой, вписанной в об лачный вихрь,

относительная ошибка восстановления - ü.VSá и средняя абсолют пая ошибка - 6-9 дам для уровня &0U rila.

Во второй главе игложени методика исследовании, а такж некоторые п[)оолемы, связанные с компьютерным анализом сиутни ковых снимков, анализом используемого архивного материала его обработкой.

В настоящее время в крупных гидрометцентрах существую системы, позволяющие в той или иной степени обрабатывать анализировать спутниковые снимки, выведенные на экраны компь ют ера. Это и W1PS (ГДР- Румыния), и Дигисат (.ГДР-Румыния-илова кия), ВЭФАКС* (Польша) и др. Однако, только Дигисат имеет коми лект программ для получения простейших метеоданных: высот верхней границы облачности,степени пасмурности и прогноз эво люции облачных систем на 1-2 часа. В диссертационной работ предпринята попытка разработать программу, позволяющую полу чать изображение облачного вихря на экране компьютера, опреде лять его параметры и по ним восстанавливать различные метеопо ля в области циклона.

Информация метеорологических спутников поаьоляет просле ¡кивать эволюцию облачных систем атмосферных фронтов и циклоно не только над материками, но и над океанами. Имея информацию конфигурации облачной системы фронга или циклона представляет ся возможным очертить границы этой облачной системы на прог нсстической карте, выведенной на экран, получить поли данлени и положение фронта у поверхности Мемли. При ьуом можно учео.т воаможные «вменения контуров и структуры облачной системы зависимости от дингимки синоптических процессов.

Интерактивные процедуры интерпретации спутниковых иэоора

гений основаны на выделении в диалоговом режиме Фрагментов '■путникового изображения заранее фиксированных размеров, ха-»яктррияующихоя ГЮ.ЧРР ИЛИ МРНРе однородной Т'НУТП-'ННСЙ структу-юй. Для ятого необходима аффективная система признакоь, обла-[ающих высокими информативными свойствами и использование про-(едур теории распознавания образов.

В целях более аффективного анализа изображений облачных юлей было решено для повышения контраста анализируемого изоб->ажения перейти от полутонового изображения к бинарному (двухцветному) и использовать априорную информацию о циклонических (блачных вихрях - спиралеобразный характер их облачности.

Самая сложная задача - классификация облачных массивов, [ля ее решения была разработана программа, предусматривающая аделение на экране дисплея контура циклонического вихря с ха-»актерными точками облачной спирали: конвергентной и смены жака ее кривизны (окончания) . Затем, из заложенного в ЯВМ ¡емейства логарифмических спиралей, путем последовательного их [еребора, выбирается та, которая лучше всего ьписываэтся в дыбленный контур с характерными точками.

Таким образом в интерактивном режиме происходит ввод ¡путниковых снимков, их предварительный анализ и получение па->аметров облачных вихрей на ЭВМ.

Определенная форма облачной системы вихря соответствует конкретной стадии развития циклона. Это зависимость отражает 1зменение отношений между формой и содержанием системы: "об-1ачннй вихрь - барическое поле циклона", между его качественными и количественными характеристиками.

В основу методики восстановления барического поля по :путниковнм изображениям облачности, положено существование

- t'¿ -

корреляционной связи между характеристиками оарического ноля и параметрами вихревой структура облачности.

Физический смысл этил зависимостей очевиден, так как форма барического ре.иьм!« янляется одним из главных факторов, приводящих к форми[южним и увичтции различных облачных систем.

Определение статистических иаьисимостнй м^жду характеристиками метеорологических молей и параметрами облачного вихря производилось достаточно универсальным методом множественной регрессии.

Одним из самых важных факторов, определяющих успех применения методов анщхжсимации зависимостей является правильный ныоор класса функций и наиболее естественное упорядочение их сложности. Для описания метеорологических процессов испольаовапась полиномиальная зависимость (уравнение 2).

к и

dH - ао + £4iXj + Eajjxjx* + ..» (2)

и

где "dH" - искомое значение метеорологической величины; "Xj¿" - параметры спирали; "ац" - рассчитываемые коэффициенты уравнения.

С цалып учета особенностей распределения давления (геопо-тенциаиа) ь каждой точке циклона н зависимости от ее широты испольаовачиоь поли норм Поэтому, в уравнении ÍÜ) искомой величиной является отклонение от нормы значении давления (геопотенциала) в узлах регулярной сетки точек. Для этого поля среднемесячных значений давления (геопотенциала) на четырех поверхностях (Земли, В50, 700, 600 illa), известные ь узлах географической сетки точек ЬхЮ°, были щлнштнриолироьани ь узлы

этки точек 1x1°.

Известно , что п различных частях циклона, в ходе его волюции давление изменяется неодинаково. :»ту особенность не-5ходимо учитывать при восстановлении барических полей.

Для этого в области циклона было выбрано 1} точек 11, 4, , '¿И, '¿Н, 4У, 46, 44) в унлах регулярной сетки, (рис.Я).

Для каждой точки "крупной" сетки отыскивает«-и "своя" на-лсимость н виде уравнения регрессий между параметрами вихре-эй структуры облачности на спутниковом Фотоснимке и значением гклонения от нормы давления (геопотенциала) ь области цикло-а. Лутем сравнения значений коэффициента корреляции и корре-щионного отношения между 'К^ктическим вначением отклонения от

1

Н 1Ь

'-¿У

за

43

и 4

ь б

1 1 - + + - - + 4 •¿ь 1 | 1 1 1 1 } ^ ка 1 1

1 1 - + • 1 1 4й 1 1 • + + 4У I ........1 ..

Рис. '¿. Регулярная сетка точек, испольвуемая для восстановления и прогноза барических попей.

нормы данлении (геопотенниала) в каждой точке регулярной сетю I! параметрами логарифмической облачной спирали определяет нид зависимости между ними, Для получения коэффициентов уравнений регрессии использовался метод наименьших квадратов.

К работе сделана попытка учесть влияние сезонных колебаний количества солнечной радиации, поступающей на Землю, н< изменение характеристик метеорологических полей путем делени! и^/одипн выборки на периоды, серединами которых являются дни, солнц'"'тояпий и равноденствий.

Нпчтому вся выборка разбита нч я группы по 4 месяца, причем серидинами двух групп являются дни солнцестояний, а треты группу составляет дни, примыкающие к дням равноденствий. Такт образом, и-я группа не состоит из 4 последовательных месяцев в н»е входит осенний и весенний периоды.

Но полученным уравнениям регрессии рассчитывается no.ni отклонений от норм давления (геопотенциапа) в "крупной" сетк< точек, которое необходимо сгл,адить и проинтерполировать в бо лее густое и привычное с шагом 300 км (Рис.?.).

И ятом случае был использован м^тод интерполяции баричес ких полей бикубическими полиномиальными сплайнами.

Для оценки вероятности выпадения осадков был применен ме тод последовательной графической регрессии, позволивший учест не только параметры облачного вихря, но и положение каждо рассматриваемой точки в поле циклона.

Проанали ировав изменение параметров облачных вихрей ( 160 случаях) ва срок от одних суток до 5 и даже 10, мы пришл к выводу, что изменение параметров жестко связано с временно шкалой эволюции циклонов. Это убедило нас в необходимост

- lb -

прогнозировать трансцюрм; 1цию параметров вихря с помощью уран-нений регрессии и уравнения логарифмической спирали. Получен ные таким образом прогностические значения параметров облачной спирали были использованы для расчета значений дагления ичю-потенциала) по предлогаемой методике с необходимой наблагоьре-менностью.

В качестве исходного материала для решения поставленной а ад? i4 и испольаоьались ТВ и ИК снимки с Hcü "NOAA", "E'SJA", "MKTEOSAT" и системы "Метеор" за период с 197S по 1УУ0 гг.

В ходе аначива более MX) вихрей установлено, что спиралевидный характер облачности и значения параметром оолачнич вихрей не зависят от участка спектра, и котором получено изображение. Для реализации предложенной методики восстановления и прогноза метеорологических нолей ни спутниковых фотоснимках определялись параметры логарифмической кривой, координаты центра вихря, дата и время наблюдения. В целях устранения субъективности полученные параметры уточнились по уравнению логарифмической опирали, в результате точность определения угла закрученности повышалась до 1 градуса.

Облачным нолям на спутниковых ||ютоснимках ставились в соответствие метеорологические поля давления, геоиотенциала и осадков на картах погоды, а также скорость и направление перемещения циклонов. При атом разница во времени между спутниковыми снимками и приземными картами составляла не более трех часов, а картами барической топографии •- не более шести часов.

В соответствии с чтим оыла сформирована архивная выборка, включающая облачные вихри на снимках MHiÜ, описынаемне логарифмическими спиралями и соответствующие им по времени и местоположению метеополя я ооласти циклона на приземных юртах и

картах барической топогр.чфии.

Для составления выборки был использован географически район, ограниченный о запада 10° западной долготы, с востока ВП° восточной долготы, с юга - Р»)° северной «шроты и с север - 7Ь° г.екррной широты.

-Г^М^' приведены результаты восстановления прогноза полей давления, геопотенциала и осадков а также прог нова направления и скорости перемещения циклонов.

В качестве предикторов для восстановления полей давлени и геопотенциала в области циклона использовались параметры об ллтой спирали вихря "а" и а в качестве предиктанта - отк лонения от нормы давления (геонотенциапа) в « точках в облает шнелона (Рис.г).

При практической реализации атой методики вначапи был рассчитаны коэффициент корреляции <г) и корреляционное отногае нип ПО и их оценка мелду приземным даилением в каждой из внб ранних точек и параметром "а" для каждой стадии развития пик лона. 1'ассчеты проводились отдельно для каждого из трех сезс нов.

(! учетом этого, методом наименьших киадратов были рассчи таны коэффициенты в уравнениях регр' юии для каждой точки области циклона, для всех стадий его развития, во всех тре сезонах, и на всех рассматриваемых поверхностях. По получении уравнениям, с учетом норм, рассчитывается поле давления (гес потенциала) в 9 точках в области циклона. Полученные значени интерполируются в уялы регулярной сетки точек 7x7 с шагом ЯС км.

Оценка качества V» ¡становления барических полей произве дилась путем рассчета следующих характеристик успешности

вредней относительной ошибки; отношения средней абсолютной иосстановленой изменчивости к ер-дней абсолютной фактической изменчивости; средней абсолютной ошибки в определении давления (геопотенциала) ; среднекнадратического отклонения.

Средняя абсолютная ошибка составляет Ю.о lila для уровня Земли и 11.4 гЛа для более высоких поверхностей, а среднеквад-эатическое отклонение не превышает 11.7 rila и l.-'.П rila сооч ветственно. В центре циклона абсолютная ошибка не превышает' 1.81 г! 1а.

Оценка и прогноз поля осадков по спутниковым фотоснимкам является одной ив наиболее сложных задач спутниковой метеорологи. Существующие в настоящее время прогностические правила эснованы на сопоставлении яркости облачных систем на снимках видимого и инфракрасного диапазонов и отличаются большой суб">-эктивностыо. Они позволяют оценить вероятность выпадения осад-сов из различных облачных систем над некоторыми регионами.

В настоящей работе делается попытка оценить вероятность ныпадения осадков в области циклопа но параметрам вихревой структуры облачности на спутниковом фотоснимке.

Для установления связи между фактом выпадения осадков в некоторой точке циклона и параметрами ero логарифмической облачной снирачи на спутниковом снимке использовался метод последовательной графической регрессии. Вся область циклона в игом случае разбивается на (Ч) сегментов.

В качестве нерпой нары предикторов испоньзованиоь полярные координаты центра конкретного сегмента: направление на сегмент и расстояние от центра циклона до центра сегмента, .-¡торой парой предикторов являлись угол закрученности облачной ширили « и параметр "а".

Полученная методика анализа поля осадков была проверена на зависимом материале и ее успешность была оценена путем определения абсолютной и оредпеквадратичеокой ошибки. Результаты оценки покаямнятт. что абсолютная ошибка не превышает 11.муж а среднеквадратическое отклонение - 11.5%.

Анализ показал, что каждый облачный вихрь проходит определенный жизненный цикл, тесно связанный с эволюцией соответствующего ему циклона. Различным стадиям развития циклона соответствует вполне определенная форма облачной спирали вихря Угол закрученности облачной спирали (параметр а.) в процессе развития циклона может только увеличиваться от 30-35° до 75-85°, и.пи оставаться неизменным в процессе его регенерации. Это происходит потому, что в Северном полушарии вращение в вихре осуществляется против часовой стрелки, и "раскручиваться" обратно он не может.

Параметр "а", характеризующий горизонтальные размеры облачного вихря, по мере эволюции циклона растет от 0.2-0.5 до 3.0-5.0 см, так как по мере углубления циклон втягивает в себя все новые массы воздуха, увеличивая горизонтальные размеры и, следовательно, параметр "а".

"сложение точки окончания облачной спирали или смены знака ее кривизны с циклонической на антициклоническую (параметр (Ч изменяется от 270-260'- до 100-90°. Это происходит иэ-аа размывания 0бЛ£1ЧН0Й спирали на фоне образующейся в тылу циклона области повышенного давления, и вследствие закручивания облачной полосы вокруг конвергентной точки вихря.

Перечисленные закономерности позволяют установить зависимость между текущими параметрами облачного вихря и тенденцией их изменения.

- н-i -

illiO.lie ПОЛУЧЕНИЯ ПрОГНОС'1'ИЧеоКИХ ЗНаЧеНПИ Параметров них рч, по методикам, изложенным шше, ми можем получить прогностические значения полей давления, геопотенциаиа и осадков.

Ориентация облачного вихри на спутниковом снимке и значн-ния параметров его логарифмической спирали тесно связаны со структурой термоочрического поля в области циклона, а следовательно содержат информацию о направлении и скорости его перемещения.

Ив синоптической практики известно, что скорость перемещения циклона зависит от стадии его-развития, то есть от угла закрученности логарифмической облачной опирали а и параметра "а". Поэтому вид и теснота связи скорости перемещения циклона и параметра "а" определялись путем расчета и сравнении мижду собой коэффициента корреляции (К) и корреляционного отношения (N) что показало существование достаточно тесной нелинейной (N>K) зависимости.

Анализ с>блачних вихрей показал, что между положением точки окончания облачной спирали вихря (точкой смены ее циклонической кривизны на антициклоническую) и направлением перемещения соответствующего циклона существует связь.

Так, если эта точка находится во втором квадранте, то соответствующий циклон перемещается о северо-восточной составляющей, а если в третьем - о юго-восточной (Рис.1).

Величину угла отклонения направления перемещения циклона от восточного можно оценить по абсолютной разности между значением параметра "а", отсчитанного на восток, и al (ai:), изме-реного в направлении перемещения.

Рапичнтанны« значения коэффициентов корреляции ^средне»; значении О.на) и корреляционных отношений (средние значение

- '/() -

(J. ?' 1 ) межлу параметрами "а" и Hi свидетельствуют о линей-

ной зависимости между ними.

Получение выше зависимости дают достаточно правильно«5 представление о направлении перемещения циклонов и могут быть использованы для его щюгноза по спутниковым фотоснимкам.

При использовании предлогаемой методики прогноз скорости и 81% случаев дает хорошие результаты с ошибкой менее 300 км/сутки (10-1 а км/час), ошибка в определении направления перемещения в случаев составляет менее 15° и погрешность определения местоположения циклона черед сутки составляет в 80% случаев менее 400 км. Эти результаты сопоставимы с результатами, полученными другими методами, использующими спутниковую

информацию.

Разработанные в диссертации способы восстановления и прогноза метеорологических полей реализованы на ЭВМ в виде пакета прикладных программ (Ш1И), функционирующего на ШМ-сов-местимнх компьютерах под управлением системы MS-LX3S версии 3.x и выше. Программы создавались таким образом, чтобы дли работы с н ми синоптику не требовалось проходить дополнительное обучение. 1ПШ снабжен удобным интерфейсом и системой помощи, позволяющей практически по любому вопросу сразу, же получить Квалифицированную справку.

III Iii представляет собой законченный продукт , пригодный для эксплуатации как в гражданских мтеонодраиделеннях так и для метеообеспечния войск Вооруженных Си.п России.

В заключении рассмотрены основные итоги проведенной работы.

Наиболее существенные результаты исследования сводятся к следующему:

- i 1 -

1. Предложен способ использования МВМ для аьтоматиаиро анной идентификации облачных никлонических ьихрей логарнфми ескими спиралями, иоанолдащии устранить субъективность и ана-ияе спучииколых снимков,

И. Создан .алгоритм для выделения конту|юв облачных оора-оннний на снимках МИ<!М.

;(. Разработан сносно автоматизированного восстановления 1етеорологических полни н области циклона по сиутниконому лимку.

4. На основе прогноза параметров оолачного ьихря раьрабо-■ани способы прогноз метеорологических нолей в области цикло-ia.

b. Ноздана методика прогноза перемещения циклона по снимкам о МНС-!.

В. Разраоотян пакет программ для ПЭВМ, позволяющий в ин-герастивном режиме объективно анализировать спутниковые снимки t в режиме реального времени получать результаты в виде удоб-юм для анализа синоптическими и гидродинамическими методами.

V. Рассматриваемый пакет прикладных программ имеет дружественный пользовательский интерфейс и представляет возможность работы бен предварительного обучения.

Предложенная методика, воплощенная ь комплекте программ, ложнт прим» пяться для улучшения метеообеопеченпя кш< в Воору-кенных г;ила<, так и в организациях народного хозяйства.

Ос тонне е содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Винокуров 11.В..ЛуОенцои A.B. К вопросу автоматизированной классификации облачных массивен на енпмкгл МШЯ. Тезисы V воепно научной конференции. Воронеж,ВВВЛИУ,1У9У

?.. Винокуров И.П. ,Лу6е»щор A.B. Выделение и сглаживание контуров на метеорологических спутниковых снимках. Тезисы V HP.4i.MO-научной конференции. Воронеж.ВВВАИУ, Н'УИ Копачьчук В. К. ..Пубешюв м.В. Анализ условий вихреооразо-ганин в атмосфер« и по спутниковым изображениям облачности. IСборник статей. вын.1У, Воронеж,ВВ1Ш1У.19У1 4. Коиаиьчук В. К. ..Нубенцов A.B. К выявлению условий вихреоб-разокания в атмосфере по спутниковым изображениям облачности. IV Всесоюзная конференция по статистической интерпретации гидродинамических прогнозов с целью прогноза элементов и явлении погоды. Одесса, 0ГМИ,1УУ1 h, Дубенцов А. К вопросу о г >ттучении параметров осадков и влажности по вихревой структуре циклонов на снимках МИОЯ. Сборник "Проблемы повышении эффективности метеорологического. ачродромно-технического и инженерно-аэродромного обеспечения авиации ВО". Воронеж,ВВВАИУ,1992 В. Лубеицов A.B. Некоторые вопросы развития спутниковой метеорологии. Труды ДВНИГМИ. вып.197, Владивосток,1У9] 7. .'¡убенцоп A.B. Некоторые проблемы автоматизированной классификации облачных массивов на снимках МИСЗ. Сборник "Проблемы повышения эффективности метеорологического, аэ-родромно-технического и инженерно-аэродромного обеспечения авиации ВС". Воронеж,ВВВАИУ,199Я Ü. Лубенцов A.B. Некоторые проблемы анализа спутниковых снимков на ЭВМ. Тезисы IV Международной конференции "Проблемы военной геофизики и контроля состояния природной среды". С-П., ВИККИ им. А.Ф. Можайского,1993