Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Экономический эффект и экономическая эффективность использования метеорологических прогнозов в агропромышленном и теплоэнергетическом секторе экономики Республики Башкортостан

ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Экономический эффект и экономическая эффективность использования метеорологических прогнозов в агропромышленном и теплоэнергетическом секторе экономики Республики Башкортостан"

На правах рукописи УДК 551.509.59 (075 8)

[ > ь

□03056980

Волобуева Ольга Васильевна

* • л П I I I--

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПРОГНОЗОВ В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ СЕКТОРЕ ЭКОНОМИКИ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Специальность 25 00 30 - метеорология, климатология, агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва 2007

003056980

Работа выполнена в Государственном Учреждении «Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации» Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды

Научные руководители

доктор географических наук, профессор Хандожко Леонид Андреевич кандидат географических наук, вне Веселова Галина Ксенофонтовна

Официальные оппоненты

доктор географических наук, профессор Воробьев Валерий Игоревич кандидат географических наук, вне Оганесян Владимир Вагаршакович

Ведущая организация

Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации - Мировой центр данных (ВНИИГМИ - МЦД)

Защита состоится « 29 » марта 2007г в 15 час 30 мин на заседании Диссертационного совета Д212 197 01 при Российском Государственном Гидрометеорологическом университете по адресу 195196, Санкт-Петербург, Малоохтинский пр, 98

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского Государственного Гидрометеорологического университета

Автореферат разослан февраля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук, профессор

АД Кузнецов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

В современных условиях нет такой отрасли экономики, которая не испытывала бы потребности в прогнозах погоды или иной метеорологической информации Научно-технический прогресс способствовал не только быстрому развитию гидрометеорологической науки, но и разработке способов экономически выгодного применения гидрометеорологической информации в технологических процессах отраслей экономики

В современных условиях быстро развивается техника, совершенствуется структура всех отраслей производства, и вместе с этим растут запросы к службе погоды в объективной прогностической информации Особое значение приобретают прогнозы для таких отраслей, как энергетика, сельское хозяйство, строительство, всех видов транспорта Региональные разработки экономико-метеорологических моделей позволяют оптимально реализовать информацию о погоде в хозяйственной практике. Научным исследованиям в этой области экономической метеорологии придается большое значение в Республике Башкортостан

Исследуемый регион в определенной степени подвергнут значительному риску выбора хозяйственных решений вследствие влияния неблагоприятных гидрометеорологических условий Здесь прослеживается зона повышенной сложности прогнозирования, и отмечаются значительные потери за счет неблагоприятных условий и опасных явлений погоды Отсюда возникает необходимость исследования прогностической информации, реализуемой в данном регионе, как, с точки зрения ее успешности, так и экономической полезности в основных отраслях производства

Внедрение эффективных методов использования метеорологической информации и, прежде всего, прогнозов погоды позволяет значительно снизить издержки в экономике страны за счет влияния погодных условий

В этом состоит актуальность данной работы, что диктуется необходимостью выгодного использования гидрометеорологической информации в отраслях экономики Особое внимание уделяется принципам и методам выбора погодо-хозяйственных решений и действий, которые позволяют обеспечить минимальные потери для наиболее значимых в регионе потребителей, таких как энергетика и сельскохозяйственное производство

Важнейшей проблемой, решению которой в значительной степени посвящена данная работа, является разработка методических подходов к организации специализированного гидрометеорологического обеспечения на примере отдельных отраслей экономики Республики Башкортостан с

привлечением прогностической информации Гидрометеорологической службы

Целью диссертационной работы является разработка и адаптация к региональным условиям комплексного учета характеристик успешности и экономической полезности краткосрочных прогнозов заморозков для сельскохозяйственного производства и температуры воздуха для теплоэнергетического сектора Республики Башкортостан

Для достижения этой цели применительно к конкретному потребителю были решены следующие задачи

• Исследованы метеорологические условия и характерные синоптические процессы, обуславливающие возникновение весенних и осенних заморозков на территории сельхозпредприятий Республики Башкортостан и температурного режима в г Уфа

• Базируясь на выборке 10-летнего ряда наблюдений за температурой воздуха и прогнозов экстремальной и среднесуточной температуры воздуха, составляемых Гидрометцентром Башкирского УГМС был выполнен анализ критериев успешности прогнозов заморозков в вегетационный период для сельхозпредприятий и среднесуточной температуры воздуха в отопительный период для теплоэнергетики г Уфы в целях последующей оценки экономической полезности прогностической информации

• Разработаны алгоритмы численной оценки успешности и экономической полезности прогнозов неблагоприятных условий погоды для рассматриваемых отраслей

• Показана целесообразность выбора байесовского подхода оценки экономического эффекта и экономической эффективности использования прогнозов погоды

• Разработаны адаптационные модели расчета экономической полезности прогнозов заморозков в вегетационный период для сельскохозяйственного производства и среднесуточной температуры воздуха для ТЭЦ г Уфа

Метод исследования

Применялась статистическая и картографическая оценка опасных метеорологических условий В основном использовались непараметрические методы математической статистики применительно к метеоролого-экономическим оценкам результативности прогностической информации Применялся обширный комплекс статистических показателей сопряженности прогнозов при известной в данном исследовании их дискретности

В работе использовался байесовский подход оценки средних (в статистическом смысле), как базового критерия оптимальности реализации прогнозов

Научная новизна

• Впервые для отдельных отраслей экономики Республики Башкортостан произведена оценка экономического эффекта и экономической эффективности использования оперативных краткосрочных прогнозов погоды на примере сельскохозяйственных предприятий и ТЭЦ г Уфа

• Разработано методическое обоснование, информационное и программное обеспечение расчета потерь сельскохозяйственных предприятий Республики Башкортостан и ТЭЦ-4 г Уфа с использованием технико-экономических характеристик предприятий, произведен расчет байесовских средних потерь

• Исследована, применительно к выбранным потребителям, метеоролого-экономическая модель оптимального использования оперативных методических прогнозов

• Уточнены практические рекомендации для прогнозистов Гидрометцентра Башкирского УГМС, позволяющие повысить качество и полезность специализированного гидрометеорологического обеспечения сельскохозяйственного производства и теплоэнергетики Республики Башкортостан

Практическая значимость диссертационной работы состоит в следующем

• Установлены типовые синоптические условия, при которых возникают неблагоприятные явления погоды для рассматриваемых отраслей экономики Республики Башкортостан, они рекомендованы к внедрению в оперативной практике Гидрометцентра Техническим советом Башкирского УГМС

• Выполнена комплексная оценка успешности исследуемых метеорологических прогнозов, что раскрывает возможность перехода от оценок качества прогнозов с допусками, согласно Наставлений, к объективным матричным оценкам

• Показана возможность достоверной оценки средних потерь в соответствии с байесовским подходом, что позволяет установить снижение метеорологических потерь при использовании методических прогнозов относительно инерционных

• Разработанные матрицы потерь могут быть использованы в последующие годы для оценки экономической полезности прогнозов

• Рассчитанные показатели полезности - экономический эффект и экономическая эффективность раскрывают потребителям социально-экономическую значимость метеорологических прогнозов

На защиту выносятся

• Комплексная модель оценки успешности метеорологических прогнозов - заморозков и среднесуточной температуры воздуха на территории Республики Башкортостан

• Обоснование погодо-хозяйственной адаптации потребителей в целях более выгодного использования погодо-климатических ресурсов

• Комплексная модель оценки экономического эффекта и экономической эффективности использования прогнозов заморозков в сельскохозяйственном производстве

• Адаптированный к конкретным условиям метод оценки экономической полезности прогнозов температуры воздуха в теплоэнергетике Республики Башкортостан

Обоснованность и достоверность полученных в работе результатов обусловлена большим объемом исходных данных, корректным применением современных методов их обработки и непротиворечивостью результатов современным взглядам на проблемы экономической метеорологии

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы докладывались на научных семинарах Гидрометцентра России, на совещаниях-семинарах по специализированному гидрометобеспечению (г Уфа, 2004г, г Самара, 2006г), на специализированном семинаре по проблемам экономической метеорологии (г Обнинск, 2005г), на конференции молодых ученых в Башкирском Государственном университете (г Уфа, 2003 г), Международной научно-практической конференции "Пути повышения эффективности агропромышленного комплекса в условиях вступления России в ВТО" (г Уфа, 2003 г)

Разработанные адаптационные модели будут в дальнейшем использованы в совместной работе Гидрометцентра Башкирского УГМС с управлениями сельского хозяйства республики и ТЭЦ г Уфы, что подтверждается соответствующими заключениями

В полном объеме диссертация обсуждалась на заседании секции Ученого совета Гидрометцентра России (ноябрь 2006г)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ 1 в электронном журнале, 4 печатных работы, из них одна в рецензируемом издании

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, содержащего 108 наименований Общий объем работы составляет 148 страниц и содержит кроме основного текста 19 рисунков и 52 таблицы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении дается обоснование актуальности темы диссертационной работы, указывается цель и задачи исследования, отмечается научная новизна и практическая значимость работы

В первой главе представлен обзор исследований погоды и климата регионов Республики Башкортостан Приводится краткое описание климатических и физико-географических особенностей Установлено, что неоднородность характера подстилающей поверхности региона сказывается на формировании температурно-ветрового режима, мезо-микроклимата, что проявляется в сложности прогнозирования метеорологических величин и явлений погоды Выявлено, что территория Республики Башкортостан расположена на западной периферии зоны повышенной сложности прогнозирования, которая рассматривается как зона повышенной экономической уязвимости от метеорологических факторов

Проанализированы многолетние данные по режимам температуры и ветра, выделены типовые синоптические условия образования заморозков, сильных ветров и других опасных явлений погоды

Отдельный параграф посвящен анализу погодо-зависимости, т е оценке опасных гидрометеорологических условий и явлений погоды, влияющих на деятельность отраслей экономики За период 1993-2003гг произведена выборка опасных явлений погоды наблюдавшихся на территории Республики Башкортостан Дано описание ряда метеорологических условий, создавших чрезвычайные ситуации на территории республики

Во второй главе рассмотрены теоретические основы экономической полезности использования в хозяйственной практике метеорологических прогнозов Определена возможность экономически выгодной реализации прогнозов, которая предлагается при байесовском подходе к оценке результативности использования прогнозов В основе такого подхода лежит оценка средних потерь (средних в статистическом смысле), при статистической обеспеченности повторяемости элементов матрицы сопряженности и их вероятностном представлении Рассматривается функция, которая разделяется на классы в зависимости от условий реализации прогнозов и последствий погодо-хозяйственных решений потребителя

Определены критерии, при которых решения потребителя являются оптимальными Приводятся теоретические основы расчета средних потерь при принятии потребителем различных производственных решений Формулы расчета средних (байесовских) потерь при методических и стандартных прогнозах позволяют установить их потребительскую полезность при оптимальных стратегиях и оптимальных оперативных решениях

Дано метеоролого-экономическое описание модели оценки экономического эффекта и экономической эффективности и представлен соответствующий алгоритм - последовательность расчетных операций, состоящая из трех этапов

На первом этапе устанавливается количественное описание зависимости потребителя от погоды Оно предусматривает сбор данных, касающихся метеорологической зависимости потребителя, а также ряда экономических показателей, существенно различающихся в производственной практике исследуемых потребителей

На втором этапе выполняется разработка матриц сопряженности методических и инерционных прогнозов как для альтернативной (заморозки), так и многофазовой (температура воздуха) дискретности Приведены условия выбора стандартных прогнозов при оценке экономической полезности оперативных методических прогнозов

Третий этап включает в себя непосредственно расчет средних (байесовских) потерь При этом разность потерь при использовании стандартного (инерционного, случайного, климатического) и методического прогнозов представляет собой фактически сбереженные материальные средства или иные материальные ценности за счет использования оперативных методических прогнозов

Обозначены следующие условия, при которых оценка экономического эффекта оперативных метеорологических прогнозов может дать достоверные результаты

- для оценки экономического эффекта оперативных прогнозов необходимо выбирать достаточно продолжительный период времени (месяц, сезон), что позволяет считать выбранный непрерывный ряд прогнозов статистически обеспеченным

- выбирается с учетом специфики работы потребителя начальный уровень отсчета полезности прогнозов - базовый вариант Это могут быть инерционные или климатологические прогнозы, что позволяет установить выгоду реализации оперативных методических прогнозов

- в качестве основной характеристики оценки экономического эффекта рассматривается уменьшение средних (статистических) потерь

- обязательным условием оценки экономического эффекта оперативных методических прогнозов является учет произведенных на них затрат (себестоимость прогностической информации)

В третьей главе исследуется погодозависимость сельскохозяйственного производства, раскрывается содержание методической основы и дается численная оценка экономической полезности прогнозов в этой отрасли

Особое внимание уделено такому особо опасному для земледелия республики явлению, как заморозки Распределение дат первого и последнего заморозков и продолжительности безморозного периода по территории республики очень сложное, что объясняется разнообразием форм рельефа и высоты местности Это существенно осложняет разработку прогнозов заморозков Исследования, представленные в главе 1, раскрывающие синоптические условия возникновения заморозков, позволяют повысить успех их прогнозирования

Рассматривается успешность оперативного прогнозирования заморозков как степень соответствия ожидаемых значений, содержащихся в тексте прогноза, фактически наблюдавшимся В качестве мер успешности прогнозов используется ряд критериев, которые позволяют дать количественную оценку сходства прогноза факту и тем самым установить метеорологическую результативность прогнозирования Оценка успешности выполнена на основании таких критериев, как общая оправдываемость (р), отражающая только сумму оправдавшихся прогнозов, критерий надежности прогнозов по Н А Багрову (/-/), критерий точности прогнозов по М А Обухову (О), информационное отношение (у), которое показывает какая часть неопределенности климатологических прогнозов устраняется с помощью методических прогнозов, критерий Хайдке (Б), отражающий преимущество методических прогнозов относительно стандартных (инерционных, климатологических) и меры Гудмэна и Крускала (т), которые рассматривают зависимость различных категорий (фаз) в пропорции наблюдаемых итогов

Каждый из приведенных критериев не дает исчерпывающей информации об успешности прогнозов, в то время как совокупность их позволяет получить более полное представление об их качестве

Критерии выбраны с учетом их идентифицирующих свойств распределений элементов матриц сопряженности, те различных характеристик успешности надежности, точности, преимуществ относительно природных прогнозов и других Выбранный и использованный свод критериев образует единую комплексную модель оценки успеха прогнозирования

По архивным материалам метеостанции Уфа - Дема рассмотрены данные температуры воздуха и обобщены все оперативные прогнозы заморозков за период времени с 1994 по 2003 гг в виде таблицы сопряженности Для этого сопоставлялись две величины - прогноз заморозка и фактически наблюдавшаяся температура воздуха Далее была рассчитана успешность методических и инерционных прогнозов по вышеперечисленным критериям, результаты которой были сведены в таблицы, распределив их по весенним и осенним заморозкам Предельные значения критериев успешности

прогнозов и преимущество методических прогнозов относительно инерционных представлены в таблице 1

Таблица 1 - Предельные значения критериев успешности прогнозов весенних и осенних заморозков за период 1994-2003 гг

Весенние заморозки бтах Осенние заморозки 5тах

#„„(0 4-0 84) #„„(-0 08-0 46) 0 38 #„„(0 40-0 78) #„„(-0 10-0 45) 0 33

бмст(0 44-0 97) йи (-0 08-0 46) 0 51 6мет(0 43-0 88) 0«н (-0 17-0 43) 0 45

V мет(0 14-0 78) »„„ (-0 07-0 36) 0 42 иМст(0 14-0 84) V „н (-0 07-0 28) 0 56

мет (0 4 - 0 84) £„„ (-0 08 - 0 46) 0 38 5мет(0 39-0 78) 5„„ (-0 17-0 46) 0 32

Тмет (0 17-0 73) т„„ (0 00-0 21) 0 52 тмет(0 18-0 61) гин (0 00-0 21) 0 40

70-97) рт(61 - 84) 13 Рмет( 69-96) Рнн ( 48 - 81) 15

За период 1999-2003 гг составлены графики распределения критериев Н, и ит, рассчитанных для методических и инерционных прогнозов заморозков (рисунки 1,2)

Н,о,т

Период, г

Рисунок 1 Критерии успешности (Н, и, т) прогноза весенних заморозков (Н- по Н А Багрову, и- информационное отношение, т - мерыГудмэна и Крускала)

Н,и,т

Нм

—Ь—ТМ -а—Нин

■ 'Ж V ин —■—хин

Рисунок 2 Критерии успешности (Н, п,т) прогноза осенних заморозков (Н- по Н А Багрову, V- информационное отношение, т- меры Гудмэна и Крускала)

Наибольшую метеорологическую предпочтительность методических прогнозов относительно инерционных позволяют установить такие критерии как О, V, х Высокое качество методических прогнозов отмечается посредством критерия надежности по Н А Багрову Н Не так показателен критерий «общая оправдываемость» р

Таким образом, согласно проведенным исследованиям, методические прогнозы весенних и осенних заморозков по Республике Башкортостан оказались достаточно успешными Выявлена целесообразность оперативного построения матриц сопряженности, что необходимо для постоянных расчетов экономической полезности методических прогнозов заморозков для сельхозпредприятий на территории республики

Итоговая метеорологическая информация, представляющая оперативные прогнозы заморозков обобщается в виде таблиц сопряженности В таблицах 2, 3 представлены результаты по одному из сельхозпредприятий

Элементы матрицы - частоты л, реализации текстов прогнозов Г7;- есть вероятностное описание влияющего фактора (заморозка), что является необходимым условием выбора целевой функции (средних потерь Л ) и последующей оценки полезности

Таблица 2 - Матрица сопряжённости оперативных методических прогнозов заморозка для совхоза Дмитриевский, сельскохозяйственная культура - капуста за период 1999-2003г г

Фактически наблюдался Ф, Прогноз заморозка /7,

Заморозок прогнозировался Щ £ 0) Заморозок не прогнозировался Щ > 0)

Наблюдался Ф (? < 0) «и "12 "ю

Не наблюдался Ф Ц > 0) "21 "22 "20

"01 "02 N

7=1"

Матрицы сопряженности по годам

1999г 2000г 2001 г 2002г 2003Г

методические прогнозы

8 2 10 10 2 12 6 1 7 15 1 16 12 4 16

П„ = 6 50 56 , 5 20 25 1 26 27 5 28 33 3 7 10

14 52 66 15 22 37 7 27 34 20 29 49 15 11 26

инерционные прогнозы

4 6 10 7 5 12 4 3 7 9 7 16 11 5 16

п,= 6 50 56 5 20 25 ■ 3 24 27 ■ 7 26 33 5 5 10

10 56 66 12 25 37 7 27 34 16 33 49 16 10 26

Для относительно стабильного сельскохозяйственного объекта

(потребителя) матрица потерь (таблица 3) мало меняется из года в год, если не вносятся существенные изменения в агротехнологию

Таблица 3 - Матрица потерь для совхоза Дмитриевский,

сельскохозяйственная культура - капуста за период 1999-2003г г

Фактически было Ф, Потребитель ориентируется на прогноз, с/ (П),

с/ (1 < 0) с/(Г>0)

?<0 ви, е = 0 ^12

¿>0 «21 622=0

По годам установлено следующее

1999Г 2000г 2001 г 2002г 2003г

S„= 25 11 55 56 , 31 0 84 79 ,33 0 85 0 , 33 75 86 25 , 31 28 78 75 25 11 0 31 0 0 33 0 0 33 75 0 31 28 0

Для оценки экономического эффекта прогноза заморозков используем следующую формулу

3 = ßN(Im-Ru-3nn), (1)

где ß = 0,5 - коэффициент долевого участия системы Росгидромета в получении экономического эффекта в сельском хозяйстве,

N - общее число прогнозов заморозков - всех прогнозов, выдаваемых потребителю за период посадочных работ, плюс дополнительно за то число дней, когда заморозок еще возможен согласно климатическим данным, т е в целом за некоторый период т,

R ин- общие средние потери, которые может нести потребитель, если он будет использовать инерционные прогнозы температуры воздуха,

Ru - общие средние потери, которые может нести потребитель, используя оперативные прогнозы заморозка, Зпп- стоимость затрат на прогнозы

На примере сельхозпредприятий Уфимского района Республики Башкортостан были проведены расчеты экономического эффекта прогнозов весенних и осенних заморозков для различных сельскохозяйственных культур Результаты расчетов экономической полезности прогнозов по совхозу Дмитриевский сведены в таблицу 4 и показаны на графике (рисунок 3)

Таблица 4 - Расчет экономического эффекта (Э) и экономической

эффективности (Р) прогнозов весенних заморозков для совхоза Дмитриевский, сельскохозяйственная культура - капуста

критерии оценки годы

1999 2000 2001 2002 2003

Я мет, тыс руб /пр 7 03 17 22 9 40 15 57 30 41

Я ин, тыс руб /пр 8 93 21 67 14 63 23 57 34 71

Я мет, при £ =0, тыс руб /пр 0 28 -5 76 -5 71 -10 87 -6 19

Я ин, при £ =0, ТЫС руб /пр 5 49 5 47 4 29 7 50 1 07

Э, тыс руб 165 203 165 443 90

р 11 91 20 31 16 00 29 81 10 18

РКП 0 152 0324 0 206 0 327 0 615

сл.* 0 451 0 364 0 385 0 389 0 392

Я кл1(Ркл>С/1-*), тыс руб /сл — — — — 31 275

/Гкл2(Ркл<С/1-*), тыс руб /сл 8 535 27 890 18 272 28 696 —

Примечание знак (-) при К мет означает выгоду использования прогнозов - «отрицательные потери»

Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что в период с 1999 по 2003 гг совхоз несет наименьшие потери при использовании методических прогнозов

Рисунок 3 Средние потери Я в совхозе Дмитриевский при использовании различных хозяйственных (метеоролого-экономических) стратегий при выращивании сельскохозяйственной культуры - капусты

В Главе 4 рассматриваются функции тепловых и стоимостных потерь и дается оценка экономической полезности метеорологических прогнозов в теплоэнергетике Республики Башкортостан

Отмечено, что в связи с развитием нефтеперерабатывающих, химических и нефтехимических предприятий в республике, сеть теплоэлектростанций характеризуется благоприятными технико-экономическими показателями (низкий удельный расход топлива и низкая себестоимость тепловой и электрической энергии) Следовательно, реализация энергосберегающей политики в системе теплоснабжения республики может дать ощутимый экономический эффект Особое значение здесь приобретает учет метеорологических факторов

Задача, прежде всего сводится к нахождению некоторой функции, которая связывала бы затраты на отопление с температурой наружного воздуха Большая инерционность теплоносителя исключает постоянную подстройку ТЭЦ под «текущую» температуру Возникает необходимость

Я

--♦—/? мет —*—Якл

Период, г

дискретной подстройки на основании ожидаемых значений температуры воздуха

Расчет перерасхода <2П или недодачи Он тепловой энергии осуществляется как на участке линейного, так и экспоненциального распределения О в зависимости от возможных ошибок прогнозирования температуры воздуха Д?пр

Предварительно устанавливаются области малых и больших ошибок температуры Далее задача состоит в том, чтобы по заданным значениям ошибок

Д^пр = ¿пр - (ф < 0 - область избыточного теплоснабжения и

(2)

Мпр = ¿пр - ¿ф > 0 - область недостаточного теплоснабжения

непрерывную функцию тепловых потерь представить в дискретном ("кусочном") виде Процедура дискретизации выполняется на всём участке распределения тепловых и стоимостных потерь (О и Э) Причем, на линейной части его значения С?п и Он имеют симметричное распределение и устанавливаются по формулам

0П(МПР) = - , при Д*пр<0 (3)

Ь

<Зн(ДМ= т^-Д^ . при Д^р>0 (4)

'(! 'Г

Функции тепловых потерь ТЭЦ при известных технико-экономических характеристиках и издержках реализации тепловой энергии отражают последствия ошибочности учета ожидаемых условий погоды в регулировании работы теплоисточника

Для ТЭЦ-4 г Уфа рассчитана функция тепловых потерь, представленная в матричном виде и произведена оценка экономического эффекта и экономической эффективности использования ТЭЦ прогнозов температуры воздуха за отопительные периоды 1999-2003 гг

Расчеты выполнены в два этапа На первом этапе были разработаны матрицы сопряженности многофазовых методических прогнозов температуры воздуха На втором этапе в соответствии с принятым алгоритмом расчета определены тепловые показатели 0„ и Они их стоимостные значения

Для разработки матриц сопряженности использовались прогностические (Лу и фактические (Ф, ) значения температура воздуха за отопительные периоды с 1999 по 2003 гг

Результаты обработки значений температуры воздуха для ТЭЦ-4 г Уфа представлены в виде матриц сопряженности

Длина отопительных периодов, что соответствует общему числу суточных прогнозов N. составляла

годы 1998-1999 1999-2000 2000-2001 2001-2002 2002-2003

N 203 189 212 209 212

Анализ матриц сопряженности показывает, что в ситуациях полностью верных прогнозов (п,=1) - на главной диагонали - число методических прогнозов существенно больше инерционных (п^)ин Это отражает одно из важных преимуществ методических прогнозов температуры воздуха относительно инерционных Заметим, что инерционные прогнозы обладают свойством несмещенности частота осуществления инерционного прогноза (п01)ин равна частоте их природной (климатической) реализации (пю) Вместе с тем отмечается различие частот (п,)м и (Пц)ин В случае ошибок пропусков (1пр> ¡ф) и ошибок страховок (?пр< во все отопительные сезоны отмечается преимущество методических прогнозов относительно инерционных

Сказанное подтверждает успешность прогнозирования температуры воздуха, что определялось отличным знанием синоптических процессов и полным учетом факторов, влияющих на изменение температуры воздуха у поверхности земли (гл 1)

По данным ТЭЦ-4 г Уфа, справочным материалам и метеорологическим данным согласно разработанного алгоритма получены следующие параметры

• расчетная тепловая нагрузка (тепловая мощность) (¿р- 1561 Гкал/час,

• расчетная температура наружного воздуха 1Р=-35 3°С,

• температура воздуха в отапливаемом помещении = 18 "С,

• погрешность измерения температуры воды Д?в=1°С,

• разница между расчетными значениями температуры прямой и обратной воды Р-Г = 80 °С,

• средняя температура воздуха за отопительный период t от= - 6 4°С,

• себестоимость выработки тепла на ТЭЦ-4

с„= от 0 065 тыс руб/ Гкал (1999г) до 0 173 тыс руб/ Гкал (2003г) при этом сн= 3 с„

Тепловые сети устаревших конструкций и технологий теплозащиты, как правило, несут потери тепла Такие потери называются технологическими (ДО>)

ДОо= ±

Щ А/,

Применительно к ТЭЦ - 4 г Уфы получим

, 2x1561x1

ДО = +- -

80

Д<Э0= 39 025 Гкал

Среднеквадратическое отклонение расходов тепла по технологическим причинам адо для ТЭЦ-4 г Уфа

0.0 = 0 182;^-^ (6) п р

адо = 018х1561-18-(~6'4)

18-(-35,8)

ад0= 127 43 Гкал - за все отопительные периоды величина постоянная

На рисунке 4 дано графическое отображение распределения Оп , Он и соответственно 5П, за разные отопительные периоды ТЭЦ-4 г Уфа при различных ошибках прогнозирования и условии стратегии доверия прогнозам

Рисунок 4 Функции тепловых (Оп,Он) и стоимостных (зп, э«) потерь для ТЭЦ-4 г Уфа

В качестве предельной величины ошибок (Мпр), разделяющей области малых и больших ошибок принимается |Д?„р|, составляющий для ТЭЦ-4

|Д^Р| 2 7 9 °С = 8 °С - постоянная за каждый отопительный период величина, характеризует работу ТЭЦ-4

Суммарное значение $(Мпр) = бп+5н представляет собой функцию метеорологических потерь, что позволяет построить матрицу метеорологических потерь ТЭЦ-4 г Уфа за каждый отопительный период

Анализ приведенных функций показывает, что минимум потерь приходится на Мпр= - 3 °С Это значение ошибки принимается в качестве оптимизационной поправки к ожидаемой средней температуре воздуха на заданный период

При использовании методических прогнозов и стратегии доверия устанавливаются средние потери на основании матрицы систематических потерь _ „

= = —5ХЛ*(» = ./) (7)

Аналогично, при использовании инерционных прогнозов

_ Iй _

= 77Х(ло, = ./))», (8)

ТЧ

Далее, рассчитываем экономический эффект при стратегии доверия с учетом затрат на прогностическую информацию

= (9)

Использование методических прогнозов при оптимальной стратегии позволяет установить средние потери

(10)

7=1

Экономический эффект оптимального использования методических прогнозов равен _ _

эмо=т^-я,0-зпп) (11)

Выигрыш при этом составляет

ЛЭ =Э„0-Э„ (12)

Экономическая эффективность использования методических прогнозов находится следующим образом

Р=— (13)

Анализ матрицы сопряженности показал, что успешность оперативных прогнозов температуры воздуха в настоящее время ещё не достаточно высока и требует совершенствования методов прогнозирования

Потенциальные возможности реальных прогнозов температуры можно установить по отношению к идеальным, для которых условные вероятности осуществления текстов прогнозов есть q,¡(i-j)^ 1 Условные средние потери при идеальном прогнозе температуры воздуха {Ruó) и стратегии доверия для ТЭЦ-4 г Уфа определяются в различные отопительные периоды и изменяются от 294 21 до 783 05 тыс руб/прогноз Экономический эффект мог бы составить величину от 7 5 до 12 5 млн руб

3ud=mRuH-Ruá-3nn) (И)

Получив значения экономического эффекта идеальных (Э„а) прогнозов при стратегии доверия, можно определить экономический резерв оперативных методических прогнозов температуры воздуха

5Э = Эид-Эм (15)

Результаты всех расчетов приведены в таблице 5

Расчет теплотехнических параметров, а также итоговых значений sn, sH и s выполняются поэтапно и заблаговременно В конце отопительного сезона составляются матрицы сопряженности методического и инерционного прогнозов температуры воздуха и выполняется весь комплекс расчетов

Таблица 5 - Итоговая таблица расчетов экономического эффекта и

экономической эффективности использования методических прогнозов температуры воздуха ТЭЦ-4 г Уфа за отопительные периоды 1999-2003гг

Параметры расчета Годы

1998-1999 1999-2000 2000-2001 2001-2002 2002-2003

Я« (тыс руб /прогноз) 342 03 584 80 618 50 589 86 835 23

Л™ (тыс руб / прогноз) 417 94 704 88 696 52 734 51 980 90

Эм (тыс руб) 4616 83 6802 75 4955 60 9063 46 9258 31

Я „, (тыс руб / прогноз) 304 78 528 31 504 05 544 77 754 75

Эмо (тыс руб) 6885 19 10010 99 12234 59 11890 72 14376 55

ДЭ (тыс руб) 2268 35 3208 24 7278 99 п 2827 26 5118 24

Р 339 17 529 68 577 10 568 93 678 14

Я ид (тыс руб/ прогноз) 294 21 520 52 529 57 547 68 783 05

Эид (тыс руб) 7528 95 10447.62 10611 46 11708 13 12576 79

8 Э (тыс руб) 291212 3644 87 5655 86 2644 67 3318 48

Как видим, экономический эффект колеблется, в зависимости от реализации прогнозов, от 4 до 14 млн руб за отопительный период, при этом экономическая эффективность достигает 680 (отопительный период 2002-2003 гг) Это означает, что данная ТЭЦ в этот период на 1 рубль затрат в системе гидрометслужбы (на разработку прогноза) получает 680 руб как результат снижения потерь

Можно сделать вывод, что данная методика позволяет не только оценить экономическую полезность прогнозов температуры воздуха для ТЭЦ, но и установить оптимальные для данной ТЭЦ условия их реализации, что заметно повышает не только экономический эффект этих прогнозов Оптимальная реализация прогнозов позволяет существенно повысить энерго-и ресурсосбережение в теплоэнергетике Республики Башкортостан

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационного исследования

■ Установлено, что неоднородность физико-географического положения и региональные особенности Республики Башкортостан отражаются на сложности прогнозирования метеорологических величин и явлений погоды Территория республики находится на западной периферии зоны повышенной сложности прогнозирования, которая рассматривается как зона повышенной экономической уязвимости от метеорологических факторов

• Выделены типовые синоптические процессы возникновения опасных условий погоды - сильных ветров, сильных осадков и заморозков на территории Республики Башкортостан

• Установлено, что заморозки, наблюдающиеся на территории Республики Башкортостан, достаточно частое метеорологическое явление Весенние заморозки наблюдаются до середины июня (особенно в горных районах), а осенние начинаются в сентябре (в горных районах в начале месяца)

• Установлены количественные характеристики наиболее часто повторяющихся опасных и неблагоприятных явлений погоды (сильный ветер, метель, сильный снег, гололед, дождь, град, гроза), дана их статистическая оценка, разработан и апробирован алгоритм расчета функций тепловых (<Э„, Он) и стоимостных (в„, вн) потерь для ТЭЦ-4 г Уфа и сельхозпредприятий Уфимского района Республики Башкортостан

• За 10-летний период (1993-2002 гг) обобщены оперативные прогнозы весенних и осенних заморозков в виде матриц сопряженности и рассчитана успешность методических и инерционных прогнозов по критериям, предложенным Н А Багровым (Н), М А Обуховым (<3), Хайдке (5), Л Гудмэном и Е Крускалом (т), наряду с общей оправдываемостью (Р) и информационным отношением (у)

• Установлена достаточно высокая успешность методических прогнозов заморозков, их оперативное преимущество относительно инерционных, что особенно проявляется по критериям Обухова (Q), информационное отношение (о) и Гудмэна - Крускала (г) Критерий общая оправдываемость (Р) слабо чувствителен к изменениям успеха прогнозирования

• В основу всех представленных расчетов положен байесовский подход, позволяющий рассчитать средние в статистическом смысле потери потребителя и установить сравнительную оценку снижения потерь при использовании методического прогноза относительно стандартного (инерционного)

• Исследуя метеорологические данные, экономические показатели совхозов Республики Башкортостан были построены матрицы потерь потребителя и рассчитан экономический эффект и экономическая эффективность прогнозов весенних и осенних заморозков Было установлено, что преимущественно оптимальной оставалась стратегия ориентации на прогнозы Экономический эффект использования прогнозов заморозков за исследуемый период составил 1850 тыс руб по данным совхозам или в среднем 123 тыс руб по совхозу за один период

• Апробированы по фактическим данным потребителей климатологические стратегии S^i, Sm2, Snp (постоянной защиты, пренебрежения или доверия метеорологическим прогнозам) с учетом затрат на меры защиты и возможных метеорологических потерь и установлено, что при отсутствии прогнозов целесообразна стратегия постоянной защиты S№1

• Разработав и использовав алгоритм расчета, были определены функции тепловых (Qn, QH) и стоимостных (s„, sH) потерь, что позволило установить матрицы потерь для ТЭЦ-4 г Уфа, как базового условия оценки экономической полезности прогнозов температуры воздуха

• Расчеты показателей экономической полезности - экономического эффекта и экономической эффективности - выполненные за пять отопительных периодов (1999-2003г г), показали существенное снижение средних потерь при использовании методических прогнозов относительно инерционных (текущей погоды) и соответственно высокую экономическую полезность(Э, Р)

• Расчеты показывают, что экономический эффект использования оперативных методических прогнозов температуры воздуха на ТЭЦ-4 г Уфа составляет в среднем за отопительный сезон 6940 тыс руб , в то время как оптимальное использование прогнозов позволяет увеличить экономический эффект до 11080 тыс руб за отопительный сезон

• Экономическая эффективность за исследуемый период достигает значений 340 - 680 рублей на рубль затрат в прогностическом

подразделении, необходимых на разработку соответствующих прогнозов для теплоэнергетики

• Анализ матриц сопряженности прогнозов температуры воздуха показывает необходимость дальнейшего совершенствования методов прогнозирования среднесуточной температуры воздуха по г Уфа

• На основании полученных результатов внесены уточнения в методику расчета Гидрометцентром Башкирского УГМС экономической эффективности использования методических прогнозов заморозков в сельскохозяйственном производстве и среднесуточной температуры воздуха для теплоэнергетики Республики Башкортостан

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1 Волобуева, О В Оптимальное использование нефтегазовых топливных ресурсов с учетом метеорологической информации в топливно-энергетической отрасли экономики республики Башкортостан [Электронный ресурс] / О В Волобуева // Нефтегазовое дело Электронный научный журнал / Уфин гос нефт техн ун-т - Уфа УГНТУ, 2007 -Режим доступа к журналу webmaster webmaster @ ogbus ru

2 Волобуева, О В Особенности специализированного гидрометеорологического обслуживания транспортных отраслей и экономическая полезность использования прогнозов заморозков в сельскохозяйственном производстве Республики Башкортостан [Текст] / О В Волобуева, В 3 Горохольская II Метеоспектр -2006 -№ 2 -С 86-92

3 Волобуева, О В Экономическая полезность метеорологических прогнозов в теплоэнергетике Республики Башкортостан [Текст] / О В Волобуева, Л А Хандожко, А А Коршунов II Метеоспектр -2006 -№ 2 -С 5765

4 Волобуева, О В Специализированное гидрометеорологическое обеспечение некоторых отраслей экономики Республики Башкортостан и пути повышения его качества [Текст] / О В Волобуева, В 3 Горохольская II Метеоспектр -2006 -№ 3 - С 82 - 87

5 Горохольская, В 3 Сильные ветры и метели на территории Республики Башкортостан [Текст] / В 3 Горохольская, О В Волобуева // Метеорология и гидрология -2006 -№ 7 -С 49 - 55

Подписано в печать 19 02 2007 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Печать офсетная Уел печ л 1,3. Тираж 100 экз Заказ №458.

Отпечатано в ООО «Издательство "JIEMA"»

199004, Россия, Санкт-Петербург, В.О., Средний пр , д 24, тел /факс. 323-67-74 e-mail- izd_lema@mail ru

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Волобуева, Ольга Васильевна

Введение

1 Аналитический обзор исследований погоды и климата регионов Республики Башкортостан

1.1 Синоптико-климатические особенности Республики Башкортостан

1.1.1 Особенности физико-географических условий Республики Башкортостан

1.1.2 Климатические условия

1.1.3 Синоптические условия

1.2 Режим температуры и ветра

1.2.1 Температурный режим

1.2.2 Ветровой режим

1.3 Опасные и неблагоприятные гидрометеорологические явления

2 Теоретические основы экономической полезности метеорологических прогнозов

2.1 Функции полезности

2.2 Оценка средних байесовских потерь

2.3 Оценка экономического эффекта и экономической эффективности использования методических прогнозов

3 Экономическая полезность метеорологических прогнозов в сельскохозяйственном производстве

3.1 Влияние погоды и климата

3.2 Экономическая полезность прогнозов заморозков по совхозам Республики Башкортостан

3.2.1 Оценка успешности метеорологических прогнозов

3.2.2 Построение матрицы сопряженности и матрицы потерь

3.2.3 Оценка экономического эффекта и экономической эффективности прогнозов заморозков

4 Экономическая полезность метеорологических прогнозов в 88 теплоэнергетике Республики Башкортостан

4.1 Энергетические системы

4.2 Функции тепловых и стоимостных потерь

4.3 Оценка экономической полезности прогнозов среднесуточной температуры воздуха для ТЭЦ

4.3.1 Разработка и анализ матриц сопряженности прогнозов среднесуточной температуры воздуха

4.3.2 Разработка тепловых и стоимостных потерь на ТЭЦ-4 г.Уфы

4.3.3 Матрица систематических потерь как регламент действий диспетчера ТЭЦ

4.4 Ресурсосбережение в теплоэнергетике 131 Заключение 134 Список использованных источников

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Экономический эффект и экономическая эффективность использования метеорологических прогнозов в агропромышленном и теплоэнергетическом секторе экономики Республики Башкортостан"

В современных условиях нет такой отрасли экономики, которая не испытывала бы потребности в прогнозах погоды или иной метеорологической информации. Научно-технический прогресс способствовал не только быстрому развитию гидрометеорологической науки, но и разработке способов экономически выгодного применения гидрометеорологической информации в технологических процессах отраслей экономики.

Проектирование и строительство городов, путей сообщения, линий связи и электропередачи, морских портов, аэродромов, курортов и т.д. требуют, кроме прогнозов погоды, самого широкого и целенаправленного учета климатических особенностей и использования климатических ресурсов.

В современных условиях быстро развивается техника, совершенствуется структура всех отраслей производства, и вместе с этим растут запросы к оперативной прогностической информации [1, 2, 3]. Особое значение приобретают прогнозы для таких отраслей, как энергетика, сельское хозяйство, строительство и всех видов транспорта [4,5, 6, 7, 8].

Региональные разработки экономико-метеорологических моделей позволяют оптимально реализовать метеорологические прогнозы в хозяйственной практике. Научным исследованиям в этой области экономической метеорологии придается большое значение в Республике Башкортостан.

Исследуемый регион в определённой степени подвергнут значительному риску выбора хозяйственных решений вследствие влияния неблагоприятных гидрометеорологических условий. Здесь прослеживается зона повышенной сложности прогнозирования и отмечаются значительные потери за счёт неблагоприятных условий и опасных явлений погоды [9]. Отсюда возникает необходимость исследования прогностической информации, реализуемой в данном регионе как с точки зрения ее успешности, так и экономической полезности в основных отраслях производства.

Влияние неблагоприятных условий погоды проявляется в том, что экономика страны и общество несут потери, которые, несмотря на принимаемые меры защиты, зачастую оказываются столь существенными, что становятся дестабилизирующим фактором экономического развития.

За последнее десятилетие влияние опасных гидрометеорологических явлений погоды на развитие экономики достигло значительных масштабов и вносит заметную неустойчивость в функционировании отдельных региональных отраслей и экономической системы в целом, нарушая нормальное, динамичное развитие и угрожает безопасности жизнедеятельности общества [10,11,12].

Наряду с климатической информацией метеорологические прогнозы находят все более широкий спектр потребителей. В последние десятилетия в системе Росгидромета проблеме повышения экономической эффективности использования метеорологической информации уделяется все большее внимания [13].

Чтобы метеорологическая информация могла стать составной ресурсной частью того или иного производства, необходимы знания основных характеристик этого производства, его специфики, что позволяет правильно оценивать необходимую потребителю метеорологическую информацию: ее объем, точность, критические границы, частоту передачи, форму представления и другие параметры.

Для успешной реализации на практике метеорологических сведений недостаточно лишь довести их до потребителя. Возникает необходимость двустороннего обмена информацией между потребителем и метеорологом для принятия оперативного решения о действиях, которые будут экономически наиболее выгодны при ожидаемых условиях погоды или уже известных климатических параметрах.

Внедрение научных методов использования метеорологической информации, прежде всего, прогнозов погоды позволяет значительно снизить издержки в экономике страны за счет влияния погодных условий. Наряду с климатической информацией, метеорологические прогнозы находят все более широкий спектр потребителей. В последние десятилетия в системе Росгидромета проблеме повышения экономической эффективности использования метеорологической информации уделяться все большее внимание.

В настоящее время имеются реальные возможности заблаговременно предупредить о наступлении опасных явлений погоды и предотвратить или уменьшить их пагубное влияние. Опыт и интуиция в использовании метеорологической информации должны быть заменены научным подходом и экономическим расчетом.

Научная основа оценки экономической эффективности метеорологической информации продолжает развиваться, базируясь, главным образом, на положениях теории вероятностей и математической статистики. Некоторые задачи решаются на основании математико-экономического моделирования, теории оценивания, сетевого планирования и ряда других разделов математики.

Современный потребитель заинтересован в качественной информации об ожидаемой погоде. Поступающая к потребителю метеорологическая информация должна быть грамотно использована, что позволит получить максимальный эффект: наибольшую выгоду или наименьшие потери.

Внедрение эффективных методов использования метеорологической информации и, прежде всего, прогнозов погоды, позволяет значительно снизить издержки в экономике страны за счет влияния погодных условий. В этом состоит актуальность данной работы.

Важнейшей проблемой, решению которой в значительной степени посвящена данная работа, является выявление научно-производственных условий, которые могут способствовать более успешной организации работ в сельскохозяйственном производстве и в теплоэнергетике Республики Башкортостан с привлечением информации территориальной гидрометслужбы.

Целью диссертационной работы является разработка и адаптация к региональным условиям комплексного учета характеристик успешности и экономической полезности краткосрочных прогнозов заморозков для сельскохозяйственного производства и средней температуры воздуха для теплоэнергетического сектора Республики Башкортостан.

Для достижения этой цели применительно к конкретному потребителю были решены следующие задачи'.

• исследованы метеорологические условия и характерные синоптические процессы, вызывающие возникновение весенних и осенних заморозков в ряде совхозов Республики Башкортостан и температурного режима в г.Уфа;

• выполнена оценка успешности краткосрочных прогнозов заморозков для сельскохозяйственных предприятий Республики Башкортостан и среднесуточной температуры воздуха для теплоэнергетики г.Уфа;

• разработаны алгоритмы численной оценки успешности и экономической полезности прогнозов;

• показана целесообразность выбора байесовского подхода оценки экономического эффекта и экономической эффективности использования метеорологических прогнозов;

• разработаны адаптационные модели расчета экономической полезности краткосрочных прогнозов заморозков для сельскохозяйственных предприятий Республики Башкортостан и среднесуточной температуры воздуха для ТЭЦ г.Уфа.

В работе применялась статистическая и картографическая оценка опасных метеорологических условий. В основном использовались непараметрические методы математической статистики применительно к метеоролого-экономическим оценкам результативности прогностической информации. Применялся обширный комплекс статистических показателей сопряженности прогнозов при известной в данном исследовании их дискретности.

В работе использовался байесовский подход оценки средних (в статистическом смысле), как базового критерия оптимальности реализации прогнозов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• впервые дана синоптическая оценка производственной опасности исследуемых метеорологических условий и обоснование соответствующих предупреждений;

• разработано методическое обоснование, информационное и программное обеспечение расчета матрицы потерь сельхозпредприятий Республики Башкортостан и ТЭЦ-4 г. Уфа с использованием технико-экономических характеристик предприятий и произведён расчёт байесовских средних потерь;

• исследована, применительно к выбранным потребителям, метеоролого-экономическая модель оптимального использования оперативных методических прогнозов;

• впервые на территории Республики Башкортостан произведена оценка экономического эффекта и экономической эффективности использование метеорологических прогнозов для отдельно взятых сельскохозяйственных предприятий и ТЭЦ г. Уфа.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

• установленные типовые синоптические условия позволяют успешно использовать их в оперативной синоптической практике;

• выполнена комплексная оценка успешности исследуемых метеорологических прогнозов, что раскрывает возможность перехода от субъективных оценок качества прогнозов, согласно Наставлений к объективным матричным оценкам;

• показана возможность достоверной оценки средних потерь в соответствии с байесовским подходом, что позволяет установить снижение потерь при использовании методических прогнозов относительно инерционных;

• разработанные матрицы потерь могут быть использованы в последующие годы для оценки экономической полезности прогнозов;

• рассчитаные показатели полезности - экономический эффект и экономическая эффективность раскрывают потребителям социально-экономическую значимость метеорологических прогнозов.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Волобуева, Ольга Васильевна

Заключение

• Установлено, что неоднородность физико-географической и метеорологической природы Республики Башкортостан отражается на сложности прогнозирования метеорологических величин и явлений погоды. Территория республики находится на восточной периферии зоны повышенной сложности прогнозирования, которая рассматривается как зона повышенного метеорологического риска.

• Выделены типовые синоптические процессы возникновения опасных условий погоды - сильных ветров, сильных осадков и заморозков на территории Республики Башкортостан.

• Установлено, что заморозки, наблюдающиеся на территории Республики Башкортостан, достаточно частое метеорологическое явление. Весенние заморозки наблюдаются до середины июня (особенно в горных районах), а осенние начинаются в сентябре (в горных районах в начале месяца).

• Дополнительно установлены наиболее повторяющиеся опасные явления погоды на территории республики - сильный ветер, метель, сильный снег, гололёд, дождь, град, гроза - и дана их статистическая оценка.

• За 10-летний период (1993-2002 гг.) обобщены оперативные прогнозы весенних и осенних заморозков в виде матриц сопряжённости и рассчитана успешность методических и инерционных прогнозов по критериям, предложенным Н.А. Багровым (Н), М.А. Обуховым (Q), Хайдке (S), JI. Гудмэна и Е. Крускала (т), наряду с общей оправдываемостью (Р) и информационным отношением (и).

• Установлена достаточно высокая успешность методических прогнозов заморозков, их оперативное преимущество относительно инерционных, что особенно проявляется по критериям Обухова (Q), информационное отношение и) и Гудмэна - Крускала (т). Критерий общая оправдываемость (Р) слабо чувствителен к изменениям успеха прогнозирования.

• В основу всех представленных расчётов положен байесовский подход, позволяющий рассчитать средние в статистическом смысле потери потребителя и установить сравнительную оценку снижения потерь при использовании методического прогноза относительно стандартного (инерционного).

• Исследуя метеорологические данные, экономические показатели совхозов Республики Башкортостан были построены матрицы потерь потребителя и рассчитан экономический эффект и экономическая эффективность прогнозов весенних и осенних заморозков. Было установлено, что преимущественно оптимальной оставалась стратегия ориентации на прогнозы. Экономический эффект использования прогнозов заморозков за исследуемый период составил 1850 тыс. руб. по данным совхозам или в среднем 123 тыс. руб. по совхозу за один период.

• Апробированы по фактическим данным потребителей климатологические стратегии S^i, SKJ12, Snp (постоянной защиты, пренебрежения или доверия метеорологическим прогнозам) с учетом затрат на меры защиты и возможных метеорологических потерь и установлено, что при отсутствии прогнозов целесообразна стратегия постоянной защиты S^i.

• Разработав и использовав алгоритм расчета, были определены функции тепловых (Qn, QH) и стоимостных (sn, sH) потерь, что позволило установить матрицы потерь для ТЭЦ-4 г. Уфы, как базового условия оценки экономической полезности прогнозов температуры воздуха.

• Расчеты показателей экономической полезности - экономического эффекта и экономической эффективности - выполненные за пять отопительных периодов (1999-2003г.г.), показали существенное снижение средних потерь при использовании методических прогнозов относительно инерционных (текущей погоды) и соответственно высокую экономическую полезность (Э, Р).

• Расчеты показывают, что экономический эффект использования оперативных методических прогнозов температуры воздуха на ТЭЦ-4 г. Уфы составляет в среднем за отопительный сезон 6940 тыс. руб., в то время как оптимальное использование прогнозов позволяет увеличить экономический эффект до 11080 тыс. руб. за отопительный сезон.

• Экономическая эффективность за исследуемый период достигает значений 340 - 680 руб. на рубль затрат в прогностическом подразделении, необходимых на разработку соответствующих прогнозов для теплоэнергетики. Анализ матриц сопряженности прогнозов температуры воздуха показывает необходимость дальнейшего совершенствования методов прогнозирования среднесуточной температуры воздуха по г. Уфа.

• На основании полученных результатов внесены уточнения в методику расчета Гидрометцентром Башкирского УГМС экономической эффективности использования методических прогнозов заморозков в сельскохозяйственном производстве и среднесуточной температуры воздуха для теплоэнергетики Республики Башкортостан.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Волобуева, Ольга Васильевна, Москва

1. Бедрицкий, А.И. Опасные гидрометеорологические явления и их влияние на экономику России Текст. / А.И Бедрицкий, А.А. Коршунов, JI.A. Хандожко, М.З. Шаймарданов.-Обнинск: Изд. ВНИИГМИ-МЦЦ, 2002.-36 с.

2. Эффективность гидрометеорологического обслуживания народного хозяйства Текст.: Мат. совещания по обмену опытом работы в области эконом, эффект, гидрометеоролог, обслуж. нар. хоз-ва, Киев, окт., 1971 г.-Л.: Гидрометеоиздат, 1972.-156 с.

3. Rodenburg, Е. Environmental indicators for global cooperation Text. / E. Rodenburg, D. Tunstall and F. Van Bolhuis // Global Environment Facility: Working Paper-1996.-№ 11.

4. Волобуева, О.В. Специализированное гидрометеорологическое обеспечение некоторых отраслей экономики Республики Башкортостан и пути повышения его качества Текст. / О.В. Волобуева, В.З. Горохольская // Метеоспектр.-2006.-№ 3 С.82 - 87.

5. Вопросы прогноза погоды, климата, циркуляции и охраны атмосферы Текст.: Сб. нбауч. работ-Пермь: Изд. Пермского государственного университета, 2002.

6. Хандожко, J1.A. Практикум по экономике гидрометеорологического обеспечения народного хозяйства Текст. / JI.A. Хандожко .-СПб.: Гидрометеоиздат, 1993.-311 с.

7. ЮБедрицкий, А.И. Климатическая система и обеспечение гидрометеорологической безопасности жизнедеятельности России Текст. / А.И Бедрицкий, А.А. Коршунов, JI.A. Хандожко, М.З. Шаймарданов // Метеорология и гидрология.-2004.-№ 4.-С.120 130.

8. Хандожко, JI.A. Экономическая метеорология Текст. / JI.A. Хандожко СПб.: Гидрометеоиздат, 2005.- 490 с.

9. Алисов, Б.П. Климат СССР Текст. / Б.П. Алисов.-М.: Изд. МГУ, 1956.-126 с.

10. Baguet, А.Е. The ralue of frost forecasting a Bayeasian appraisal Text. / A.E. Baguet, A.N. Halter, Conclin // Amer. J. Agric. Econ.-l 976.-241 c.

11. Khandozho, L.A. The risk estimation at local and regional scale Text. / L.A. Khandozho // Risk sciences: employment and training: Proceeding International Conference-Strasbourg, By Council of Europe, 1997-P.67 77.

12. Климат Уфы: Справочник специалиста Текст. / Под ред.В.Н. Бабиченко и М.А. Еремина.-СПб.: Гидрометеоиздат, 1987.-118 с.-{Климат города).

13. Алисов, Б.П. Климатология Текст. / Б.П. Алисов, Б.В. Полтараус.-М.: Изд. МГУ, 1974.-299 с.

14. Зверев, А.С. Синоптическая метеорология Текст. / А.С. Зверев.-JI.: Гидрометеоиздат, 1968.-773 с.

15. Монокрович, Э.И. О влиянии метеорологических факторов на электрическую нагрузку в энергосистемах Текст. / Э.И. Монокрович, А.К. Балдыкова//Труды КазНИГМИ.-1980.-Вып. 74.-С.З 10.

16. Хандожко, JI.A. Региональные синоптические процессы Текст. / Л.А. Хандожко.-JI.: Изд. ЛГМИ, 1988.-103 с.

17. Венцкевич, Г.З. Сельскохозяйственная метеорология Текст. / Г.З. Венцкевич.-Л.: Гидрометеоиздат, 1952.-С.63 182.

18. Порядок действий организаций и учреждений Росгидромета при возникновении опасных природных (гидрометеорологических и гелиофизических) явлений Текст. / Росгидромет.-СПб.: Гидрометеоиздат, 2000.

19. Энциклопедия климатических ресурсов Российской Федерации .СПб.: Гидрометеоиздат, 2005. 319 с.

20. Горохольская, В.З. Сильные ветры и метели на территории Республики Башкортостан Текст. / В.З. Горохольская, О.В. Волобуева // Метеорология и гидрология.-2006.-№ 7.-С.49 55.

21. Раузин, Л.М. Явления гололёда на линии электропередач Южного Урала Текст. / Л.М. Раузин // Электрические станции.-1932.-№ 5.-С.296-297.

22. Кильметова, Ф.Ш. Атмосферные процессы, обуславливающие избыток осадков на территории Башкирской АССР в холодное время года Текст. / Ф.Ш. Кильметова // Уч. записки Башк. гос. ун-та. Сер. География-1974-Вып. 68, № 5.-С.63 -69.

23. ЗОГольцберг, И.А. Агроклиматическая характеристика заморозков в СССР и методы борьбы с ними Текст. / И.А. Гольцберг.- JL: Гидрометеоиздат, 1961.-198 с.

24. Берлянд, М.Е. Предсказание заморозков и борьба с ними Текст. / М.Е. Берлянд, П.Н. Красиков.-JI.: Гидрометеоиздат, 1952.-С.5.

25. Правила пользования электрической и тепловой энергией Текст.-М.: Энергоиздат, 1982.-112 с.

26. Васильев, А.А. Гидрометеорологические явления, приводящие к стихийным бедствиям, и система их прогнозирования Текст. / А.А. Васильев // Метеорология и гидрология.-1991.-№ 1.-С.5 15

27. Руководящий документ. Наставление по краткосрочным прогнозам общего назначения. РД 52.86.629-2002. Текст. -М.: Изд. Росгидромет, 2002.

28. Критерии стихийных гидрометеорологических явлений и порядок подачи штормового сообщения (инструкция) Текст.: РД 52.04.563-96.-М.: Росгидромет: Изд-во Росгидромета, 1996.

29. Коршунов, А.А. Опасные гидрометеорологические явления и неблагоприятные условия погоды: некоторые результаты анализа статистики Текст. / А.А. Коршунов, И.А. Филиппов // Труды ВНИИГМИ-МЦД.-2002.-Вып. 169.-С.134-147.

30. Коршунов, А.А. Опыт становления и развития специализированного гидрометеорологического обеспечения экономики и населения в России Текст. / А.А. Коршунов, М.В. Петрова, М.З. Шаймарданов //Труды ВНИИГМИ-МЦД.-2001.-Вып. 168.-С.29-40.

31. Руководство по краткосрочным прогнозам погоды. Ч. 3, вып. 3.-JL: Гидрометеоиздат, 1966.-С.242 245.

32. Хандожко, JI.A. Метеорологическое обеспечение народного хозяйства Текст. / Л.А. Хандожко.-Л.: Гидрометеоиздат, 1981.-231 с.

33. Бедрицкий, А.И. О влиянии погоды и климата на устойчивость и развитие экономики Текст. / А.И. Бедрицкий //Метеорология и гидрология-1997-№ 10.-С.5-11.

34. Бедрицкий, А.И. Проблема экономически выгодного использования метеорологических прогнозов Текст. / А.И. Бедрицкий, А.А. Коршунов, Л.А. Хандожко, М.З. Шаймарданов // Метеорология и гидрология.-1998.-№ 10.-С.5-17.

35. Berggren, W.R. Economic benefits of climatological services Text. / W.R. Berggren // WMO Tech. Notes.-1976.-№ 145,14.-43 p.

36. Proceeding of conference on the Economic Benefits of Meteorological and Hydrological Services Text. , Geneva, Switzerland, 19-23 September 1994.-Geneva, Switzerland: By WMO/TD.-1994.-№ 630.-390 p.

37. Багров, Н.А. О хозяйственной полезности гидрометеорологических прогнозов Текст. / Н.А. Багров // Труды Гидрометцентра СССР.-1975-Вып. 159,-С. 101-114.

38. Де Грот, М. Оптимальные стратегические решения Текст. / М. Де Грот- М.: Мир, 1974.-491 с.

39. Жуковский, Е.Е. Метеорологическая информация и экономические решения Текст. / Е.Е. Жуковский.-Л.: Гидрометеоиздат, 1981.-303 с.

40. Хей, Дж. Введение в методы байесовского статистического вывода Текст. / Дж. Хей.-М.: Финансы и статистика, 1987.-335 с.-(Пер. с англ.)

41. Груза, Г.В. Вероятностные метеорологические прогнозы Текст. / Г.В. Груза, Э.Я. Ранькова.-Л.: Гидрометеоиздат, 1996.

42. Бедрицкий, А.И. Экономическая полезность гидрометеорологического обеспечения Текст. / А.И. Бедрицкий, JI.A. Хандожко // Бюлл. ВМО-Т.50, № 3, июль 2001.- С.266 271.

43. Багров, Н.А. К вопросу об оценке гидрометеорологических прогнозов Текст./Н.А. Багров //Метеорология и гидрология.-1953.-№ 6.-С.13 16.

44. Багров, Н.А. О статистических свойствах некоторых оценок прогнозов Текст. / Н.А. Багров // Труды ММЦ.-1966.-Вып. 9.-С. 61-69.

45. Бедрицкий, А.И. Показатели влияния погодных условий на экономику: адаптивность потребителей Текст. / А.И. Бедрицкий, А.А. Коршунов, JI.A. Хандожко, М.З. Шаймарданов // Метеорология и гидрология.-1999.-№ 9.-С.17 25.

46. Томпсон, Дж.К. Экономическая эффективность метеорологии Текст. / Дж.К. Томпсон // Бюл. ВМО.-1968.-Т.17, № 4.-С.14 21.

47. Economic and Social Benefits of Meteorological and Hydrological Services // Proceeding of the Technical conference, Geneva, Switzerland, 2630 March 1990.-Geneva, Switzerland: By WMO/TD 1990.-№ 733.-461 p.

48. Epstein, E.S. A scoring system of probability forecasts of ranked categories Text. / E.S. Epstein // J. Appl. Meteorol.-1969.-Vol. 8, № 6.-P.985 -989.

49. Mason, B.I. The role of meteorology in the National Economy Text. / B.I. Mason//Weather.-1966.-Vol. 21 (11).-P.31-35.

50. Murphy, A.H. Measures of the utility of probabilistic predictions in cost-loss ratio decision situations in which knowledge of the costless ratio is incomplete Text. / A.H. Murphy //J. Appl. Meteorol.-1969.-Vol. 8, № 6.-P.863 873.

51. Thompson, J.C. Potential economic benefits from improvements in weather information Text. / J.C. Thompson // The Economic Benefits of National Meteorological Services.-Geneva: By WMO, 1968.-P.41 -49.

52. Thompson, J.C. Economic and social impact of weather forecasts: Models, systems and users Text. / J.C. Thompson-Boulder, 1976-Vol. 2.-P.524-578.

53. Хандожко, JI.A. Разложение матрицы метеорологических потерь на многофазовые Текст. / JI.A. Хандожко // Анализ и прогноз полей метеорологических величин и явлений: Межвуз. сб. науч. трудов.-Л.: Изд. ЛГМИ, 1986.-Вып.92 .-С.121-127.

54. Хандожко, Л.А. Преобразование 2-х фазовой матрицы потерь в трёхфазовую Текст. / Л.А. Хандожко // Межвуз. сб. науч. трудов.-Л.: Изд. ЛГМИ, 1990.-Вып.108.-С.115 -120.

55. Хандожко Л.А. Использование байесовского подхода в задачах оптимизации использования погоды Текст. / Л.А. Хандожко, А.А. Фокичева //Итоговая сессия ученого совета 2002 , С-Пб, изд. РГТМУ с. 59 61

56. Хандожко, Л.А. Методика оценки экономического эффекта прогноза температуры воздуха для теплоэлектроцентралей Текст. / Л.А. Хандожко, В.Б. Вдовин // Труды ГГО.-1989.-Вып. 528.-С.58 74.

57. Хандожко, Л.А. О выборе градаций влияющей метеорологической величины при построении функции потерь Текст. / Л.А. Хандожко, В.Б. Вдовин: Межвуз. сб. науч. трудов.-Л.: Изд. ЛГМИ, 1987-Вып. 97.

58. Ланге, О. Оптимальные решения Текст. / О. Ланге.-М.: Прогресс, 1967.-285 с.

59. Хандожко, Л.А Адаптация потребителя к ожидаемым условиям погоды: методическая основа и практическая реализация Текст. / Л.А. Хандожко, А.А. Коршунов, М.З. Шаймарданов //Труды ВНИИГМИ-МЦЦ2001.-Вып. 168.-С.41-53.

60. Хандожко, Л.А. Предотвращённые потери как мера адаптации потребителя к опасным условиям погоды Текст. / Л.А. Хандожко, А.А. Фокичева, А.А. Коршунов //Труды ВНИИГМИ-МЦД.-2002.-Вып. 169.-С.29-38.

61. Методика оценки экономического эффекта прогнозов весенних заморозков Текст. -М.: Гидрометеоиздат, 1989.-12 с.

62. Хандожко, Л.А. Оценка экономического эффекта использования метеорологических прогнозов / Л.А. Хандожко // Межвуз. сб. науч. работ-1984-Вып. 85.-С.133-142.

63. Хандожко, Л.А. Оценка экономического эффекта прогнозов погоды Текст. / Л.А. Хандожко.-Л.: Изд. ЛГМИ, 1987.-50 с.

64. Хандожко, Л.А. Оценка экономической эффективности метеорологической информации / Л.А. Хандожко.-Л.: Гидрометеоиздат, 1979 .-С.42 -48.

65. Жуков, В. А. Оценка эффективности использования гидрометеорологической информации в сельском хозяйстве Текст. /В.А. Жуков, O.K. Устинова, А.А. Коршунов // Труды ВНИИГМИ-МЦЦ.2002.-Вып. 169.-С. 66-87.

66. Чурков, Ю.И. Агрометеорологические условия и продуктивность кукурузы Текст. / Ю.И. Чурков.-Л.: Гидрометеоиздат, 1969.

67. Обухов, A.M. К вопросу об оценке успешности альтернативных прогнозов Текст. / A.M. Обухов //Изв. АН СССР. Сер. Геофиз-1955.-№ 4-С.339-349.

68. Методика определения экономической эффективности использования гидрометеорологической информации в народном хозяйстве Текст.-Л.: Изд. ГГО, 1985.-126 с.

69. Опасные явления погоды на территории Сибири и Урала Текст. Ч.З / Под ред. С.Д. Кошинского, А.Д. Дробышева.-Л.: Гидрометеоиздат, 1987200 с.

70. Монокрович, Э.И. Гидрометеорологическая информация в народном хозяйстве Текст. /Э.И. Монокрович -Л: Гидрометеоиздат, 1980.-175 с.89Аптон, Г. Анализ таблиц сопряженности Текст. / Г. Аптон.-М.: Финансы и статистика, 1982.-143 с.

71. Кендал, М.Дж. Статистические выводы и связи Текст. / М.Дж. Кендал, А. Стьюарт.-М.: Наука, 1973.-899 с.-(Пер. с англ.).

72. Hunter, А.А. On the validity of measures of association: the nominal-nominal, two-by-two case Text. / A.A. Hunter //Amer. J. Soc.-1974.-Vol. 79-P.99-109.

73. Хандожко, JI.A. Уточнение расчёта средних потерь по метеорологическим условиям Текст. / J1.A. Хандожко // Труды ВНИИГМИ-МЦЦ.-2000.-Вып. 168.-С.90-96.

74. Хандожко, JI.A. Функции метеорологических потерь теплоэлектроцентралей Текст. / JI.A. Хандожко, В.Б. Вдовин // Труды ГТО.-1986-Вып. 507.-С.45-52.

75. Опыт гидрометеорологического обслуживания сельского хозяйства Текст.-М.: Гидрометеоиздат, 1971.

76. Брагинская, JI.J1. Об экономической эффективности учёта метеорологических условий при выборе теплотехнических параметров здания Текст. / Л.Л. Брагинская // Труды ГГО.-1976.-Вып. 349.-С.82 89.

77. Брагинская, Л. Л. Об экономической эффективности учёта характеристик климата при определении норм отопления Текст. / Л.Л. Брагинская, С.В. Клягина // Гидрометеорология и народное хозяйство.-Л.: Гидрометеоиздат, 1976-С. 173 181.

78. Монокрович, Э.И. Эффективность учёта краткосрочных прогнозов температуры воздуха при регулировании отпуска тепла Текст. / Э.И. Монокрович // Труды КазНИГМИ.-1977.-Вып. 62.-С.79 87.

79. Карпеев, Г.А. Методические указания по оценке эффективности использования оперативных прогнозов температуры воздуха теплосетью Текст. / Г.А. Карпеев, Н.Н. Кузнецова // Гидрометцентр СССР.-М.: Гидрометеоиздат, 1973.-13 с.

80. Методические указания по оценке экономического эффекта от использования гидрометеорологической информации в сельскохозяйственном производстве Текст. / Под ред. В.Н. Страшного. М.: Гидрометеоиздат, 1985.-63 с.

81. Поспелова, В.Ф. Некоторые данные об опасных явлениях погоды на Урале Текст. / В.Ф. Поспелова // Уч. записки Пермского ун-та. Гидрология и метеорология.-Вып.б, № 246.-С.100 — 110.

82. Волобуева, О.В. Экономическая полезность метеорологических прогнозов в теплоэнергетике Республики Башкортостан Текст. / О.В. Волобуева, JI.A. Хандожко, А.А. Коршунов // Метеоспектр.-2006.-№ 2.-С.57 -65.

83. Мастерских, М.А. Экономический эффект прогнозов погоды для центральной отопительной системы Москвы Текст. / М.А. Мастерских // Труды Гидрометцентра СССР.-1971.-Вып. 90.-С.98 105.

84. Хандожко, JI.A. Показатели влияния погодных условий на экономику: оценка коэффициента непредотвращённых потерь Текст. / JI.A. Хандожко, А.А. Коршунов // Метеорология и гидрология.-2000.-№ 12.-С.14 -23.

85. Хандожко, JI.A. Выбор оптимального погодо-хозяйственного решения на основе прогноза опасных гидрометеорологических условий Текст. / JI.A. Хандожко, А.А. Коршунов, А.А. Фокичева // Метеорология и гидрология-2003 .-№ 1.-С.5- 17.

86. Конторович JI.B. Оптимальное решение в экономике Текст. / JI.В. Конторович, А.Б. Горстко.-М.: Наука, 1972