Метеорологические прогнозы как фактор снижения ущерба от явлений погоды

Бедрицкий, Александр Иванович

Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему
Метеорологические прогнозы как фактор снижения ущерба от явлений погоды
ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Метеорологические прогнозы как фактор снижения ущерба от явлений погоды"

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК [002.5:551]:681.5

Бедридкий Александр Иванович

Метеорологические прогнозы как фактор снижения ущерба от явлений погоды

Специальность 11 .00.09 - метеорология, климатология,

агрометеорология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Казань 2000

Работа выполнена на кафедре метеорологии, климатологии и экологии атмосферы Казанского государственного университета

Научные руководители:

доктор географических наук, профессор Ю.П. Переведенцев доктор географических наук, профессор Л.А. Хандожко

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор Н.А. Калинин доктор физико-математических наук, профессор Г.М. Тептин

Ведущая организация

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, географический факультет

Защита состоится 22 июня 2000 года в 14 часов на заседании Специализированного совета К 053.2915 по присуждению ученой степени кандидата наук по специальности 11.00.09 - метеорология, климатология, агрометеорология в Казанском государственном университете по адресу: 420018 г. Казань, ул. Кремлевская, 18, кор. 2.

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

Автореферат разослан 19 мая 2000 года

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат географических наук доцент

Ю.Г. Хабутдинов

<02 У61 £ О

Общая характеристика работы

Актуальность исследований-. Влияние гидрометеорологических условий на устойчивое развитие экономики страны, особенно за последнее десятилетие, стало столь существенным, что может вызвать рост диспропорций в экономике и социальной сфере, нарушая нормальное, динамическое развитие общества. Воздействие только одного стихийного гидрометеорологического явления (СГЯ) на производственную инфраструктуру города или территории может отбросить их развитие на несколько лет назад. Это наблюдалось, например, после катастрофического наводнения в г. Кургане в 1994 г. или после полного затопления г. Ленска, Великого Устюга и др. Необходимость защиты от такого влияния и снижения социально-экономических потерь приводят к целесообразности учета влияния гидрометеорологических (погодных и климатических) условии (ВПУ) на государственном уровне.

Рыночные отношения приводят к необходимости более тесного взаимодействия с потребителями пщрометеорологаческой информации и более рационального использования прогностической продукции для минимизации ущерба.

Именно этими основными факторами обусловливается актуальность работы.

Цель и задач» исследования. Целью работы является:

1. Разработка комплексного алгоритма региональных оценок полезности метеорологических прогнозов, способа расчета предотвращенных потерь и уточнение функции потерь дискретного представления.

2. Исследование распределения полезности метеорологических прогнозов по Европейской территории России (ЕТР).

3. Исследование географшеских зон наибольшей чувствительности потребителей и их ранжирование к воздействующему метеорологическому фактору.

4. Разработка алгоритма для адаптации существующих критериев выбора оптимальных решений и стратегий к хозяйственным задачам потребителей.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.

¡.Формирование базы данных о стихийных гидрометеорологических явлениях.

2. Выбор методологического подхода и программных средств для обработки исходных данных.

3.Обобщение и анализ метеорологических и экономических сведений, формализованных в матричном виде в подсистеме «прогноз - потребитель». Исследование экономических потерь в отдельных отраслях экономики от погодных факторов. Ранжирование потребителей по степени чувствительности к воздействующему метеорологическому фактору.

4. Картирование распределения полезности метеорологических прогнозов по ЕТР.

5. Численное моделирование предотвращенных потерь с позиции байесовского подхода. Региональная оценка и картирование показателей эффективности и выгоды реализации успешных прогнозов наличия явления. Региональная оценка и картирование полезности метеорологических протозов на ЕТР.

6. Исследование и оценка комплексных показателей ВПУ на устойчивое развитие общества, показателей адаптации экономики страны и социальной сферы к изменениям погоды.

7. Ранжирование потребителей по степени чувствительности к воздействующим метеорологическим факторам.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- выявлены основные метеорологические условия, вызывающие потери, и их региональные особенности;

- впервые выявлены зоны наибольших ущербов от различных явлений погоды, позволяющие определить стратегию развития методов гидрометеорологического прогнозирования;

- разработаны комплексные показатели зависимости отраслей экономики от погодных условий и исследованы ущербы;

- обоснованы комплексные показатели оценки влияния погодных условий на устойчивое развитие общества.

Практическая значимость работы определяется направленностью на:

- оденет дифференциальных и интегральных потерь и ранжирование потребителей по степени чувствительности к воздействующему фактору;

. - повышение полезности использования метеорологических прогнозов и информации при их использовании различными отраслями экономики, выявление особенности распределения экономической полезности прогностической продукции по ЕТР;

- развитие и совершенствование информационной модели комплексного взаимодействия с потребителями гидрометеорологической информации, в первую очередь прогностической;

- использование разработанных методик и основных показателей ВПУ в учебном процессе подготовки специалистов по гидрометеорологии.

Полученные результаты позволяют выдвинуть на защиту:

- региональные оценки распределения по ЕТР предотвращенных потерь и выгоды реализации прогнозов;

- многофакторное обобщение зависимости отраслей экономики от метеорологических условий в системе «погода - прогноз - потребитель»;

- моделирование и анализ основных показателей ВПУ;

- методическую основу разработки показателя адаптации потребителей к погодным условиям, его интерпретацию и результаты анализа;

- оцешф' показателей ВПУ, отражающих воздействие на устойчивое развитие общества.

Основные положения п результаты диссертационной работы докладывались на рабочих совещаниях, проводимых совместно с представителями различных отраслей экономики; итоговых коллегиях Росгидромета (Москва, 1995 - 1999); Международной конференции по экономической эффективности метеорологического и гидрологического обслуживания (Женева, Швейцария, 1994); международных симпозиумах: по обмену опытом в области специализированного гидрометеорологического обеспечения отраслей экономики (Москва, 1995), по обмену опытом в области экономической эффективности от использования гидрометеорологической информации различными отраслями экономики (Москва, 1997), «Гидрометеорология: наука и практика, современность и перспективы» (Санкт-Петербург, 1997); Международной конференции «Экологическая безопасность на пороге XXI века» (Санкт-Петербург, 1997); Международных конференциях по управлению национальными метеорологическими (гидрометеорологическими) службами (Макао, 1997; Женева, 1999); Конференции «Байкал-99» по обмену опытом в области специализированного гидрометеорологического обеспечения отраслей экономики (Иркутск, 1999), на семинарах кафедры метеорологии, климатологии и экологии атмосферы Казанского госудрственного университета.

Результаты выполненных исследований опубликованы в 10 основных работах в зарубежных и российских научных журналах и сборниках.

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения и приложения. Основной текст изложен на 142 стр. Диссертация содержит 26 рис., список литературы из 82 наименований и приложения на 10 стр.

Содержание работы

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертационной работы, изложение целей и задач исследования, показана научная новизна и практическая значимость работы. Формулируются положения, выносимые на защшу, и сведения об апробации работы.

Глава 1. Исходные условия решаемой проблемы

Материальные ценности общества создаются в постоянном контакте с природной средой обитания, его созидательные функции осуществляются при одном фундаментальном условии - необходимости использовать ресурсы природной среды. Однако исчерпаемость одних природных ресурсов ведет к опасности утраты источника экономического развития, неумение использовать другие и, в частности, гидрометеорологические (погодные и климатические) ресурсы - к росту потерь в масштабах страны.

Природные ресурсы, сосредоточенные в гидрометеорологической среде, занимают особое место, еще недостаточно осознанное в хозяйственной практике. Главная их особенность состоит в том, что они практически неисчерпаемы. Проявления гидрометеорологической среды, отдельные ее состояния, выражающие благоприятные или неблагоприятные погодные условия, могут быть как исключительно полезны, так и опасны.

Содержание гидрометеорологических ресурсов раскрывает гидрометеорологическая информация, информационная продукция и данные, сосредоточивающие комплекс таких сведений, без которых невозможно рациональное функционирование многих отраслей экономики (энергетики, сельсюго хозяйства, транспорта, строительства и др.). Среда всего многообразия гидрометеорологической информационной продукции, подготавливаемой Росгидрометом, особое место занимает прогностическая информация. Основное назначение гидрометеорологических прогнозов - обеспечение экономических выгод и безопасности хозяйственной деятельности и населения страны. Осмысление полезности и государственной важности гидрометеорологических прогнозов предопределяет возможность решения проблемы в рамках государственной программы. Практически все отрасли экономики, зависимые от погоды, используют прогнозы погоды и, тем самым, извлекают экономической выгоды.

К таким объектам (потребителям гидрометеорологической информации) относятся промышленные и топливно-энергетические комплексы, строительство, транспорт, сельское, лесное и водное хозяйство, системы теплоснабжения городов, электроэнергетические сети, коммунальное хозяйство, технологические процессы и технические системы.

Таким образом, на огромном географическом пространстве страны со всем ее региональным многообразием сложилась относительно устойчивая система «экономика - население - природа». Сложность такого рода системы исключительно велика. Поэтому в рамках этой системы рассматривается иная система, отражающая сложный комплекс взаимосвязей погодно-клк-матической составляющей природы и общества, с одной стороны, и экономическую значимость прогнозов, с другой. А именно: «погода - прогноз -потребитель» или «погода, климат - производство». Проводимое исследование выполняется в рамках преимущественно первой подсистемы.

Нарушение нормального функционирования объектов экономической части системы может быть вызвано, прежде всего, особо опасными проявлениями погоды. В качестве примера рассматривается ветер - погодное явление, оказывающее наиболее существенное влияние на социальную, экономическую и экологическую опуацию. .Д аются примеры многофакторности проявлений ветра и его воздействия на различные сферы жизнедеятельности общества.

Далее приводится обоснование выбора области исследования - системы «погода - прогноз - потребитель». С использованием подходов и терми-6

нологии системного анализа формулируется краткая характеристика основных свойств, принципов и функций системы «погода - прогноз - потребитель», которые сводятся к следующему:

- целостность системы как совокупность взаимосвязанных подсистем с присущими каждой из них специфическими внутренними закономерностями развития;

- открытость, дающая возможность использования в ней информации от неметеорологических источников, а также метеорологической информации более высоких уровней (например, данные Всемирной Метеорологической Организации);

- неоднородность решаемых задач;

- внутренняя детерминированность как свойство упорядоченности и взаимосвязи отдельных подсистем;

- частичная регулируемость, обусловленная невозможностью идеального вьгаолнешга функций отдельных подсистем вследствие неточности наблюдений, ненадежности прогнозов, недостаточной эффективности активных воздействий на гидрометеорологические прогнозы;

- объективность участия человека на всех этапах функционирования системы.

При этом система, генерирующая различною вида и назначения прогностическую информацию, должна обеспечить ее практическую реализацию в экономически оптимальном режиме. Такова основная целевая задай функционирования системы и необходимости ее решения.

В качестве важнейших принципов системного подхода, которые используются в рамках выполненною исследования, выбраны:

1. Проблема рассматривается в пределах единой системы, в юторойустана-вливаюгея последствия и взаимосвязи всех частных решений.

2. Принятие решений основывается на выявлении и формулировке конечных целей подсистем и системы в целом.

3. Функционирование всех подсистем ориентировано на решение целевой задачи.

Формулируется конечная цель функционирования системы, исследуются пути ее достижения.

Центральная процедура системного подхода - построение «всеохватывающей» модели (разработка генерализованной функции) в виде комплекса частных моделей, включающих основные факторы и взаимосвязи реальных ситуаций, определяющих поведение системы и принятие решений. В первом приближении модель исследуется на альтернативное решение и на чувствительность ее к нежелательным внешним воздействиям. Система в итоге подразделяется на три подсистемы: «погода», «прогноз», «потребитель». Далее рассматривается содержание отдельных подсистем, их соподчиненность и взаимосвязь.

В подсистеме «погода» можно перечислить довольно большой комплекс характеристик, определяющих в итоге качество выходной метеорологической информации - ее точность и пространственную репрезентативность:

-плотность наблюдений (число станций и постов, отнесенное на 10' км2);

- средняя частота наблюдений по площади (число наблюдений в сутки) и, соответственно, частота передач;

- средняя частота наблюдений по площади опасных и особо опасных гидрометеорологических условий.

Подсистема «погода» функционирует в целях обеспечения смежной подсистемы «прогноз» и подсистемы «потребитель». Функционирование же подсистем «погода - прогноз» в комплексе осуществляется в виде наблюдений, оповещения и систематических передач информации в региональные прогностические центры.

В подсистеме «прогноз» после сбора наблюденной гидрометеорологической информации, на этапе анализа, частично - обработки и особенно -составления прогноза, появляется качественно новая функциональная черта. Требование потребителя на этом этапе реализуется посредством функции обнаружения. При этом под обнаружением понимается установление угрозы возникновения опасного явления погоды, опасного комплекса погодных условий, резкой смены погоды, опасности перехода от благоприятной погоды к неблагоприятной и т.д. или отсутствие таковой угрозы.

Прогноз опасных гидрометеорологических условий можно выразить как: П(ОЯ) = ЦЪ, я), где Ь - степень опасности погодных условий, я - условные вероятности осуществления фаз явления погоды при данном тексте прогноза.

В целом в рассматриваемой подсистеме выявляются две задачи, подлежащие решению: 1) повысить качество ее функционирования в пределах отдельных стадий, 2) в каждой стадии минимизировать затраты (расходы) при оптимальном количестве получаемой информации.

Подсистема «потребитель» - это все народнохозяйственные организации, производственная деятельность которых зависит от условий погоды, которые хотя бы принципиально могут корректировать свои действия в зависимости от метеорологических условий. Прежде всего, это сфера общественного производства. Сюда относятся: энергетика, сельское хозяйство, транспорт, строительство и др. Далее дается классификация потребителей в зависимости от производственного эффекта, полученного ими при использовании прогнозов. Анализируются требования обусловливающие более эффективное использование прогнозов потребителем. Обобщая анализ всей системы «погода - прогноз - потребитель», следует сказать, что только в результате взаимосвязанного и рационально организованного функционирования всех подсистем создаются условия оптимального использования прогнозов. Необходимое пространственно-временное разрешение исходной ин-

формации является предпосылкой прогнозирования более высокого качества. Построение модели для оценки экономической полезности использования гидрометеорологической информации в экономике основано на целостности рассматриваемой системы и включает элементы всех трех подсистем.

Предмет и сущность исследования заключаются в том, что все гидрометеорологические прогнозы представляют собой постоянно возобновляемую и объективно необходимую информационную продукцию общественного производства. Этот вид продукции следует рассматривать как исторически сложившийся результат запросов общества в целях обеспечения его рациональной деятельности. Правильное использование прогнозов является одной го важнейших задач, в которой экономическая полезность выступает как целевая проблема метеорологического обеспечения экономики и населения страны.

Сущность проблемы заключается в необходимости разработки практически ориентированных метеоролого-эюномических оценок реализации прогнозов применительно к отдельным отраслям экономики. Одной го главных является задача региональной оценки экономической полезности гцдро-метеорологических прогнозов как основы разработки более эффективных технологий их реализации. Использование прогнозов, как представляется, должно включать в себя последовательное решение двух целевых задач: оптимизацию применения потребителем оперативных метеорологических прогнозов и оценку экономического эффекта и эффективности, получаемых в процессе реализации прогнозов в производственной практике. В качестве целевой функции, характеризующей уровень метеорологических издержек в хозяйственной деятельности потребителя, предлагается рассматривать средние в статистическом смысле потери, определяемые с позиции байесовского подхода.

Учитывая изложенное выше, формулировка обозначенной проблемы может быть представлена следующим образам: сбережение материальных ценностей общества на основании оптимального учета гидрометеорологических прогнозов в практике и оценит их экономической и социальной полезности.

Научная установка сводится к разработке комплексной многоцелевой модели оптимальной реализации прогнозов в практической деятельности. Существующие научные подходы можно комхшексировать с позиции достижения минимальных потерь в различных отраслях производства. Ведущая роль здесь отводится байесовскому подходу. Центральное место в нем занимает разработка функций потерь.

Глава 2. Функция полезности как методическая основа исследования: формы представления, анализ, принципы реализации

В рассматриваемой системе «погода-прогноз-потребитель» эффективное хозяйственное управление с метеорологических позиций достигается при адекватном знании последствий от тех или иных решений ё при конк-

ретной погоде Ф. Исходя из этого, строится так называемая функция полезности, которая записывается в виде:

и=и(Ф1;<Г),

где (1| () = 1,..., т) - решения потребителя гаи регламент поведения потребителя; Ф. - фактическая погода.

В этом выражении не раскрываются пути достижения полезности. В силу этого функцию полезности разбивают на три класса, в зависимости от результата реализации прогнозов:

(^(Ф,, <1) - функция доходов, 11 = , (1) - функция потерь, 1т(Ф„ (!) — функция расходов. Подавляющее большинство потребителей рассматривают погодные условга как неблагоприятный внешний фактор, вызывающий те или иные потери. В соответствии с этим в настоящей работе рассматривается преимущественно второй класс функций полезности, интерпретируя их как функции потерь б по метеорологическим причинам: = бСФ^ с1).

При этом рассматривается частная сшуация, когда влияюшдя метеорологическая величина представляется в альтернативном (двухфазовом) виде. В этом случае функция потерь записывается в виде матрицы | Б^ | размерности 2 х2, которая в реальных условиях имеет вид:

С+еЬ Ь С 0 0<,г<1,

где = Ь=Ь - максимально возможные потери, еЬ = Ьн - непредот-вращенные потери, С - стоимость мер защиты. Коэффициент е есть показатель непредотвращенных потерь с областью изменения [0; 1]. В случае 8 = 0 потери, которые могли быть вызваны неблагоприятной погодой, предотвращены полностью (такого рода кардинальные защитные меры есть частный случай реальных условий). Противоположная картина отличается при 8 = 1, которая означает, что потребитель вовсе не применяет мер защиты.

Далее систематизируются данные о потерях потребителей по метеорологическим условиям и затратах на организацию защитных мер. Убытки по метеорологическим причинам оцениваются как любые материальные потери или финансовые затраты, связанные с неблагоприятными условиями погоды или неумелым использованием благоприятной погоды. Такого рода убытки можно разделить на прямые (разрушения, повреждения, затопления, снижение урожая и т.п.), косвенные (например, потери на предприятиях в связи с отключением участка ЛЭП и отсюда потери на взаимозависимых предприятиях). Как показывают оценки, в экономике России ежегодные убытки по метеорологическим причинам достигают 5 млрд. рублей.

Моделирование непредотвращенных (остаточных) потерь Непредотвращенные потери Ьн требуют самостоятельного анализа.

Б.. =

81«+е5И ^

Однако из-за отсутствия соответствующего статистического материала, который был бы достаточным с точки зрения статистического объема, и невозможности реального экспериментирования целесообразно прибегнуть к информационному моделированию.

В рамках системы «погода-прогноз-потребигель» при постулировании определенных условий функционирования подсистем требуется обобщенное представление в виде формализованного конструирования зависимости LH от определяющих факторов. В итоге функцию непредотвращенных потерь LH можно записать в следующем виде:

Lh = AxJxex Ьяи х t/(CT),

где А - коэффициент пропорциональности с учетом выбранной единицы измерения интенсивности J.

Применительно к воздействию ветра приводится смоделированный ряд комплексных сценариев результативности «противодействий» потребителя и погоды. Анализ данных, а также распределений LH показывает:

1. При s = 0,25 -г 0,50, что в хозяйственной практике явление частое, с ростом затрат С на предупредительные меры непредотвращенные потери LH снижаются. При значениях C/L > 0,5 ч- 0,6 уровень непредотвращенных потерь «стабилизируется». Затраты С > 60 (при L = 100) оказываются уже малоэффективными, а в случае С = 100 - бесхозяйственными.

2. Для одного и того же потребителя (C/L = const) непредотвращенные потери снижаются по мере совершенствования мер защиты. Отрицательный прирост становится все меньше с увеличением C/L. Однако картина заметно меняется с ростом максимально возможных прямых потерь L Так, при C/L = 0,1 снижение L„ достигает 150 стоимостных единиц.

3. Чем больше максимально возможные прямые потери L , т.е. интенсивность явления, тем больше снижаются непредотвращенные потери LH с уменьшением s.

Таким образом, постоянно обращает на себя внимание необходимость снижения коэффициента непредотвращенных потерь е или повышения эффективности мер защиты Однако в хозяйственной практике при разработке регламента решений снижение s при одном и том же значении С - задача крайне сложная.

Локальная и региональная оценка предотвращенных потерь

Рассматривается поведение потребителя при реализации прогнозов скорости ветра. Анализ матрицы потерь показывает, что снижению непредотвращенных потерь отвечает естественный рост предотвращенных потерь Ln, что определяется формулой: Ln = Lmai - LH. Данное положение проиллюстрировано, но при этом также показано, что предотвращенные потери растут в обратной пропорциональности величине LH при соответствующем росте затрат С. Кроме того, показано, что возможен положительный (Ln - LH > 0) и отрицательный (Ln - LH < 0) эффект защиты, нулевым же «эффектам» отвечают значения s = 0,5.

Известно, что обобщение прогностической информации в виде матриц сопряженности позволяет дать наиболее полную характеристику ее полезности при известной матрице потерь. Для полного представления локальных оценок приведены матрицы сопряженности методических и инерционных прогнозов скорости ветра в Москве.

Анализ матрицы потерь в численном выражении позволяет выделить следующие наиболее важные показатели ВПУ, учет которых в экономических оценках крайне необходим.

1. Интегральный показатель затрат на защитные мероприятия единичного потребителя С' за выбранный период.

2. Интегральный показатель максимально возможных потерь (ущерба за счет пропуска явлений): Ь*тк = Ьткп12, где п12 - число ошибок пропусков опасных значений скорости ветра за выбранный период.

3. Интегральный показатель непредотвращенных потерь при использовании мер защиты определяется по формуле: Ь*н= еЬ^п,,.

4. Интегральный показатель предотвращенных потерь при использовании мер защиты: Ь*=пм(5„-Е5„) = п.,(Ь -еЬ ) = п.Х (1-е).

с П 11 х 12 12у 114 шах тах' (1 шах'1 '

5. Интегральный показатель общих потерь (издержек) при ошибочных прогнозах устанавливается следующим образом: = + д., 521=пгЬ + п2,С.

6. Интегральный показатель экономической выгоды использования методических прогнозов потребителем определяется как: V/ = п,Д(б12 - евг) -(811+£512)] = п11[Ьшм(1-28)-8,1].

Приведены результаты расчетов показателей ВПУ для одного из потребителей прогностической информации по Москве - строительных организаций. Для них отмечаются внушительные масштабы возможных потерь при отсутствии прогнозов скорости ветра или пренебрежении ими. Важнейшей характеристикой снижения воздействия неблагоприятных условий погоды является показатель предотвращенных потерь Ьп. Если изменить пороговое значение скорости ветра в сторону его увеличения, например, согласно требованиям потребителя осуществить замену Уш > 12 м/с на У^ > (15 -г 18) м/с, то резко меняется и содержание матрицы сопряженности и матрицы потерь. Причем успешность инерционных прогнозов при таком выборе альтернативы оказывается очень низкой, а выигрыш методических прогнозов становится более очевидным.

Закономерность проявляется в том, что с ростом опасности любого состояния погоды более полно проявляется экономическое преимущество оперативных методических прогнозов. Локальная оценка ВПУ раскрывает метеоролого-экономическую характеристику функционирования потребителя в местных условиях. Результаты расчетов показывают преимущество методических прогнозов относительно инерционных. Кроме того, используя дан-12

ные о результатах прогнозирования скорости ветра по ЕТР, устанавливается региональное распределение показателей ВПУ, из которого прослеживается высокая связь успешности прогнозирования скорости ветра и предотвращенных потерь по ЕТР. Поэтому можно считать, что определенная часть ЕТР находится в зоне повышенного метеорологического риска и подлежит тщательному синоптическому и мезометеорологическому исследованию.

Полученные результаты распределения Ьп (см. рис. 1) дают основание выделить территории недостаточного научно-методического обеспечения, повышенной угрозы метеорологического риска, относительно высокого уровня страховых издержек, вызванных более частыми пропусками опасных явлений погоды (п ). Очевидно, что каждое из этих положений может

Рис. 1. Региональное распределение предотвращенных потерь Ьп (млн.руб./прогноз) за счет использования методических прогнозов

скорости ветра

Глава 3. Параметризация воздействия

метеорологического фактора на потребителя и его адаптации к

ожидаемым условиям погоды

Влияние погодной среды на экономику и социальную сферу общества рассматривается в современных условиях как одна из приоритетных проблем науки и практики. Нарастающее влияние погоды является убедительным тому подтверждением. Примером является территория России, которая за последние 10-15 лет подвержена опасным региональным погодным воздействиям с возрастающим ущербом. По неполным данным, ежегодно 100-150 (в среднем за год) опасных погодных условий наносят экономике страны ущерб в 3 -4 млрд. руб.

Исторически сложилось так, что модели устойчивого развития общества конструировались на основе рада экономических критериев, отражающих структурное содержание валового внутреннего продукта. Влияние постоянно действующего гогодно-климатического фактора не находило должного отражения в крупномасштабном экономическом моделировании, включая прогнозирование сценариев развития общества. Неполный или недостаточный учет взаимодействия экономики и природной среды сопровождаются потерями природного капитала. Отсюда следует, что модель устойчивого развития страны должна строиться на основе сбалансированного решения задач экономического, социально-экономического и природного потенциалов в целях научного обоснования перспективного планирования и принятия решений, обеспечивающих устойчивое развитие общества. Следовательно, управление процессом устойчивого развития требует разработки природно-энономических показателей влияния на экономику природной среды, в особенности мсггсоролого-экономичес-ких показателей ВПУ, которые могут существенно уточнять описание макроэкономических процессов, осуществляемое на основании системы национальных счетов (СНС).

Используя матрицы потерь и сопряженности с известной характеристикой частот п., можно установить ряд важных показателей ВПУ

Под юмплексацией понимаются такие способы анализа виртуальных исходных показателей, которые позволяют дать эффективное их обобщение с позиции запроса практики - экономических интересов. Комплектация требует не только выбора эффективных показателей ВГТУ но и такое формальное представление, посредством шторою возможен их учет в региональных и федеральных социально-экономических программах, направленных на реализацию стратегии устойчивого развития России.

Используя основные виртуальные исходные показатели ВПУ, такие как Ь - максимально возможные прямые потери потребителя при полном отсутствии с его стороны мер защиты; С - затраты потребителя на предупредительные меры; Ьн - непредствращенные потери; Ьп - предотвращенные потери за 14

счет правильных прогнозов наличия явления, представляется возможным построить систему комплексных шггегралъных псктгелей ВГ1У, слрлясающих влияние гияромс георолоп г кхкнк условий (как и отдельных состояний погоды) на потребителя (потребителей - згапо,\шку в целом) за выделенный период времени.

В систему комплексных показателей включаются:

1. Интегральные непредотвращешше потери: Ьн = ппг.Ь = п,^,,.

1. Доля непредотвращенных потерь от максимально возможных:

а = Ц/ЬМ(01)"Гда ЬМ(01)=П,0Ь-

3. Интегральные предотвращенные потери: Ьп = п п (Ь - еЬ) = п,, б,, (1 - 8).

4. Недостаточность (малость) средств защиты относительно предотвращенных потерь, определяемая как отношение затрат на предупредительные меры к предотвращенным потерям: Р(С) = С/Ьп = С/ [1(1-8)].

Данному соотношению можно дать 1шое содержание: Р, = 1 - С/[Ц1 - с)], которое интерпретируется как успешность реализации средств, затраченных на защитные мероприятия.

5. Отношение непредотвращенных потерь (Ьн) к предотвращенным потерям (Ь;[) - показатель недостаточности технологии защитных мер: Р(Ьн) = Ц/Ъп = !;/(]-с).

По мере роста ¿становится все более очевидным технологическое несовершенство проводимых мер защиты. Поэтому данное соотношение можно несколько изменить, придав ему иное толкование, а именно - успешность технологии защитных мер: р, = 1 - [г/( 1 -е)].

6. Отношение общих издержек к предотвращенным потерям: р(С, ьн) = (С + ьн)/ьп = С/[Ц1 - е)] *е/(1 -е) или р = р, + р, = {1 - С/[Ц1 -8)]}+ {1-8/(1 -8)}.

7. Интегральная экономическая выгода использования правильных прогнозов наличия явления (пм): \У = п,, [(Ъ - Ьн) - (Ц + Ьн)] = пи [1(1 - 2с) - Ц], где С = Ь3.

Экономическая выгода определяется как результат работы гидрометеорологической службы и умелой реализации метеорологических прогнозов потребителем (Ц = С) и &

Приведенные выше показатели достаточно полно раскрывают оценку полезности той части прогностической информации, которая в матрице сопряженности определяется термином «прогнозировалось явление и наблюдалось (п,,)». Наряду с этим сказывается влияние погодных условий (что и предопределило название показателей - ВПГУ), определяющих в конечном счете результативность использования прогнозов.

Региональная оценка влияния погодных условий

Рассматриваются особенности регионального распределения ВПУ в строительстве по ряду пунктов, охватывающих ЕТР и сопредельные страны. При этом используются два вцда информации: альтернативные прогнозы скорости ветра, обобщенные за ряд лег в виде матриц сопряженности 11Г |, и «стандартная» матрица потерь || ||, характерная для ЕТР. Матрица потерь определена на основе ранее известной для строительной организации Москвы за 1980-1981гг., в холодный период - октябрь-март при (Уш > 12 м/с).

Интегральные и средние значения показателей ВПУ рассчитаны по 43 пунктам ЕТР.

Средние значения общих издержек потребителя в пределах ЕТР при осуществившемся условии погоды (V > 12 м/с) составляют 5361,6 млн. руб. или 61,3% от максимально возможных. При этом затраты на предупредительные меры относительно невелики - около 10%, в то время как предотвращенные потери достигают 48,6% от экстремальных потерь. Почти пятикратное превышение Ь*п над С является важнейшей характеристикой успешности метеорологического обеспечения строительства на ЕТР прогнозами скорости ветра.

Интегральная вели чти предотвращенных потерь составляет около 183 млрд. руб. по всей ЕТР относительно 376 млрд. р>б. возможных потерь. Это, главным образом, результат успешности прогнозов наличия явления (п ). Их условная вероятность при осуществившемся явлении V > 15 м/с составляет 0,81, что в целом отвечает высокому качеству прогностической информации. Однако успех реализации правильных прогнозов наличия явления зависит от потребителя. Это следует из того факта, что в основе экономической полезности метеорологических прогнозов лежит уровень технологии применяемых мер защиты.

Региональная оценка распределения прямых потерь по метеорологическим условиям

Непредотвращенные потери Ь*н - часть потерь, которые при правильных прогнозах наличия явления не удается предотвратить в силу неэффективности защитных мер (е). Они наряду с непредвиденными потерями являются дестабилизирующим фактором.

Рассматриваются некоторые особенности распределения непредотвра-щенных потерь Ь*н на ЕТР и территориях сопредельных стран. Характерная особенность распределения состоит в том, что выделяется зона пониженных значений непредотвращенных потерь Ь*1р которая вытянута от Украины на восточные районы центра ЕТР и далее на север (рис. 2). Это обус-

ловлено пониженной частотой правильных прогнозов наличия явления (пп), т.е. оправдавшихся прогнозов, в которых отмечалось V > 12 м/с. Пониженные значения пм отражают сложность прогнозирования скорости ветра в установленной зоне.

Как следует из анализа матрицы сопряженности альтернативных прогнозов скорости ветра уменьшение пп в данном пункте сопровождается ростом п - пропусками опасного явления. Если обратиться к потерям, которые вызваны ошибками (пропусками явления) и которые названы как непредвиденные (или прямые потери) Ь* , то результаты расчетов (см. рис. 2) показывают, что в зоне повышенной сложности прогнозирования (ПСП) обнаруживается максимум потерь за счет ошибок первого рода (п]2) -пропусков явления (V > 12 м/с). Всего на ЕТР отмечено 713 пропусков усиления ветра (V > 12 м/с) по 43 пунктам, что составляет 19% от общего числа случаев опасной скорости ветра.

Рис. 2. Распределение по ЕТР прямых потерь Ь*нв в строительных организациях, вызванных ошибками-пропусками явления (V > 12м/с), (млн. руб./сезон)

Оценка предотвращенных потерь на Европейской территории России

В практической деятельности особое значение придается повышению предотвращенных потерь Ь*п в процессе постоянного оперативного использования прогнозов. На основашш матрицы потерь строительных организаций ЕТР представляется возможным установить распределение предотвращенных потерь по ЕТР в холодную часть года. В целях получения сравнимых результатов был установлен стандартный период использования прогнозов К*= 364 (октябрь-март), что исключало влияние пространственной статистической неоднородности а.

По результатам расчетов видно, что на ЕТР прослеживаются области максимальных и минимальных значений Ь*п. Зоне ПСП соответствуют минимальные значения Ь*п, повторяющие распределение Ь*н. Наиболее эффективно используются прогнозы в центральной и северо-западной частях ЕТР (Тула - Москва - Санкт-Петербург). Предотвращенные потери здесь по отдельным пунктам достигают 6-9 млн. руб./сезон. Значительное предотвращение потерь за счет использования строительными организациями прогнозов скорости ветра отмечается в приморских зонах (Мурманск, Таллинн, Севастополь, Астрахань).

Оценка экономической выгоды использования прогнозов скорости ветра строительными организациями на ЕТР Результирующим показателем экономической полезности прогнозов (пи) считается получаемая выгода V/*. В работе ее интерпретация дополнена оценкой регионального распределения. Отмечается значительное совпадение этого показателя с показателем Ь* .

Адаптация потребителя к ожидаемым погодным условиям Адаптация потребителя к ожидаемым условиям погоды есть сложный процесс хозяйственных меропртсягий, обусловленный степенью защищенности объекта к «противо стоянию» природной среде, интенсивностью неблагоприятных погодных условий (или уровнем чувствительности объекта к таковым) и качеством прогностической информации, которая используется в оперативной практике в режиме доверия. Построение модели адаптивности потребителя требует знания вероятностного описания влияющих на объект факторов и задания вероятностных характеристик используемых прогнозов.

С учетом матрицы сопряженности прогнозов введена интегральная величина показателя адаптации, численные значения которой аппроксимируют зависимость последствий потребителя от его технологической и информационной способности «подстраиваться» под ожидаемые неблагоприятные условия погоды. Оценка показателя адаптации осуществляется на основании данных, приведенных в матрице потерь строительных организаций, расположенных на ЕТР.

Прогностическая продукция как информационный ресурс

устойчивого распития экономики

Прогнозам отводится важная роль. Но в последние годы в России этому уделяется особое внимание. Разработана и осуществляется программа более эффективного использования прогностической информации в экономике. При этом полезность прогнозов, выраженная теми или иными показателями, рассматривается как мера их ценности, которая ориентирована на нужды и специфику потребителя и, следовательно, отражает способность прогнозов удовлетворять производственные запросы потребт-елей. В исследуемой системе оправдана более дифференцированная оценка полезности прогнозов, применительно к отдельным видам производственных работ. Это позволяет дать отраслевое обобщение их полезности, оценить значимость при разработке моделей социально-экономического развития общества.

Сконцентрированная в прогнозах информация материализуется в недрах производства в виде предотвращенных потерь (Ц,). Их обобщение по объектам отрасли или по всем отраслям в целом на территории экономического региона (субъекта РФ, страны) позволяет установить численное выражение доли сбереженных материальных ценностей (доли национального богатства) [2Ц(1)], где 1 = 1, ..., п относительно общего национального материального (или, что более важно, природного) капитала (К). В качестве нормирующей характеристики К можно использовать валовой внутренний продукт (ВВП). Обозначив ВВП через в, значение доли сбереженного национального богатства можно определить из формулы:

Р*(Цр С) = [ЕЦСВД/О (при!= 1, ...,п).

На основании показателя р*(Ьп) устанавливается роль в части прогнозирования метеорологических условий в достижении устойчивого функционирования; производственной и социальной сфер.

Таким образом, под углом зрения метеорологического воздействия на экономику или общество под устойчивым понимается такое функционирование, при котором малые снижения Ьп или незначительные повышения Ьц не сказываются негативно на динамике развития.

Предотвращенные потери Ь суть реальный предотвращенный ущерб. Поэтому, если в качестве метеорологического фактора нарушения устойчивости развития производства рассматривать максимально возможные потери (Ь = ЬМ(10)), то в качестве показателя воздействия метеорологических условий на устойчивость экономики можно использовать отношение:

Е(ьп)

Расчеты показали, что р(Ьп, Ц() = 0,486, что подтверждает значительное воздействие метеорологического фактора на экономику, а значит, и на устойчивость развития страны.

Глава 4. Полезность использования метеорологических прогнозов

Исследования, выполненные в последние годы показывают, что оценка полезности прогнозов предусматривает следующие необходимые условия: 1) дифференциацию прогнозов по отдельным видам производственных работ - их специализацию; 2) разработку аппроксимаций зависимостей последствий поведения потребителя от условий погоды (разработку функций полезности: доходов или потерь); 3) выполнение сезонных или иных работ по производственному признаку обобщений прогнозов явлений погоды и метеорологических величин в виде таблиц сопряженности, наиболее полно отражающих успешность прогнозирования; 4) разработку регионально-отраслевых схем оптимизации прогнозов и оценку их полезности.

Все это дает основание выделить два сценария оценки полезности краткосрочных метеорологических прогнозов. Первый - альтернативная оценка полезности, которую можно идентифицировать как требования потребителя к прогнозам. Второй - количественная оценка показателей полезности, экономического эффекта и экономической эффективности. Моделирование системы оценки полезности базируется на некоторых принципиальных положениях. Результирующее влияние погоды и действий потребителя требуют знания, с одной стороны, функций полезности - количественного описания реакции потребителя на неуправляемые метеорологические воздействия, с другой -вероятностного описания воздействующих метеорологических условий. На основании критерия оптимальности или целевой функции сравниваются между собой различные стратегии потребителя - различные долговременные ориентации его на ту или иную прогностическую информацию, и выбирается та, которая обеспечивает максимум пользы. При разработке моделей неблагоприятные погодные условия выступают в виде эпизодических помех хозяйственной деятельности и обусловливают выбор критерия оптимальности - средних потерь (К). В случае многофазовых прогнозов матрица условных потерь позволяет определить средние потери при оптимальных с1к = б, т.е.

Обязательным условием обоснованной оценки полезности прогнозов является знание потерь еЬ. Действительно, матрица потерь, содержащая еЬ, дает основание установить экономическую выгоду XV реализации правильных прогнозов наличия явления.

В качестве показателей полезности прогнозов рекомендованы:

Экономический эффект (Э) - фактически сбереженные материальные средства (дк ) за вычетом необходимых затрат (Зш) на получение прогностической информации

Э=РН[АК-3ПП].

Экономическая эффективность (Р) - отношение экономического эффекта к затратам

Кст - 2

з„„

Специфика потребителя требует изб!фательного отношения к прогностической информации. Естественно, при этом не представляется возможным охватить все области производства, всю экономическую сферу. Поэтому обобщенная модель критериальной оценки рассматривается применительно к такому потребителю, как морской флот.

Проведен расчет экономического эффекта и экономической эффективности прогнозов скорости ветра по региону «Мурманск-Архангельск» по данным за 8-летний период (табл. 1).

Анализ результатов оценки подтверждает высокую эффективность прогнозов скорости ветра для морского флота в западных акваториях полярной области страны. На один рубль затрат на прогнозы потребитель получает на порядок больше (от 10 до 95 рублей).

_' Таблица 1

е Элементы оценки, тыс. руб.

К.ш «м ЛИ Э Р

0 22,6 -72,8 95,4 11497,6 95,1

0,25 59,3 -7,6 66,9 2051,9 66,6

0,50 96,0 57,5 38,5 4618,4 38,2

0,75 132,7 122,6 10,1 1184,8 9,8

1,0 169,4 254,0 -84,6 -10264,4 -84,9

В заключении обобщены основные результаты исследований: 1. Проведено исследование потерь по метеорологическим причинам в отдельных отраслях экономики. На основе разработанного метода их оптимального обобщения и анализа проведена формализация и оценка остаточных потерь потребителя с позиции байесовского подхода, их исследование на основе численного моделирования в рамках исследуемой подсистемы «прогноз-потребитель».

Р =

N3.

= Р

2. Разработан способ расчета остаточных потерь и уточнения функции потерь дискретного представления. В результате предложен комплексный алгоритм региональных оценок, проведена региональная оценка и выявлены особенности распределения показателей полезности метеорологических прогнозов по ЕТР.

Картирование показателей позволяет также сделать следующие выводы:

- установленные значительные региональные различия в распределении ВПУ демонстрируют необходимость дифференцированного, взвешенного и предупредительного учета гидрометеорологической информации по экономическим районам ЕТР;

- обнаруженная на ЕТР зона ПСП отражает не только природообус-ловленные трудности прогнозирования, в частности, скорости ветра, но и является в то же время зоной повышенного метеорологического риска, что требует самостоятельного исследования в целях уточнения методов прогноза скорости ветра и других состояний и явлений погоды.

3. Обосновано и проведено исследование комплексных показателей оценки ВПУ на устойчивое развитие общества и адаптации экономики к изменениям погоды.

4. Разработан алгоритм для адаптации существующих критериев выбора оптимальных решений и стратегий к хозяйственным задачам потребителей.

Выполненные исследования позволяют по-новому оценить влияние погодных условий на устойчивое развитие экономики и дать географическую интерпретацию этого влияния.

Полученные результаты способствуют своевременному принятию мер защиты от неблагоприятных погодных условий, что значительно уменьшает ущерб.

Предложенные теоретические положения и практическая реализация позволяют развить основные аспекты экономической гидрометеорологии.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы:

1. Economic benefits evaluation of hydroineteorological services in the Russian Federal Service for Hydrometeorology and Environmental Monitoring (ROSHYDROMET) taking into account changes in country's economy. Conference on the Economic Benefits of Meteorological and Hydrological Services, Geneva, Switzerland, 1994, WMO/TD-№630, p. 121-125.

2. Экономическая эффективность гидрометеорологического обеспечения потребителей Федеральной Службой России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с учетом экономических преобразований в стране. - Сборник «Новые тенденции в гидрометеорологии», вып. 1, Москва, 1995, с. 5-16.

3. The commercial activities of Roshydromet and related policy and legislation to the field of meteorology. - Proceedings of the second technical 22

conference on management of meteorological/hydrometeorological services in Regional Association II (Asia), 1997, р. 159-163.

4.0 влиянии погоды и климата на устойчивость и развитие экономики. - Метеорология и гидрология, 1997, № 10, с. 5-11.

5. Вклад гидрометеорологического обеспечения в решение задач по снижению ущерба от стихийных гидрометеорологических явлений. - Бюллетень ВМО, том 47, №3, июль 1998, с. 327-329 (в соавторстве).

6. Проблема использования метеорологических прогнозов (экономический аспект). - Сборник научных трудов «На рубеже веков: экономические проблемы реформирования России». - М.: Экономика, 1998, с. 129-148 (в соавторстве).

7. Показатели влияния погодных условий на экономику: региональное распределение экономических потерь и экономической выгоды при использовании гидрометеорологической информации и продукции. - «Метеорология и гидрология», 1999, № 3, с. 5-17 (в соавторстве).

8. The impact of weather and climate on economic development and sustainabilíty. - Bulletin of WMO, Volume 48, No 2, April 1999, Geneva, р. 215222.

9. Показатели влияния погодных условий на экономику: адаптивность потребителей. - Метеорология и гидрология, 1999, № 9, с. 17- 25 (в соавторстве).

10. Показатели влияния погодных условий на экономику: чувствительность потребителя к воздействующему гидрометеорологическому фактору. -Метеорология и гидрология, 2000, № 2, с. 5-9 (в соавторстве).

Издательство ВНИИГМИ-МЦД Лицензия ЛР № 040780

Подписано к печати 17.05.2000. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Печ. л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ № 70.

Отпечатано во ВНИИГМИ-МЦД, г. Обнинск, ул. Королева, 6. Лицензия ПЛД №48-8.

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Бедрицкий, Александр Иванович

Введение.

ГЛАВА ПЕРВАЯ. Исходные условия решаемой проблемы.

1.1. Обоснование решаемой проблемы.

1.2. Область исследования - система «погода-прогноз-потребитель».

1.3. Предмет и сущность исследования.

1.4. Научная и практическая целевые установки.

Выводы.

ГЛАВА ВТОРАЯ. Функция полезности как методическая основа исследования: формы представления, анализ, принципы реализации.

2.1. Функция полезности: интерпретация и выбор.

2.2. Систематизация данных о потерях потребителей по метеорологическим условиям и затратах на организацию защитных мер.

2.3. Оценка непредотвращенных (остаточных) потерь.

2.4. Локальная и региональная оценка предотвращенных потерь.

Выводы.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Параметризация воздействия метеорологического фактора на потребителя и его адаптации к ожидаемым условиям погоды.

3.1. Необходимость учета погодно-климатических условий в целях регулирования устойчивого развития общества.

3.2. Выбор основных показателей влияния погодных условий на потребителя.

3.3. Комплексные показатели влияния погодных условий.

3.4. Региональная оценка влияния погодных условий.

3.4.1. Методические предпосылки и общая характеристика влияния погодных условии на Европейской территории России.

3.4.2. Региональная оценка распределения прямых потерь по метеорологическим условиям.

3.4.3. Оценка предотвращенных потерь на Европейской территории России.

3.4.4. Оценка экономической выгоды использования прогнозов скорости ветра строительными организациями на Европейской территории России.

3.5. Адаптация потребителя к ожидаемым погодным условиям.

3.6. Гидрометеорологическая продукция как информационный ресурс устойчивого развития экономики.

Выводы.

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Полезность использования метеорологических прогнозов.

4.1. Метеорологическое моделирование оценки экономической полезности метеорологических прогнозов.

4.2. Критериальная оценка экономической полезности.

4.3 Оценка экономического эффекта и экономической эффективности.

Выводы.

Введение Диссертация по географии, на тему "Метеорологические прогнозы как фактор снижения ущерба от явлений погоды"

Исторически сложившийся экономический интерес общества к погоде, особенно к ожидаемому ее состоянию, есть объективная реальность, вызванная зависимостью деятельности человека от внешней среды, в частности от гидрометеорологических (погодных и климатических) условий как одной из ее составляющих. Зависимость от погоды увеличивалась по мере развития мирового сообщества, роста численности населения, заселения всё новых территорий. На всех этапах общественного развития этот процесс только усугублялся. Погода выступала все более «ожесточенным» противником созидательной деятельности людей. Поэтому природные ресурсы, сосредоточенные в гидрометеорологической среде и еще недостаточно осознанные обществом занимают особое место и играют важную роль в развитии экономики.

Метеорологические наблюдения и первый опыт прогнозирования открыли огромные возможности, дарованные природой и разумом человека. Известный метеоролог начала XIX в., основатель Харьковского университета В.Н. Каразин писал: «Не имею надобности доказывать пользу метеорологии. Наука, которая бы, руководя земледельцем в его работах, предотвращала неурожай, наука, которая могла бы указать время, когда должно ожидать скудных сборов земных произрастаний, и принимать меры, если не к воспрепятствованию их недостатка, то, по крайней мере, к отклонению голода, такая наука не требует многоречевых похвал» [50]. Эти слова, обращенные к метеорологии того времени, отражают, в сущности, и пользу современной метеорологии, но пользу более масштабную и значительную.

Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) является государственной информационной системой, основой информационного механизма которой является развитая организационно-технологическая структура, обеспечивающая получение, сбор, обработку и распространение информации в области гидрометеорологии и смежных с ней областях. Тем самым Росгидромет, обладая огромными, пополняемыми на регулярной основе информационными ресурсами, имеет средства воздействия на социально-экономические процессы, происходящие в стране.

Информационные ресурсы Росгидромета используются в различных сферах научно-производственной и социально-экономической деятельности общества. Основная область их использования заключается в снижении материальных потерь в экономике от неблагоприятных гидрометеорологических условий. Необходимо отметить, что влияние гидрометеорологических условий (в том числе на устойчивое развитие экономики [10] и экономическую безопасность страны [4]) за последнее десятилетие стало столь существенным, что может вызвать рост диспропорций в экономике и социальной сфере, повысить неустойчивость экономической системы или отдельных ее региональных звеньев, нарушая нормальное, динамическое развитие общества [32, 43]. Воздействие только одного стихийного гидрометеорологического явления (СГЯ) на производственную инфраструктуру отдельного города или территории может отбросить ее развитие на несколько лет назад. Это наблюдалось, например, после катастрофического наводнения в г. Кургане в 1994 г. или после полного затопления городов Ленска, Великий Устюг и близлежащих деревень вследствие майских заторов на реках Лена и Сухона в 1998 г.

Существенное негативное влияние погодных и климатических (в целом гидрометеорологических) условий (ВПУ) на экономику, необходимость защиты от такого влияния и снижения социальноэкономических потерь приводят к целесообразности учета ВПУ на государственном уровне.

В то же время перевод экономики России на рыночные отношения приводит к необходимости более тесного взаимодействия с потребителями гидрометеорологической информации. Это связано с тем, что в рыночных условиях информационная продукция Росгидромета является востребованным товаром [33]. При этом потребитель, по существу, начал приобретать не информационную продукцию как таковую, а те выгодыд которые она дает при ее использовании в экономической и социальной сферах. В результате растет необходимость увеличения экономической полезности как самой гидрометеорологической продукции, так и правильного ее применения и использования.

Именно этими двумя основными факторами обусловливается актуальность решаемой в диссертации задачи.

Современное гидрометеорологическое обеспечение (ГМО) отраслей экономики России охватывает практическое использование всего многообразия информационной продукции Росгидромета. Вместе с тем результаты исследования, выполненные во ВНИИГМИ-МЦД и ГГО им. А.И. Воейкова, показали, что около 42% запросов потребителей приходится на метеорологическую информацию [3, 33]. При этом прогностическая продукция составляет 63,6% от общего объема запросов. Этот факт дает основание утверждать, что ценность метеорологических прогнозов остается приоритетной относительно иных видов информационной продукции, т.е. подтверждается экономическая значимость прогнозов погоды. В то же время он демонстрирует, что прогнозы погоды и предупреждения о СГЯ стали универсальной производственной и социальной потребностью и должны расцениваться не просто как вид услуг, а как некоторый неординарный вид научно-производственной информации, обязательной для использования. Поэтому в дальнейшем в целях более предметного и всестороннего исследования в диссертационной работе выделяются только метеорологические аспекты, в рамках которых основной упор делается на анализ экономической полезности метеорологических прогнозов.

Таким образом, комплекс выполненных исследований осуществляется в системе «погода - прогноз - потребитель», в которой метеорологические прогнозы идентифицируются как постоянно возобновляемые информационные ресурсы научно-производственного содержания.

В исследуемой системе они рассматриваются как исторически сложившийся потенциал общества, использующийся в целях обеспечения его рациональной деятельности. Их правильная реализация непосредственно выгодно влияет на экономические и социальные последствия, позволяя, с одной стороны, предотвратить материальные потери в экономике и уменьшить угрозу жизни людей, а с другой стороны, получить материальную выгоду. Эти два основных положения с учетом перестройки экономической системы страны и ряда других объективных условий предопределили более эффективное вовлечение метеорологических прогнозов в практику экономики. Прогностическая информация характеризуется определенной успешностью (качеством) и масштабом экономической полезности. В этом она различается по отдельным регионам, экономическим районам и климатическим зонам страны. Правильное использование прогнозов является важнейшей проблемой хозяйственной практики, в которой экономическая полезность прогнозов выступает как целевая задача прогнозиста и потребителя его продукции.

Рассмотрению этих и других смежных вопросов посвящена настоящая диссертация.

Основные цели исследования

3. Исследование географических зон наибольшей чувствительности потребителей и их ранжирование к воздействующему метеорологическому фактору.

Для достижения поставленных целей решались следующие задачи.

1 .Формирование базы данных о стихийных гидрометорологических явлениях.

2. Выбор методологического подхода и программных средств для обработки исходных данных.

4. Картирование распределения полезности метеорологических прогнозов по ЕТР.

6. Исследование и оценка комплексных показателей ВПУ ] устойчивое развитие общества, показателей адаптации экономики страны социальной сферы к изменениям погоды.

7. Ранжирование потребителей по степени чувствительности воздействующим метеорологическим факторам.

Решению поставленных задач способствовало применение современных методов системного анализа, ряда прикладных математических дисциплин, таких как теория операций (исследование, анализ, оценка операций), метод экспертных оценок, теория очередей (массового обслуживания), метод критического пути, теория игр и решений и другие, а также наличие уникальной базы сведений о СГЯ.

Полученные результаты позволяют представить на защиту:

- региональные оценки распределения по ЕТР предотвращенных потерь и выгоды реализации прогнозов;

- моделирование и анализ основных показателей ВПУ;

- оценку показателей ВПУ, отражающих воздействие на устойчивое развитие общества.

Предложенные теоретические положения и практическая реализация позволяют дополнить основные аспекты экономической метеорологии как научного направления, которое и в настоящее время определяется как область науки и практики реализации метеорологической информационной продукции в интересах устойчивого развития общества.

Научная новизна исследований, выполненных соискателем, заключается в том, что:

- выявлены основные метеорологические условия, вызывающие потери, и их региональные особенности;

- обоснованы комплексные показатели оценки влияния погодных условий на устойчивое развитие общества.

Практическая значимость работы определяется ее направленностью на:

- оценку дифференциальных и интегральных потерь и ранжирование потребителей по степени чувствительности к воздействующему фактору; повышение полезности использования метеорологических прогнозов и информации при их использовании различными отраслями экономики, выявление особенности распределения экономической полезности прогностической продукции по ЕТР; развитие и совершенствование информационной модели комплексного взаимодействия с потребителями гидрометеорологической информации, в первую очередь прогностической;

Выполненные в рамках диссертационной работы исследования позволяют по - новому оценить влияние погоды и климата на устойчивое развитие отраслей экономики. Результаты проведенных исследований способствуют своевременному принятию мер защиты от неблагоприятных погодных условий, что уменьшает экономические потери (ущерб).

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на рабочих совещаниях, проводимых совместно с представителями различных отраслей экономики (топливно-энергетического комплекса, гражданской авиации, федеральной дорожной службы и др.); итоговых коллегиях Росгидромета (Москва, 1995 - 1999); Международной конференции по экономической эффективности метеорологического и гидрологического обслуживания (Женева, Швейцария, 1994); международных симпозиумах: по обмену опытом в области специализированного гидрометеорологического обеспечения отраслей экономики (Москва, 1995), по обмену опытом в области экономической эффективности от использования гидрометеорологической информации различными отраслями экономики (Москва, 1997), «Гидрометеорология: наука и практика, современность и перспективы» (Санкт - Петербург, 1997); Международной конференции «Экологическая безопасность на пороге XXI века» (Санкт - Петербург, 1999); международных конференциях по управлению национальными метеорологическими (гидрометеорологическими) службами (Макао 1997, Женева 1999); Конференции «Байкал-99» по обмену опытом в области специализированного гидрометеорологического обеспечения отраслей экономики (Иркутск, 1999), на семинаре кафедры метеорологии, климатологии и экологии атмосферы Казанского государственного университета.

Структура н объем. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения и приложений. Основной текст изложен на 142 стр. Диссертация содержит 26 рис., список литературы из 82 наименований и приложения на 10 стр.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Бедрицкий, Александр Иванович

Выводы

1. Комплексное решение проблемы экономически выгодного использования прогнозов возможно на основе взаимодействия интересов гидрометеорологической службы и потребителя. Поэтому количественной оценке экономической полезности прогнозов предшествует качественная интерпретация требований, предъявляемых к прогностической информации.

2. В качестве основных показателей экономической полезности использования прогнозов рекомендованы экономический эффект и экономическая эффективность. Результаты оценки этих показателей на основе фактических экономических и статистических данных Мурманского и Северного УГМС убедительно подтверждают высокую эффективность прогнозов скорости ветра для морского флота в западных акваториях полярной области страны. Результаты же критериальной оценки подтверждают преимущество (экономическую выгоду) методических прогнозов скорости ветра для морских организаций данного региона.

3. Разработанные подходы и предложенные показатели могут быть использованы для анализа экономической полезности прогнозов при их использовании другими потребителями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотренные в настоящей диссертационной работе задачи конструируют содержание поставленной проблемы экономической полезности использования метеорологических прогнозов. Потребуется освоение ее методологических основ, научных и практических рекомендаций, для чего необходимо будет предпринять организационные усилия на уровне гидрометеорологической службы в целом, ее территориальных организаций и отраслевых органов управления. В этом случае решение проблемы извлечения максимальной экономической выгоды за счет использования прогнозов в производственной деятельности и социальной сфере страны возможно в ближайшие годы после завершения формирования рыночной экономики.

Поскольку развитие экономики в значительной степени зависит от гидрометеорологических условий, причем влияние гидрометеорологической среды по своим последствиям имеет широкий пространственный (от локального до регионального и глобального масштабов) и временной (от суток до нескольких лет) спектр, то в настоящее время при разработке стратегических решений необходимо рассматривать комплексное понятие системы «природа-экономика-население» и соответственно «погода-прогноз-потребитель». Это означает, что решение проблемы экономически выгодного использования прогнозов существенно зависит от действий и решений потребителя.

Основными результатами настоящей диссертационной работы являются:

1. Проведено исследование потерь по метеорологическим причинам в отдельных отраслях экономики. На основе разработанного метода их оптимального обобщения и анализа проведена формализация и оценка остаточных потерь потребителя с позиции байесовского подхода, их исследование на основе численного моделирования в рамках исследуемой подсистемы «прогноз-потребитель».

3. Обосновано и проведено исследование комплексных показателей оценки ВПУ на устойчивое развитие общества и адаптации экономики к изменениям погоды и климата.

Выполненные в рамках диссертационной работы исследования позволяют по-новому оценить влияние погодных условий на устойчивое развитие отраслей экономики, дать географическую интерпретацию этого влияния, а также развить экономическую модель информационной деятельности Росгидромета при взаимодействии с потребителями (в первую очередь прогностической продукции). Результаты проведенных исследований способствуют своевременному принятию мер защиты от неблагоприятных погодных условий, что уменьшает экономические потери.

Таким образом, предложенные теоретические положения и практическая реализация позволяют развить основные аспекты экономической гидрометеорологии, которая в настоящее время определяется как область науки и практики использования гидрометеорологической информационной продукции в интересах устойчивого развития общества.

Библиография Диссертация по географии, кандидата географических наук, Бедрицкий, Александр Иванович, Казань

1. Агафонов Н.Т., Исляев Р.А. Основные положения концепции перехода Российской федерации на модель устойчивого развития. - СПб: Изд. «Центр регионально-политических исследований и проектирования», 1995,- 117 с.

2. Алаев Э.Б. Социально-экономическая география. М,: Мысль, 1983.-350 с.

3. Алыпанский Я.Ю., Бедрицкий АЛ, Вимберг Г.П., Коршунов А.А., Шаймарданов М.З. Влияние погоды и климата на экономическую безопасность России. «Метеорология и гидрология», 1999, № 6, с. 5 - 9.

4. Апполов Б.А., Калинин Г.П., Комаров В.Д. Курс гидрологических прогнозов. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 419 с.

5. Арзамасцев Д.А., Липес А.В., Мызин А.Л. Модели оптимизации развития энергосистем. М.: Высшая школа, 1987. - 272 с.

6. Багров Н.А. Об экономической полезности прогнозов. -«Метеорология и гидрология», 1966, № 2, с. 3 -12.

7. Багров Н.А. О хозяйственной полезности гидрометеорологических прогнозов. Труды Гидрометцентра СССР, вып. 159,1975, с. 101 -114.

8. Бедрицкий А.И. О влиянии погоды и климата на устойчивость и развитие экономики. «Метеорология и гидрология», № 10,1997, с. 5 -11.

9. Бедрицкий А.И., Коршунов А.А., Хандожко JI.A., Шаймарданов М.З. Проблема экономически выгодного использования метеорологических прогнозов. «Метеорология и гидрология», № 10,1998, с. 5 -17.

10. Бедрицкий А.И., Коршунов А.А., Хандожко JI.A., Шаймарданов М.З. Показатели влияния погодных условий на экономику: адаптивность потребителей. «Метеорология и гидрология», № 9,1999, с. 17 - 25.

11. Бедрицкий А.И., Коршунов А.А., Хандожко Л.А., Шаймарданов М.З. Показатели влияния погодных условий на экономику: чувствительность потребителя к воздействующему гидрометеорологическому фактору. -«Метеорология и гидрология», № 2,2000, с. 5 9.

12. Блекуэлд Д., Гиршак М. Теория игр и статистических решений. -М.: Иностранная литература, 1958.-347 с.

13. Брукс К., Карузерс Н. Применение статистических методов в метеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1963. - 416 с.18. БСЭ. Том 4.

14. Бугаев В.А. Всемирная служба погоды: ее влияние на экономическое и социальное развитие. «Метеорология и гидрология», 1974, № 1, с. 3-13.

15. Васильев А.П. Состояние дорог и безопасность движения автомобилей в сложных погодных условиях. М.: Транспорт, 1976. - 186 с.

16. Воробьев В.И. Синоптическая метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.-190 с.

17. Гандин Л.С., Каган Р.Л. Об экономическом подходе к планированию сети метеорологических станций. Труды ГТО, вып. 208, 1967, с. 120- 131.

18. Гидрометеорология и народное хозяйство. Сборник статей. - М: Гидрометеоиздат, 1978. - 352 с.

19. Де Гротт М. Оптимальные статистические решения. М.: Мир, 1974.-491 с.

20. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Вероятностные метеорологические прогнозы. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 271 с.

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

22. ЗаваринаМ.Ф. Строительная климатология. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 312 с.

23. Заварина М.Ф. К вопросу оценки экономической эффективности исследований по прикладной климатологии. Труды ГГО, вып. 265,1970, с. 121 -124.

24. Зоркальцев В.И. Методы прогнозирования и анализа эффективности функционирования системы топливоснабжения. М.: Наука, 1988.- 143 с.

25. Кац А.Л. Необычное лето 1972 года. Л.: Гидрометеоиздат, 1973.-39 с.

26. Константинов А.Р. Погода, почва и урожай озимой пшеницы. -Л.; Гидрометеоиздат, 1978. 263 с.

27. Корнфорд С.Г. Социально-экономические последствия явлений погоды в 1995 г. Бюллетень ВМО, том 45, № 4,1996, с. 447 - 467.

28. Коршунов А.А., Пуголовкин В.В., Шаймарданов М.З. Основные пути совершенствования обслуживания потребителей гидрометеорологической информацией и продукцией. Труды ВНИИГМИ-МЦД, вып. 160, 1996, с. 87-95.

29. Леонтьев Р.Г. Прогнозирование авиапотоков и оптимизация управления воздушной транспортной системой. М.: Наука, 1984. - 184 с.3 5. Ллойд Э. Справочник по прикладной статистике. /Теория принятия решений/. М.: Финансы и статистика, т. 2,1990. - 526 с.

30. Льюис Р.Д., Райфа Г. Игры и решения. М.: Иностранная литература, 1961.

31. Мастерских М.А. Экономическая эффективность метеорологического обслуживания управления благоустройства Москвы. Труды Гидрометцентра СССР, вып. 90,1971.

32. Методика определения экономической эффективности использования гидрометеорологической информации в народном хозяйстве. Л.: ГТО, Ротапринт, 1985. - 126 с.

33. Монокрович Э.И. Гидрометеорологическая информация в народном хозяйстве. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 168 с.

34. Нейман Дж., Моргенштерн О. Теория игр и экономическое поведение. М.: Наука, 1970. - 708 с.

35. О составе, точности и пространственно-временном разрешении информации, необходимой для обслуживания народного хозяйства и службы гидрометеорологических прогнозов. / Под ред. М.А. Петросянца, В.Д. Решетова/- Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 220 с.

36. Об общенаучном подходе к развитию экономического образования. Тезисы докладов «Международной научно-методической конференции». - СПб.: Изд. РГТМИ, 1994, с. 10 -12.

37. Олсон Л .Е. Климатическое обслуживание в интересах обеспечения устойчивого развития. Бюллетень ВМО, том 46, К® 1, январь 1997.

38. Омшанский М,А. Об учете точности прогнозов и их применение. -Журнал геофизики, 1933, т. 3, вып. 4, с. 489-499.

39. Райфа Г., Шлейфер Р. Прикладная теория статистических решений. М.: Статистика, 1977. - 360 с.

40. Рамад Ф. Основы прикладной экологии. Л/. Гидрометеоиздат, 1981.-543 с.

41. Савин В.И. Оптимизация работы флота. М.: Транспорт, 1974.201 с.

42. Саркисян С.А., Голованов Л.В. Прогнозирование развития больших систем. М.: Статистика, 1975. - 192 с.

43. Серякова Л.П. Агрометеорология. Л.: Изд. ЛГМИ, 1978. - 159 с.

44. Слюсарский А.Г. В.Н. Каразин, его научная и общественная деятельность. Харьков, 1955.

45. Смит К. Основы прикладной метеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - 424 с.

46. Тюпкин Ю.С. Международное десятилетие по уменьшению ущерба от стихийных бедствий, Материалы гляциологических исследований, 1990, № 70,245 с.

47. Федоров Е.К. Гидрометеорологическая служба на рубеже двух пятилеток. «Метеорология и гидрология», 1971, № 6, с. 3 - 14.

48. Федосеев А.П. Эффективность минеральных подкормок ячменя в зависимости от погодных условий. Труды ИЭМ, вып. 22,1971, с .107-116.

49. Уайт Э.Ю. Глобальный обзор реакций человека на стихийные бедствия: тропические циклоны. В кн. «Стихийные бедствия: изучение и методы борьбы». М.: Прогресс, 1978, с. 369 - 391.

50. Хандожко Л.А. Оценка экономического эффекта использования мётеорологаческих прогнозов. Межвузовский сборник научных работ «Физика пограничного слоя атмосферы», вып. 85,1964.

51. Хандожко Л.А. Метеорологическое обеспечение народного хозяйства. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 231 с.

52. Хандожко Л.А. Региональные прогнозы погоды. Л.: Изд. ЛГМИ, 1989. - 136 с.

53. Хандожко Л.А. Методика оценки экономического эффекта прогноза весенних заморозков. М.: Гидрометеоиздат, 1989. - 13 с.

54. Хандожко Л.А. Метеорологические факторы экономии топливных ресурсов в теплоэнергетике. Сборник научных трудов, Л.: Изд. ЛГМИ, вып. 106, 1990, с. 75 - 82.

55. Хандожко Л.А. Практикум по экономике гидрометеорологического обеспечения народного хозяйства. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. - 311 с.

56. Хандожко Л.А. Экономическая эффективность прогнозов опасных метеорологических условий на озерах и крупных водоемах. Труды ЛГМИ, вып. 62,1997.

57. Хандожко Л.А., Вдовин В.Б. Функции метеорологических потерь теплоэлектростанций. Труды ГТО, вып. 582, 1989, с. 49 - 57.

58. Шамраев Ю.И. Обеспечение народного хозяйства океанографической информацией. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 190 с.

59. Экономические оценки в системе охраны природной среды СССР. -Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 364 с.

60. Эффективность гидрометеорологического обслуживания народного хозяйства.-Сборник статей.-JL: Гидрометеоиздат, 1973.- 164 с.

61. Baquet A.F., Halter A.N., Conlin F.S. The value of frost forecasting: A Bayesian appraisal. Amer. J. Agric. Economics, 1976, vol. 5, pp. 511 - 520.

62. Bijvoet H.C., Bleaker W. The value of weather forecasts. London, vol. 6, № 2, Febr., 1951.

63. Conference of the Economic Benefits of Meteorological and Hydrological services. Geneva, Switzerland, WMO/TD - № 630,1994. - 309 p.

64. Economic and Social Benefits of Meteorological and Hydrological services. Proceedings of the Technical Conference. - Geneva, Switzerland, WMO/TD -Xa 733,1990. - 461 p.

65. Katz R.W., Murphy A.H. Quality/value relationship for imperfect weather forecasts in a prototype multistage decision-making model. Journal of Forecasting, 1990, № 9, pp. 75 - 86.

66. Lester R. Brown. The acceleration of history. In: State of the World 1996, L. R. Brown and C. Flavin (Eds.), Earthscan Publication, London, pp. 4 -20.

67. Murphy A.H. Ordinal relationships between measures of the «accuracy» and «value» of probability forecasts preliminary results. Tellus, 1972, vol. XXIV, № 6, pp. 531 - 542.

68. Murphy A.H. The value of climatological categorical and probabilistic forecasts in the cost-loss ratio situation. Mon. Wea. Rev., 1977, vol. 105, № 7, pp. 803 - 816.

69. ShaimardanovM.Z.,KorshimovA.A. The use of Hydrometeorological information in the various economic sectors. Conference on the Economic Benefits of Meteorological and Hydrological Services, Geneva, Switzerland, WMO/TD - № 630,1994, pp. 28 - 36.

70. Sonka S.T., Meldje J.W., Lamb P ,J., Hollinger S.E., DixonB.L. Valuing climate forecast information. Journal of Climate Applied Meteorology, 1987, №26, pp. 1080- 1091.

71. Tompson J.C. Potential economic benefits from improvements in weather information. The economic benefits of national meteorological services. WMO, Geneva, 1968, pp. 41 - 49.

72. Thompson J.C. The potential economic benefits of improvement in weather forecasting. 1972, San Jose, Calif., California State University, Department of Meteorology, Final Report. - 80 p.

73. White R. M. Weather and the construction industry. The economic benefits of national meteorological services. WMO, Geneva, 1968, pp. 31 - 35.

Информация о работе

Бедрицкий, Александр Иванович
кандидата географических наук
Казань, 2000
ВАК 11.00.09

Диссертация

Метеорологические прогнозы как фактор снижения ущерба от явлений погоды - тема диссертации по географии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы