Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Оптимизация использования метеорологических прогнозов в целях повышения их экономической полезности и обеспечения безопасности жизнедеятельности

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация использования метеорологических прогнозов в целях повышения их экономической полезности и обеспечения безопасности жизнедеятельности"

? Г 3 оп

. ГОСУДАРСТВНШЬЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ 1 О и'' • -чпкрдягтднию

Российский государственный гидрометеорологический институт

На правах рукописи

ХАНДОЙКО ЛЕОНИД АНДРЕЕВИЧ

УДК 551.50Э

Оптимизация использования метеорологических прогнозов в целях повышения их экономической полезности и обеспечения безопасности жизнедеятельности

11.00.09 - '«етаорология, климатология и агрометеорология

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора географических назтс

Санкт-Петербург 1995

Работа выполнена в Российском государственном гидрометеорологическом институте

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Борисенков Е.П. ;

доктор географических наук, профессор Воробьев В.И. ; доктор географических наук профессор Адаменко В.Н.

Ведущая организация : Агрофизический научно-исследовательский институт.

на заседании Диссертационного Совета д.063.19.02 при Российском государственном гидрометеорологическом институте по адресу: 195196, г.Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., Д. 98

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке РГГМИ.

Диссертация в виде научного доклада разослана

Защита состоится

1995 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета д.ф.-м.н.,професс Дивинский Л. И.

ВВЕДЕНИЕ

Экономическая целесообразность разработки метеорологических прогнозов подтверждается огромной выгодой, получаемой обществом от их использования. Ведущая роль в этом отводится гидрометеорологическим службам, выполняющим в широком смысле метеорологическое обеспечение посредством информационно-производственной системы "погода-прогноз-потребитель". Принципы, положенные в основу ее функционирования, предусматривают причастность Службы прогнозов /прогнозистов/ к целевой задаче реализации метеорологических прогнозов-извлечению максимальной пользы при выполнении производственных работ в любых погодных условиях. Кроме экономической полезности, метеорологические прогнозы несут особую функциональную нагрузку -обеспечение безопасности в производственной и социальной сферах и при выполнении специальных задач. Ретроспективные представления о малой значимости прогнозов поднимались до уровня научной дискуссии. Выдвигались суждения о возможном технологическом прорыве из сферы метеорологической зависимости. Практика показала несостоя -тельность такого рода утверждений.

Впервые в России М.А.ОтанскиЯ } 1936,1937/ раскрыл экономическое содержание качества метеорологических прогнозов. Им были сформулированы требования, при которых прогнозы несут максимальную выгоду.

В 1965 г. по инициативе академика Е.К.Федорова впервые была предпринята попытка количественной оценки экономического эффекта метеорологических прогнозов в масштабах гидрометеорологической службы страны. Однако, сведения, получаемые в тот период от потребителей, не могли давать достаточно полного представления о фактических потерях в отдельных областях производства, связанных с неумелым использованием прогнозов и их ошибками. В свою очередь, экономический эй®«'1, преимущественно идентифицировался предотвращенным ущербом. И все же была дана первая оценка экономической полезности гидрометеорологических прогнозов в масштабах страны.

Однако, внедрить результаты обозначенных научных исследований в повседневную производственную деятельность оказалось чрезвычайно сложно, так как теоретические модели оптимизации во многой оставались не апробированными на материалах оперативных метеорологических прогнозов. Доказательства результативности их

использования носят фрагментарный характер. Обобщающие в этом отношении исследования по территории России практически отсутствуют.

Предназначение прогноза, как научно-производственного продукта-материализация его в производстве. Это целевая задача не только потребителя, но и службы прогнозов. Отсюда очевидна приоритетность концепции комплескного решения проблемы повышения эффективности метеорологических прогнозов в целях удовлетворения взаимных интересов поставщика и потребителя.

Содержание исследуемой проблемы сформулируем следующим образом : анализ региональных особенностей метеоролого-экоиомичес-ких условий оптимального использования краткосрочных прогнозов в экономике страны и разработка методов оценки их экономической полезности.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Основные предпосылки для решения проблемы: I) стабилизация успешности метеорологических прогнозов ; ¿¿) отсутствие у потребителей научно- обоснованного регламента принятия хозяйст -венных решений на основании формулировок метеорологических прогнозов ; 3) медленное внедрение в практику результатов научных исследований, касающихся оптимизации использования метеорологических прогнозов ; 4) отсутствие у потребителей научно-обоснованных методов оценки экономической полезности метеорологических прогнозов, что существенно сдерживает маркетинговые исследования в гидрометеорологической практике и экономические взаиморасчеты меяду поставщиком и потребителем ; 5) преобладание формально-интуитивного подхода потребителей при реализации прогно -зов ; б) формирование в экономике страны рыночного хозяйственного механизма и расширение границ самостоятельности поставщика и потребителя ; V) все возрастающая чувствительность общества к опасным и стихийным гидрометеорологическим явлениям в связи с растущими масштабами экономики и соответственно потерь по метеорологическим причинам.

Цель и задачи исследования. В рамках решаемой проблемы целью диссертации является исследование региональных особенностей успешности краткосрочных метеорологических прогнозов на Европейской территории России (ЕТР), обобщение и развитие критериальной ( альтерн .тивной) и многофакторной модели оптимизации использования прогнозов и разработка методов оценки их экономической полезности ( эффекта, эффективности и адаптации) в различных отраслях народного хозяйства. Цель исследования включает разработку практических рекомендаций.

Исходя из основной целевой установки - экономически выгодной реализации прогнозов - целесообразно было решить ряд взаимосвязанных задач, органически образующих теоретическую и практическую основу реслемой проблемы. Были поставлены следующие задачи :

1. Исследовать успешность альтернативных и многофазовых метеорологических прогнозов на ЕТР ;

2. Оценить влияние региональности на успешность метеорологических прогнозов я особенности их использования

3. Исследовать альтернативную экономическую полезность прогнозов на базе адгорчтма комплексной критериальной оценки ;

■4. Разработать метеоролого- экономическую модель построения многофазовой матрицы потерь в целях уточнения регламента решений потребителя ;

5. Исследовать и уточнить принципиальные основы оценки экономического эффекта и экономической эффективности прогнозоз ;

6. Разработать ряд частных мето.пв оценки экономической полезности использования прогнозов в отдельных отраслях производства ;

7. Разработать как для службы прогнозов, так и для потребителе,!, рекомендации в рагиах рассматриваемой проблемы оптимальной реализации прогнозоз.

Новизна диссертационного исследования. Впервые произведена комплексная оценка успешности, включая дифференц^г%дау анализ ошибочности оперативных краткосрочных прогнозов явлений погоды и мэ-теорологичэских величин на ЕТР и сопредельных государств СНГ. Установлена зона повышенной слогкности прогнозирования ( зона ПОП), которая может рассматриваться как зона повышенного метеорологического риска.

Разработан новый метод оценки успешности многофазовых прогнозов, отражающей меру их хозяйственной полезности. На основании предложенного алгоритма преобразования матриц сопряженности многофазовых прогнозов исследована их производственная эффективность в системе " погода - прогноз- потребитель".

Выявлены новые закономерности влияния ошибочности прогнозов на выбор оптимальных хозяйственных решений и оптимальной стратегии конкретными потребителями.

Теоретически обоснован и предложен метод оптимальной дискретизации прогнозов и хозяйственных решений и апробирован на примере прогнозов скорости ветра в различных регионах. На этом основании предложен более эффективный регламент принятия решений потребителя вместо исторически сложившейся дихоточичес -кой альтернативы /<£ и 2 /..

Впервые разработаны функции потерь для ряда потребителей-ведущих в экономике сфер производственной деятельности : теплоэнергетики, морского и речного флота, сельского хозяйства, гражданской авиации.

Предложены методы оценки экономического эффекта и экономической эффективности использования прогнозов в различных областях производства. Ьыполнено диагностическое исследование закономерностей поведения экономического эффекта в зависимостей от технологической / сценарий " Служба прогнозов "/ и естественной / сценарий " Погода " / вариабельности ошибок альтернативных прогнозов.

Впервые исследованы региональные особенности распределения выбора оптимальной стратегии использования прогнозов и их экономической полезности на ЕТР.

Практическая ценность и внедрение результатов работы. Выполненный автором в течении ряда лет комплекс исследований позволил перевести проблем/ оптимизации метеорологических прогнозов и оценку -их экономической полезности в русло практической реа-лизащии.

Исследование результативности прогностической информации, метеоролого-эко'номическая оптимизация размерности информации в подсистеме " прогноз-потребитель", разработка ряда функций потерь и методов оценок экономической полезности создали методик ческую базу практических расчетов и оценок. Все это позволяет

сконцентрировать возможности Росгидромета для практического осуществления на постоянной основе эффективных маркетинговых исследования.

Ряд методических разработок и практических рекомендаций получили одобрение Центральных методических комиссий /ЦМК, ЦМКЭ/ Госкомгидромета СССР и Росгидромета. Так, метод прогноза скорости ветра над водоемами Северо-Запада ЕТР / Руководство по краткосрочным прогнозам погоды , ч. Л, в. I, Л.; Гидрочетеоиздат, 1987 /, а также методы оценки экономического эффекта (теплоцентраль, морской флот» сельское хозяйство ) внедрены в оперативную практику Службы прогнозов. В частности, методика оптимального использования прогнозов температуры воздуха для ТЭЦ и оценка их экономической полезности применяется в крупнейших промышленных центрах страны -Сот Налининграаа до Южно- Сахалинска)

Исследования автора по данной проблеме включены в разработанную им учебную дисциплину " Экономика гидрометеорологического обеспечения народного хозяйства" и читаемую в, РГГ'Л5 в течение ряда лет . Отдельные аспекты проблемы, методические разработки, практические решения на основании фактических материалов гидро-метелужбы нашли отражение в учебных пособиях автора : " Метеорологическое обеспечение народного хозяйства, Л.: Гидрочетеоиздат, 1981,- 231 е.", " Практикум по экономике гидрометеорологического обеспечения народного хозяйсгва, СПб.: Гидрометеоиз-дат,- 311 е.", " Региональные синоптические процессы, Кзд.ЛГ'.М, 1988,- ЮЗ с." " Региональные прогнозы погоды. Изд. ЛГМИ,1989.-137с."

Разработки автора, связанные с оцениванием гидрометеороло- . гической информации, включены з новый читаемый им учебный курс "Маркетинг в гидрометеорологической практике".

Учебные аспекты исследуемой проблемы, изложенные в ряде публикаций автора, читаются в вузах гидрометеорологического профиля / Санкт-Петербург, Одесса/ и на соответствующих факультетах университетов. Начиная с 1981 г. практические результаты исследований автора изучаются слушателя»«! Института повышения квалификации специалистов и руководящих работников Росгидромета.

Обоснованность и достоверность полученных результатов подтверждается тем, что построение статистических моделей, анализ

региональных и локальных особенностей хозяйственной полезности прогнозов основаны на большом объеме оперативных данных Службы прогнозов ; базируется на классических теоретических посылках, а результаты расчетов согласуются с аналогичными оценками зарубежных авторов.

Стоимостные оценки выполнены на основании экономических данных, содержащихся в матрицах потерь ряда потребителей.

Обоснованность и достоверность результатов расчетов, выводов и рекомендаций подтверждается экспортированием научных публикаций и докладов ; заключениями и рекомендациями ЦМК и ЦЧКЭ Росгидромета о внедрении результатов исследования в практику ; оперативной проверкой методик в Службе прогнозов.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты исследований автора по данной проблеме докладывались и получили одобрение на следующих конференциях и семинарах

1. Первом Всесоюзном совещании по эффективности гидрометеорологического обслуживания / Киев, 1973 /.

2. Втором Всесоюзном совещании по методике оценки экономической эффективности использования в народном хозяйстве гидрометеорологической информации / Алма-Ата, 1974 /.

3. Итоговой сессии Ученого Совета УкрНИГМИ / Киев, 10 декабря 1984 / с докладом " Оптимизация использования метеорологической информации в народном хозяйстве ".

4. Семинаре Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды / Москва, '¿6 ноября 1984 / с докладом " Оценка экономической эффективности прогноза заморозков

5. Региональном совещании по теме " Моря СССР - Балтийское море " / Рига, 12 декабря 1984 / с докладом " К вопросу об эффективности использования прогностической информации в организациях морского флота

6. Центральной методической комиссии по эффективности использования гидрометеорологической информации / ЦЧКЭ/ Москва, 25 марта Ю8Ь / с докладом " Методика оценки экономического эффекта прогноза заморозков ".

7. Симпозиуме "Методологические и системные проблемы охраны окружающей среды"/ Ленинград, 1983 / с сообщением " Экономи -

ко-метеорологические аспекты атмосферы как источника постоянных ресурсов материального производства ".

8. Всесоюзной конференции по авиационной метеорологии

/ Москва, 10 сентября 1986 / с докладом " Оценка экономического эффекта прогноза минимума погоды при метеорологическом обеспечении полетов ЬС гражданской авиации ".

9. Семинаре " Обмен опытом работы по улучшении прогнозирования, составления и доведения предупреждений о стихийных гидрометеорологических явлениях и резких изменениях погоды" Государственного комитета СССР по гидрометеорологии / Москва» 30 октября 1989 / с докладом "Сценка экономического эффекта прогноза температуры воздуха для теплоэлектроцентралей ".

10, Международной технической конференции " Социально-экономические преимущества метеорологических и гидрологических служб" / Женева, В МО, март 1990 /. Лредставлен, одобрен и опубликован доклад " Принципы построения функций потерь и их практическая реализация применительно к отдельным отраслям национальной экономики ".

11. Лтоговых сессиях Ученого Совета РГГ'.К / ЛГМИ /, в частности :

февраль, 1982 - " Применение дискреминантного и регрессионного анализа з задаче прогпоза ветра ;

февраль, 1083 - " Экономическая оценка метеорологических прогнозов " ;

декабрь, 1983 - " Современное состояние, проблемы и перспективы развития метеорологического обеспечения народного хозяйства" ;

январь, 1986 - " Оценка экономического эффекта прогноза тем-' пературы воздуха по ряду теплоэнергоцентралей страны ";

март, 1987 - " Экономические аспекты использования прогностической информации в народном хозяйстве ";

- январь, 1992 - " Оптимизация использования и оценка экономической полезности гидрометеорологических прогнозов ";

- февраль, 1994 - " Критериальная оценка полезности метеорологических прогнозов ".

Диссертация обобщает исследования, выполненные автором с 19Ь2 г. и содержащиеся а 32 работах. Основные из них по данной" проблегле опубликованы автором лично. Публикации в соавторстве выполнены при непосредственном руководстве автора.

Перечень основных положений, выносимых на эаци'гу

1. Концепция обоснования проблемы практической реализации краткосрочных метеорологических прогнозов на базе выбора потребителем экономически выгодных погодо-хо® яйственных решений и стратегий.

2. Матришая система оперативной оценки успешности краткосрочных метеорологических прогнозов и результата анализа оценки региональной успешности прогнозов, включающие ряд рекомендаций по оперативной реализации н разработке банка данных матриц сопряженности метеорологических прогнозов.

3. Метод комплексного исследования результгтивности прогнозирования на базе численного моделирования ее показателей: ошибочности, смещенности и риска , как базовое условие более глубокого научного анализа степени сложности прогнозирования тех или иных синоптических процессоз и необходимости уточнения методов прогнозирования явлений погоды и метеорологических величин.

4. Уточнение альтернативной оценки выбора потребителем оптимальной погодо-хозяйственной стратегии и ее применение в условиях реачьной оперативной практики использования прогнозов на Европейской территории России, что позволяет правильно оценивать потенциально® экономическое значение метеорологических прогнозов.

5. Концепция комплексной оценки экономической полезности прогнозов в вида экономического эффекта, экономической гффектив-ности использования прогнозов и адаптации к ожидаемой погода, что позволяет потребителям в различных регионах ЕТР осуществить более обоснованный выбор оптимальной погодо-хозяйственной стратегии.

6. Дискретизация функции потерь и обоснование уточнения ш-теоролого-хозяйственного регламента решений потребителя.

7. Методы оценки экономической полезности краткосрочных метеорологических прогнозов, разработанные применительно к конкретной области производства ( теплоэнергетике, сельскому хозяйству, морскому и речному флоту, гражданской авиации

и др.).

ОС-ЫЫШК ¡ЮЛОлИШ дИСОйП'АЦМ

. ьздел I. Региональная и локальная оценка успешности краткосрочных метеорологических прогнозов в система "погода- прогноэ-потре5итель".

1.1. .Система, системный анализ и матричное представление исходного материала. Истори1ески сложившаяся зависимость общественного производства' - экономической базы страны - от погоды привела к формированию объективной крупномасштабной системы " погода - прогноз - потребитель". Важнейшим звчном ее является региональное использование материальных ресурсов атмосферы -текущего и ожидаемого состояния погодных условий. Как любая система, она обладает необходимыми свойствами, обеспечивающими ее функционирование и (¡елевое назначение.

Принятая нами система является сложной, открытой, целост -ной ( следуя Бляубергу В. И., и Юдину Б.Г., 1973; Садовскому В.Н., 1974; Квейду , 1969). Э™о значит, что кроме формализованных методов и процедур в рамках системного анализа будем допускать суждения, вытекающие ия опыта функционирования самой системы.

Опираясь . на ряд прикладных математических методов анализа , выстраивается методологический юдход в решении основных задач проблемы.

Анализ успешности краткосрочных метеорологических прогнозов предусматривает две основные цели : первую, внражаящую интересы прогнозиста, и вторую, получаюцую отражение в выборе хозяйственной стратегии потребителя. Нами исследованы оба подхода. • Исследование успешности стало основополагающим звеном в енализа экономических аспектов реализации прогнозов в подсистеме "прогноз- потребитель". Системный анализ включал задание реальных условий принятия хозяйственных решений и ряд разработок оценки экономической полезности краткосрочных мотеорологичзских прогнозов. Достаточно информативным оказался географический аспект системного анализа, что позволило раскрыть неизвестные ранее региональные закономерности проявления, результатов прогнозирования.

Работа по сбору прогностических и фактических донных по отдельным пунктам страны осуществлялась автором в течение последних 20 лет [ 30 ] .

Исходные данные о прогностических ( II: ) И фактических^ )

условиях погоды ( ветер, грозы, заморозки, гололед и др.) сводились в матрицы сопряженности ( « ¿У, которые и составляли основу дальнейших исследований. Данные в матрицах сопряженности, построенные более чем по 50 пунктам ЬТР, охватывали отдельные периоды за 1970-1993 г.г. Матричное обобщений резулотатов прогнозирования позволяет получить наиболее полное эффективное описание характера адекватности ожидаемых и фактических условий погоды.

Комплексный анализ материалов и результатов исследования осуществлялся в последовательности - у спетость, оптимизация использования и оценка экономической полезности метеорологических прогнозов, что отвечает цели функционирования системы " погода-прогноз- потребитель".

Все расчеты выполнялись на ЭВМ. Алгоритмы и программы внесены в " Фонд,алгоритмов и программ ЛГМИ" [29 ] .

1.2. Региональная оценка успешности альтернативных метеорологических прогнозов. ¿спетость прогнозов определяется степенью отражения в них реальных закономерностей и физических механизмов атмосферных процессов, протекающих в различных региональных условиях.

Объективная оценка успешности прогнозов во многом зависит от выбора таких критериальных условий, которые наиболее полно отражали бы сходство или различие результатов прогнозирования погоды и ее факта. Это далеко не безразличная процедура в подведении итогов прогностической работы Службы прогнозов. М.И.Юдин (1963) отмечал, что удачный выбор системы оценки может ускорять или тор-'-.--зить развитие методов прогноза.

Рассмотрим ниже совокупность наиболее существенных, с нашей точки зрения, элементов, конструирующих общий подход к решению задачи. Выделим те положения, которые образуют необходимый для такого решения базовый алгоритм.

Матричный подход оценки результативности прогнозирования, строго говоря, позволяет раскрыть ошибочность прогнозирования в грвницах выбранной дискретизации прогнозов . Вместе с тем,ма-

трицы сопряженности прогнозов погоды ( в дальнейшем просто "матрицы сопряженности") содержат вероятностное описание исходов прогнозирования, что является необходимым условием для последующего решения задач оптимальной реализации прогнозов в хозяйственной практике.

Матрицы сопряженности Цобладают еще н таким важным свойством как самообеспечение, проверки качества прогнозирования на основании байесовских вероятностей = р( Ф; /Пу ). Однако, они не отражают сложную статистическую структуру всех частот реализации (Ну) и главное - соотношение ошибок первого и второго рода, соответственно отражающих ошибки-пропуски и осибки-страховки. В целях более всестороннего анализа успесности прогнозов возникает необходимость привлечь ряд других мер - критериэв схожести прогноза и факта осу-аествления значений метеорологических величин или явлений погоды.

В настоящее время в мировой литературе известно большое число достаточно эффективных критериев, позволяющих оценить успеииость краткосрочных метеорологических прогнозов. Некоторые из них использовались нами в решении поставленной задачи. Приведем их в о; цэьри-нятоы обозначении со ссылками на авторов ( в квадратных скобках указан интервал нормировки):

1) Н[0; I] - надежность прогнозов по Н.А;Багрову (1953 ) ;

2) (2. [0; I] - точность прогнозов по А.М.Обухову ( 1955 ) ;

3) Т'СО; I] - информационное отновение (" относительная информация" по Г.В.Груза ( 1967) или энтрог.ическое соотносениз" - по Е.Валю

( 1958) ;

4) А £ I;—11 - коэффициент сходства (качественная корреляция) ;

5) К [ 0; I] - коэффициент сопряженности по Л.А.Чупрову (1926) ;

6) I [-1; I] - коэффициент связи ША ( 1900 ) ; '75 ' V Г 0; г] - мера Крамера ( 1946 ) ;

8) Л С0; I] - мера Гутмана ( 1954 ) ;

9) Т [0; I] - мера Гудмона-Крускада ( 1959) ;

10) Тк[2;-2] - ".'ера Кендал™ (1952 ).

Для оценки успешности многофазовых прогнозов дополнительно использовался предложенный нами критерий Рэ - мэра хозяйственной успешности использования прогнозов ( автор, 1989).

В рямках системного анализа в подсистемо "погода-прогноз" выбранные критерия отвсачт основным принципам (требованиям) критериальной- оценки - соответствию цели, полноте отражения прогностической результативности функционирования подсистемы

"прогноз-потребитель", чувствительности и изменению основных фак- " торов в этий подсистеме и физическому' смыслу успешности, выраженному в вероятностном описании результата. Е качестве исходных базовых предпосылок исследования успешности прогнозов постулируются некоторые требования и допущения ( достаточная технологическая обеспеченность, заблаговременность, усредненность результатов, принцип Кокрэна).

Учитывая тенденцию ужесточения требований к прогностической информации, особенно с переходом к рыночным отношениям, встает задача разработки унифицированной,объективной и достаточно эффективной системы оценки успешности прогнозов. Приемлемое решение предлагается на основании анализа приведенных выше критериев {Ji ), Некоторые из них достаточно схожи по своей структуре, дополняют друг друга и позволяют освещать различные стороны успешности прогнозов. Тем не менее, применять их в полном наборе нецелесообразно.

В предлагаемой системе оперативной оценки сохранены наиболее простые и в то же время эффективные критерии при использовании дихотомических и многофазовых ыатр;ц сопряженности. Для их выбора было выполнено взаимное коррелирование 1 (.J4 ), приведенных критериев успешности JI , применительно к прогнозам скорости ветра и гроз по ЕГР.

Учитывая наименьшие значения 1 ( /<■ ), установленные в последовательном анализе корреляционной матрицы, принцип заменяемости и несхожесть структурных особенностей критериев ( как, например, Vif , Q. ) , выделены четыре основные : H ,0., V [31].

Близкие значения показателей статистической связи в случае бинарных признаков получены Г.В.Груза (1967), Б.Г. Миркишм ( 1980), И.И.Елисеевым и В.О.Рухочшщиковым {1977 ). Хорошо согласуются между собой критерии if , К, С , А, V .базирующиеся на_)(4.

Известно, что общая оправдываемость ( £ ) , как мера успешности, характеризует ее с позиции только оправдавшихся прогнозов. Более того, индифферентность критерия Р к ошибочным прогнозам делает его. малопригодным для показательной оценки успешности прогнозов. Поэтому представляет болькой научный и практический интерес дать сопоставительный анализ успешности по ряду других

критериев уЧ я (Н»<3.5 V ), чувствительность которых к резуль^"" татам прогнозирования заметно выше критерия Р. Именно с этих I оэиций предлагается внедрить в оперативную практику матричную систему оценки и создание в перспективе соответствующей базы данных.

В целях наглядного отображения пространственного распределе-ник критериев успшености^ т (Н,0. , V ,Т ) на ЕТР осуществлялось их раздельное картирование.

Особо выделим региональные особенности распределения успешности альтернативных ( 12 м/с) прогнозов скорости ветра, гроз, заморозков, гололеда и других явлений ( условий) погоды на ЕТР и территориях смежных стран СНГ. Картирование приведенных критериев оценки качества прогнозоз раскрыло, прежде всего,региональную схожесть результатов по каждому из них. Такая геогрйфичес-кая общность результатов позволяет ограничиться рассмотрением двух критериев Н и V , Билл обнаружены области повышенной ( Н^-0,5, 1У"9-0,3) и пониженной { Н < 0,5, ТГ< 0,3) успешности прогнозирования. Аналогичные пороговые значения успешности приняты и для критериев а л т ,

.Обратимся з анализу картированных значений V , раскрывающих региональную оценку прогнозов скорости ветра в холодную часть года ( рис. 1.1.). Обнаруживается ряд характер-1ых особенностей распределения V . Прежде всего, выделяется основной регион с максимальной успешностью оперативных прогнозов, охватывающий строго обособленную в "поле" значений V территорию, включающую я себя частично центр и северо-запад ЕТР, страны Балтии и Белоруссию

< "-макет0'63

Однако, особый научный и практический интерес вызывает достаточно широкая зона починенной успешности, где составляет 0,2, Она охватывает Украину, частично Среднее Поволжье и двумя ложбинами пониженной успешности ориентирована соответственно на юг Урала -северо-запад Казахстана-и на северо-восток ЕТР ( = 0,08т 0,15). Здесь отмечается пониженная успешность прогнозирования не только скорости ветра, но и грел.заморозков и других явлений погоды. Географическое распределение (Н, О. , V , "С ) является сгоего рода региональной аппроксимацией спешности, которую по исследуемой территории обусловила сама природа. Дойст-

Рис. 1.1. Распределение информационного отношения ( V )-меры успешности альтернативных прогнозов скорости ветра по Европейской территории России и смежным странам. Холодный период года (сентябрь-март). Матрицы из периода лет: 1970 - 1993 .

вительно, каждое значение р , полученное по большому ряцу прог- -нозов, в основном, сглаживает субъективное влияние прогнозиста, хотя и не исключает его полностью. Тем самым, реальное распределение критериев (^ ) отражает результативность синоптичес -кой практики как обобщенное проявление сложности прогнозирования. Что же касается зоны пониженной успешности , то с учетом сказанного , ее следует рассматривать как зону повышенной сложности прогнозирования (ПСП ).

Основным механизмом , предопределяющим ее, является сменность синоптических процессов от циклонических к антициклоническим и наоборот. Широтное положение зоны ПСП, з основном, совпадает с известной " осью Воейкова" , ориентированной от Молдавии на юг Урала. Это некоторая переходная зона климатического раздела преобладания циклонических процессов к северу и антициклонических -к югу. Вдоль этой линии ориентирован гребень максимума индекса континентальное™ по Хромову (С.П.Хромов, 196 5 }. Это означает, что в зоне ПСП долина отмечаться частая и быстрая сменяемость погоды, что естественно усложняет прогнозирование метеорологических условий. В качестве дополнительного объяснения формирования зоны ПСП можно обратиться к текущим синоптическим процессам. 3 этом случае зону ПСП следует рассматривать как перманентную полосу, вдоль которой отмечается пересечение траекторий ннрятзщих и южных циклонов. Прогнозирование самих траекторий, имеющих параболическую форлу, вызывает известные трудности. Особенно ото касается ныряющих циклонов. Широтное положение директрисы такого рода параболы может существенно меняться, что не всегда уверенно предусматривается в прогнозе синоптического положения и сказыва-' етс'я на качестве прогноза погоды. Аналогичное положение отмечается при меридиональном направлении директрисы параболической траектории южных циклонов.

Географическая локализация зон повышенной и пониженной сложности прогнозирования позволяет рассматривать их как объективную (естественную ) основу районирования успешности. Границы регионов (районов) устанавливались согласно пороговых значений критериев : Н > 0,5 н^Г^-О.З - регионы с повышенной успешностью и Н ^ <0,5 и 0,3 - регионы с пониженной успешностью. Выделено три основных региона : I) - регион I - Центр - Северо- Запад (максимум); 2) регион П - Кубань- Северный Кавказ - Закавказье (мзкеи-

мум ); 3)- регион Ш - Украина- Среднее Поволжье (минимум).

По каждому региону проведена статистическая оценка распределе -ния ^ (в основном Н и V), В частности, коэффициенты асимметрии (Ац « Ау ) указывают на относительно умеренную асимметричность (0,2Ь < Ц| ^ 0,50 ) распределения всех значений Н и & , что допускает рассматривать эти распределения близкими к нормальным.

1.3. Анализ ошибочностит риска и успешности краткосрочных метеорологических прогнозов. Признано, что достоверная информация об ошибочности прогнозов выступает как"мера прогресса в развитии и уточнении методов прогноза " (С.Лейс, 1У87), Ошибочность метеорологических прогнозов, связанная с ошибками- пропусками и ошибками-страховками (Л^)» нередко делает их малопригодными в практике. С этих позиций исследованию ошибочности прогнозов уделяется »шло внимания. '

Анализ многочисленных матриц сопряженности альтернативных прогнозов (гроз, ливневых осадков, гололеда, заморозков, скорости ветра и др. ) по ЕТР показывает многообразие возможных соотношений ошибок первого (А^) и ВТ0Р0Г0 С Прода и их долевых частей в реализуемых фазах явления (ф , ф ). Для альтернативных прогнозов в качестве мер ошибочности прогнозов предлагается рассматривать : & о о ~ ошибок-пропусков ; £ » ^Ц^Ю^ + ]/

/Изд) -обшая ошибочность прогнозов в реализуемых фазах погоды (параметр Обухова, 195Ь ). Элементы ошибочности в байесовском виде отражены и в предлагаемом критерии успешности А » 0,5[( Ч ц/И

+ л22/'п20^ ~ <п-12/а02 * • гцз П П/'Г110 " чувстви-

тельность предиктора П - предупрежденность опасного явления ;

Л22/''г20 ~ специфичность предиктора П ; и ^21^01"

условные (байесовские)вероятности соответственно ошибок-пропусков и ошибок-страховок. Характер изменения ошибочности зависит от степени смещенности прогнозов, в качестве мер которой выбраны :

с и 121/Л12 и & » (^2:1-^12 *

Вероятностная природа реализации метеорологических прогнозов предполагает определенную оценку риска ошибочности прогнозирова -ния опасного явления или условия погоды. Эта область остается недостаточно исследованной , хотя важность использования этого параметра (критерия,меры) при разработке алгоритмов хозяйств -

венных реяений общеизвестна. Для этой целг предлагается рассмотри-»' вать следующие меры риска : риск использования методики прогнозирования явлений (относительный риск по терминологии С.А.Лйво-эяна , В.М.Бухштабера и др. , 19В9 ) е » ("-то/Я^ ; (П-п^ ^о^' риск ошибки -страховки (перестраховки явления £ « (Я^/ * ^П^^О!^ ** ^21^11 и риск-ошибки -пропуска явления

§ « 1пг/псг ) : (п-22/а02 ) - П12/п22.

Если существую^» оперативную прогностическую работу рассматривать как непрерывный физический эксперимент, то проверка его научной и практической ценности требует обширного статистического материала за прошедшие десятилетия. Организация такого рода базы отсутствует. Несмотря на обширный материал результатов прогнозирования фактический " эксперимент" не раскрывает всего диапазона возможных ошибок ^¡2 й их соотношения

и условной повторяемости как относительно реализации факта явления» так и относительно текста прогноза. Поэтому использова -лось глоделирование результатов функционирования подсистемы "погода- прогноз" как наиболее доступный прием статистического описания условий ошибочности прогнозов и ее четеоролого-эконо-мичзских последствий. Моделирование поведения ошибочности, риска и успешности прогнозов включает реальные сценарии функционирования подсистемы " погода- прогноз". Сценарии отражают реальные ситуации, которые отмечаются в оперативной практике.

Сценарий " Слукба прогнозов" (СН-1 ) содержит два возможных варианта ошибочности. Технология разработки прогнозов одинаково сказывается ка возможность появления ошибок-пропусков и ошибок- страховок, что мочено, допуская ошибочность чэстот Т" , формализовать так : СП-^ л У = С-^'З,- Чздна ]. Иной вариант, когда ошибки, возможные при разработке прогнозов, меняются с разными знаками. Это хорошо известная ситуация в синоптической практике - стремление исключить ояибки-прспуски за счет перестраховочных прогнозов. Это положение апроксичируется

Функцией вида а 2т ) = $ (± ^12' + исх-1 '

Сценарий " Погода " (СН-П ) отражает ошибочность прогнозов, обусловленную частотой наличия ( П. отсутствия ( П. явления. Ошибки прогнозирования устанавливаются с учетом условных вероятностей типа П. ... / а,. и Прр/П^ ; отсюда, Н. ^ю^тг^ /П10> иск и исх- АлР^Р^я гЙбороч-

ная вероятность в альтернативных прогнозах задается диск -

ротным рядом 0,05 * 0,5 .

На примере прогнозирования гроз в Санкт- Петербурге за последние 13 лет (1981- 1993 г.г.) рассмотрена возможность анализа структурных элементов успешности» В первом варианте критерии ( Н,<3 ) имеют линейную зависимость от Т , а ) - экспоненциальную,

Уменьшение ошибок методического прогноза на 25 % снижает энтропию климатологического прогноза ( V ) на 10 %, при этом относительное уменьшение вероятности предвычисления грозы ("V ) достигает II %. Во втором варианте критерии успешности менее чувствительны к ошибоадости прогнозов.

Во втором варианте проявляется характерная закономерность: незначительный рост риска ошибок-пропусков ) при увеличении ошибочности ( У ) достигается ценой быстрого уменьшения риска ошибок-страховок ( $ )„

В сценарии СН-П обнаруживается квазипостоянство меры ошибочности (а-« 0,269). В то же время с ростом увеличивается рост- ошибок пропусков ( $ ) и риск использования методики (©), что сказывается а целом на результативности прогнозирования.

Различия в сложности синоптических процессов вызывают изменчивость ошибочности, риска и смещенности прогнозов. При достаточно большой статистической обеспеченности ( N ) устанавливается относительно стабильное их соотношение. Тем самым, многолетние выборки, обобщенные в матрицах сопряженности, отражают усредненную результативность прогнозирования в непрерывном ряду варьируемых по сложности синоптических ситуаций.

Итак, анализируя совокупные свойства успешности (01-1,СН-П) представляется возможным на локальном уровне в любом прогностическом подразделении дать обобщенное параметрическое описание результативности прогнозирования. Это необходимо для объективной сценки влияния природного и технологического факторов на успешность прогнозов и реальных возможностей прогнозирования с точки зрения требований потробителя.

Анализ регионального распределения ошибочности прогнозов скорости ветра на ЕТР, в частности, риска ошибок-пропусков и страховок показывает, что их максимальные значения, в основном, совпадают с зоной ПСП ( п. 1.2).

Раздел 2. Выбор оптимальных решений и стратегии потребителя.

2.1. Пороговые услотия экономической полезности альтернативных прогнозов на Европейской территории России.

Известное отношение Томпсона С/^ ( Дд.Томпсон, 1952) идентифицирует обобщенную характеристику потребителей метеорологических прогнозов. Здесь : С - затраты на предупредительные меры, -прямые потери от неблагоприятных, опасных условий погоды. Отношение " затрать:- убытки" широко используется в целях оптимального учета метеорологических прогнозов в хозяйственной практика.

Если выбср одной из климатологических стратегий ( илий^«) [ЗО] рассматривается как наиболее простая форма хозяйственного учета метеорологических условий, то сопоставление полезности их реализации с полезностью использования оперативных методических прогнозов ( ) дает более полную картину возможного выбора оптимальной погодс-хоэяйственной стратегии.

Обращение к текущей фактической погоде убеждает в необходимости рассматривать не только климатологический, нз и инерционный прогноз как один из стандартных ( тривиальных), как начальное уололие отсчета качества и полезности методических прогнозов.

Иэяестнь'о в настоящее зречя критерии • альтернативной сценки полезности прогнозов позволяет выстроить обобщенную модгль ( рис. 2,1.) зыбора потребителем как предпочтительных оператипных хозяйственных решений, так и оптимальной стратеги!!.

Анализ содержания рядя критериев показывает, что оценка полезности базируется, в основном, на учете априорной вероятности осуществления явления Р1(1. Структурные особенности успешности прогнозов или их ошибочности, за ионлочэнием правил Вайсса и Куковско-го, учитываются недостаточно. В качестве базового прогноза используется 5{лиматологичзс2шЯ» а не инерционный. Полученные ранее критерии, а основном, дай? оценку полезности ноемвиедных прогнозов. Все зто создает определенные ограничения оценок. Утлткг.ая смещенность прогнозов, были получены два критерия - (аЗ { из условия Еп - Б,.,) и Рпор ( из условия - Еп и Ё,{Я>1 -что поороллот уточнить ви^ор потребителем хозяйственной стрдтогии. Величина ьз характеризует отношение сшшжчя вероятности ошибок-пропусков (Рр - Щ к разности вероятностей прогноза и ¿акта наличия явления. Лри ?том, смоленность прогнозов опрвдолшт отмок*»-

С , Р(Ф/п)Р(Ф) п" Л - р(ф/п) Р(ф) »

Ю )

Рм .

Р01> Рог 1'

I

р * с 1

10 < ¿0-Е) I Й * Рпор |

р > р

Р< Р

пор

ч:

пор

-5*

КА

I со<

Ь _ Ь' >01 Г01

с _

5л,

ни

0.> Я пор =>•■&+„ 2£г< р < ЭС,

Рис. 2,I Пороговые условия выбора потребителем оптимальных погодэ-хоояйственных решений и стратегии

ния С - Fj0'! или Р0| - С)- Эта разность есть выражение смещенности методических прогнозов, что связано с распределением ошибок первого и второго рода, Полезность методического прогноза, определяемая на основании со , проявляется через главный фактор успесности - сни-гчение ошибок лервого рода . Выполнение порогового условия оо > С^, говорит от том, что стратегия доверия методическому прогнозу позволяет получить большую хозяйственную полезность по сравнению со стратегией

Другим важным показателям экономического преимущества методического несмещенного прогноза перед климатологическим является пороговая оправдываемость f"nop дж. Томпсон, 1952, ь.К.Куков-ский, 1981). Дл<_ смененных п;югнпзпв, характерных в реальной оперативной синоптической практике „ предлагается иное пороговое уело-зие. ¡¡ри Р10>С/М Р* « Р„ + Р02( i - C/Z ). В случае fc С/м получаем =» С^ <г Р22 . Не претендуя на строгость выводов, допускаем возможность их практического применения. В случае некардинальных мер зашиты учитывается параметр £ .

Значения более чувствительны в области малых значений

C/L , т.е. в спектре тех потребителей, для которых оптимальной климатологической стратегией будет усювие,' отвечающее , или близкое к нему. Лринятая ранжировка потребителей { С/^ ), имитирующая последствия хоз.чйстчгнных решений, возможна лишь при кардинальных мерах защиты, когда £h г SSt2- прямые потери, при реализации $ , равны (улю. В реальной хозяйственно" практике моры защиты не столь эффективны, чтобы избежать таковых потерь. При частичных мерах З'цциты 0<£< I.

Итак, выбор погодо-хозяйственноЯ стратегии на основании игпэль зования комплекса критериев с учетом £ - коэффициента нспредотвра-щенных потерь - представляет собой ответственную производственно-оргвнизеционну» операцию, направленную на повышение эффективности использования метеорологических прогнозов.

В качестве иллюстрации такого рода подхода выполнен анализ условий зыбора погодо-хозяйственной стратегии морским торговым портом Оанкт- Петербурга (М'ГП СПб). Согласно матрицы потерь ¡15у а ( автор, 1987), полученной для ЭТИ СПб за 19У0-1991 г.г., величина £ устанавливается на основании соотношения £ ~ (S„ - ) /5,г , где Sft <= S,, + • Полу-

чены следующие элементы матрицы потерь (тыс.руб./ прогноз) : ^ » 104 , 5 гц ® 2и и 8 ^ « По ).

В целях выбора условий, обеспечивающих оптимальную хозяйственную технологию, а значит и оптимальное использование прогнозов, допускаем два вида количественного описания потребителя :С/Ь и » 0,172 при £ « 0 , С/1, (1-£ )« и,625 при фактической эффективности защитных мер (Е » и,724 ).

Расчеты рекомендуемых критериев оптимизации и их сопоставление с пороговыми значениями показывают, что поступающая к данному потребителю прогностическая информация об ожидаемой скорости ветра и применение защитных мер при Ч>- 12 м/с (для двух видов С/1» ) отвечают стратегии доверия прогнозам как оптимальной -^п^опт) .

Используя правомерное допущение изменения вероятности опасной фазы, находим, что Р^ « С! - £ ) * 0,093 ,. Это равносильно ужесточению требований к потребителю (С /А. ) - необходимости повышения класса эффективности защитных мер. В отом варианте использование альтернативных прогнозов скорости ветра (при V -г» -»12 м/с )также предпочтительно.

Предупреждения об опасных скоростях ветра (У^Ю м/с ) как относительно редком явлении , предъявляют более жесткие требования к потребителю, чтобы обеспечить полезность их использования. Анализ матрицы потерь при новых градациях скоростей ветра ( Б а 123 , 5 21 " , ® 12 " ^ ^ показывает, что при £ » 0,388 и » 0,054 критерии, позволяющие установить оптимальную стратегию, не дают основания для выбора стратегииИспользование в практике портовых производственных операций предупреждений о редких и значительных усилениях ветра м/с ) будет по-

лезным , если повысить технологию защитных мер , а значит, снизить коэффициент непрецотврашенных потерь £ до 0,106. Это равносильно изменению характеристики потребителя от С /Ь (! )«* « 0,584 до С/1» (!-£)« 0,4 , что уже соответствует оптимальной реализации штормовых предупреждений.

Аналогичные оценки выполнялись по ряду других регионов Европейской части России, в частности, по акватории островов Балтийского моря Хийумаа и Сааремаа (Эстония ), по региону "Мурманск-Архангельск" , включающему части Белого и Баренцева морей.

Особый интерес представляет оценка экономического преиму-

щества методических пчогч.озов относительно инерционных ( критерий В связи с этим„исследовано распределение СО по. ЕТР. Зона предпочтительного использования прогностической инфор;»;ации отмечается на северо-западе и в центральной части ЕТР I рис.2.2). В других регионах, где ¿О < , возможна стратегия доверия инерционным

прогнозам.или выбор одной из климатологических стратегий. Региональная оценка экономической полезности прогнозов требует знания функций потерь широкого круга потребителей. Однако, на сегодня трудно установить статистические особенности распределения потребителей, идентифицируемых параметров С/^ - отношением затрат к убыткам - ( Дж. Томпсон,1950-1955), хотя такого рода попытки предпринимались ( Л.Ж.Мейра, Филхо, Л.Т.Фортес,1990). В первом приближении можно допустить ( А.Мэрфи,1966), что распределение С^, описывается равномерным законом, то есть в интервале 0 <

< I выполняется равенство ф ( С)= I. На основании математических ожиданий нормированных потерь ( Е^.^ 9 г , -Ел) можно установить, что прогнозы удчзлетворявт условию полезности в среднем, если выполняются известные неравенства ( Е.Е.Жуковский,1981).

Хозяйственная ценность прогнозов раскрывается через условные вероятности и

В связи с региональными особенностями в распределении успеш -ности прогнозов ( п.1.2) экономическая полезность тоже не должна быть одинакова в различных регионах. Это показано на примере оценки экономической полезности прогнозов скорости ветра на Европейской территории России.

Потенциальная эффективность прогнозов определялась отношением Д « д 10/ Е^

Региональное распределение /представлено на рис. 2.3 [31], Зонам максимальной успешности прогнозов скорости ветра соответствует их наибольшая потенциальная эффективность. Для зоны ПС11 характерны наименьшие значения Д , что отряжает возможность максимальных потерь в этой зоне, а значит, необходимость пересмотра регламента решений п сторону повышения стоимости защитных мер или их технологическое обновление.

В зоне ПСП максимальный риск 'пропуска опасного язлэния ( ) должен рассматриваться как фактор ужесточения требований к обеспечению метеорологической безопасности. В комплексных программах обеспечения жизнедеятельности должно найти полное отражение кок чувствительность потребителя к стихийным гидрометеорологическим явлениям, так и возможный ущерб.

Рис. 2.2. Региональное распределение предпочтительного использования методических прогнозов потребителями ( С^ = 0,3) на основании оценки параметра ю .

Рис. 2.3.

Потенциальная эффективность -Я альтернативных прогнозов скорости ветра по Европейской территории Россиии и смежным строкам.

2.2. Влияние ошибочности прогнозирования на средние потери потребителей. Средние потери функционально связаны с результативностью прогнозирования, выраженной итоговой структурой цементов матрицы сопряженности прогнозов. Уровень средних потерь Р потребителя при » использовании методических прогнозов определяется, прежде всего, ошибками первого и второго рода, то есть рассмотренными ранее мерами ошибочности. Аналогом ошибочности можно рассматривать и меру смещенности прогнозов <1 =•( - К.,% )/ /п10 относительно факта явления.

Влияние ошибочности на средние потер! исследуется посредством процедуры преобразования исходной матрицы сопряженности прогнозов. Набор К матриц устанавливается в пределах частот максимальных ошибок отПг,(мзис) Д° ИцСмакс)' Адя чаго предаоже-' на соответствующая алгоритмическая схема.

Средние потери Я рассчитывались для известного ряда нот-робптелей СД , что позволило установить функции потерь Р. = ^ { <£ , С/^ ), реализуемую в интервале значений £¿[-1, I ] . Анализ функции позволяет установить следуюцее. Средние погер:! остаются'практичесга постоянными для потребителей С/^ « 0,6 и заметно мешются при других значениях С/^ . Уменьпение ошлбок--процусков (¿< 0 ) и увеличение ошбок-страховок (сЬ0 ) сопровождаются ростом средних потерь Р. с увеличением затрат на предупредительный мори (С )» При обратном изменении ошибочности к умскьоонии С средние потери Я убивают*

На границах области изменения с[[-1, I] складызоются экстремальные »еловик средних потерь. В случае Ы< О ( ошибочные прогнозы состоят проад умственно из ошбок-пропусков) ср.даиэ потер;; Н зыступоют как преобладание прямнх потерь - материаль-

ного убытка оа счет непосродстпшшого воздействия сильного вот-рд, Еслнс£.>0, то ерздкне потеря представляя? собой преиьуцает-р'жно затраты на предупредительные мори, отрадояре весь ряд цд/ текстов прогнозов памкля я пленяя П.

Анадаз ошгбочиоста позволяй? поделить трч класса потребителей по степсю их чувствителъпостл к успешности прогнозов г I кв. ■»• - кзлбслсе ч/встпитслыш к усп«апоста прогноззз; Пм, - безразличны к успетазстз и Шт. - малочг&отектельш к огабкам-пропускян н пасу? больше затраты на предупродчтелькыз норн.

2.3. Экономическая полезность многофазовых прогнозов. Оц- • ной из сложных задач исследуемой проблемы остается разработка меры успешности, отражающей адекватность многофазовых прогнозов и фактической погоды и измеряемой в единицах шкалы экономических интересов потребителя. Для решения этой задачи нужна такая система оценки, которая учитывала бы значимость ошибок прогнозирования, выраженную определенными " весами" , " штрафами" или иными мерами потребительской оценки удачности и ошибочности.

Известные подходы метеорологической интерпретации " весов" (М.Г.Тер-Мкртчан, 1968 ; М.И.Юдин, 1975 ; Г.В.Груза, Э.Я.Рань-кова, 1983 ) и др.) широко используются в целях разработки новых и уточнения прежних методов прогнозирования.

Матрица весов как " цен" прогнозов может быть выбрана из других соображений. Поскольку реализация прогнозов с ошибками и П, - Ф¿ сопровождается определенными производственными потерями, то элементы матрицы весов можно апроксимировать условием : а^ш I - кйУ1у, где А - некоторая положительная величина, характеризующая зависимость потребителя от условий погоды, выраженную , чаще всего, функцией потерь[24 С учетом квадрагич-ной зависимости потерь , например, от скорости ветра функция весов может быть представлена следующим образом :

I---прй ¿у < о

аЧ - Л 2

4 I I - -Ли---при > 0 ,

Б/г - 5Н &Утнс,

где Ъц - элементы матрицы потерь 2-го порядка.

Хозяйственная полезность методических (и инерционных ) прогнозов для данного потребителя устанавливается посредством оценки производственной эффективности

п. т.

м 1=1 ¿"1 <1 °

Измеряется полезность, как видим, в той же номинальной шкале, в какой выполняется оценка обшей оправдываемое™. Устанав-

ливается такая успешность многофазовых прогнозов» которая с точ--ки зрения потребителя является мерой хозяйственной полезности использования прогнозов, выраженной в процентах.

Разработка практически доступного алгоритма оценки полезности многофазовых прогнозов требует предварительного исследования ошибочности прогнозирования. Получить фактический материал прогнозирования, охватывавший весь диапазон ошибок, не представляется возможным. Поэтому необходимо было провести моделирование воз-можиых реализаций прогнозов.

где Пц - частоты в исходной матрг:|е сопряженности.

Использовалсь пошаговая процедура вычитания - уменьшения ошибочности . исходных частот для каждого значения у получены рабочие формулы.

Существующие методы прогнозирования скорости ветра сказываются недостаточно эффективными при сложных циклонических процессах, предвьмкейить которые но вгегда удается. Такие ситуации сопровождаются ростом ошибок-пропусков и ошибок-страховок (/>0 ).

Преобразование исходной матрицы сопряженности (Л^)исх осуществляется с покошью следующих формул г

В итоге получаем простой метод преобразования исходной (базовой ) патрицы сопряженности с учетом сценариев результативности прогнозирования и возможность проследить общую закономерность реализации прогнозов в системе " погода - прогноз - потребитель

Анализ результативности многофазовых прогнозов скорости ветра выполнен по региону " Мурманск - Архангельск " (1982 -1969 г.г.) применительно к морским портач.

Синспгическиз процессы, охватывающие Мурманск и Архангельск, достаточно идентит: (Л.Н. Дьч»ша, 1965 ) , что позволяет , в чае-

}

4 + г^и

тности, для морских организаций использовать. обобщенную матрицу сопряженности прогнозов скорости ветра. Непременным условием оценки успеиности и полезности оперативных методических прогнозов является сопоставление их с прогнозами, которые " формулируются" самой природой, то есть с инерционными прогнозами.

На основании приведенного выше алгоритма расчета пу получены соответствующие заданной ошибочности ( ) матрицы сопряженности.

Стоимостную метеорологическую характеристику комплекса повседневных работ в морских портах при £ = 0 или работ в иных морских организациях, будем представлять Томпсоновским отношением С.4 ( 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8), при этом значение / = 100 = санй-к. Удовлетворяя заданным условиям, получена система кривых значений Рд, которые отражают различный уровень производственной полезности прогностической информации. Прежде всего, следует выделить существенное преимущество методических прогнозов относительно инерционных. Высоки производственная эффективность прог-нозов( скорости ветра) отмечается для потребителей с малыми значениями С/£ о С ростом затрат на предупредительные меры С эффективность прогнозов быстро убывает. Изменение максимальных ошибок прогнозирования проявляется в смещении диапазона хозяйственной применимости прогнозов.

Изменение общей ошибочности прогнозирования от ¿Г = 0,75 до У ■ - 0,75 при Рд » 85 % расширяет область использования прогнозов от С^ а.0,4 до = 0,85. В частности, уменьшение ошибочности от 0 до Г"=< - 0,75 равноценно изменению стоимости защитных средств от 58 до 85 тыс.рублей. йшче это можно трактовать так: если потребители и СД = 0,58 , и С/д «» 0,85 получают одну и ту жз полезность от использования прогнозов скорости зэтра , то очевидно что потребитель С/^ » 0,85 аккумулирует определенный выигрыше составляющий 46 % от исходной стоимости ( Л С^ = 0,27), и связанный с повышением качества прогнозов. Это объясняется тем,что такому потребителю пока не требуется создавать более эффективную, менее затратную систему защитных мер, связанных с технологическими, организационными и финансовыми возможностями.

Матрицы потерь при £ => 0, полученные для морских портов Амдер-¡ч Архангельска, отражающие соответственно (С/д )дм=» 0,068 и (С/А 0,97, характеризуют потребителей, эффективно использу-

ющих прогнозы скорости ветра.

Раздел 3. Практическая реализация метеорологических прогнозов в различных отраслях народного хозяйства. 3.1. Методические основы количественной оценки полезности метеорологических прогнозов. Современная служба прогнозов есть научно-производственная система, технологический процесс кото -рой, в первую очередь, ориентирован на снижение в народном хозяйстве метеорологических потерь. Из всего многообразия решаемых при этом задач следует выделить две целевые : первая - оптимизация использования потребителем оперативных метеорологических прогнозов и вторая - оценка экономического эффекта, получаемого им от реаягзации прогнозов в производственной практике. Для ранения указанных задач необходимо было рчссмотрять ряд основчьтс методических и процедурных пояснений. Особые требования предъявляются к обобщению результативности многофазовых прогнозов в вида матриц сопряженности порядка fi- х ГЛ. и описания итогов fU.j'v ~(ilj ,<&(.)& вероятностной форме Ру (или^у). Выбор , разработка и составление матриц сопряженности (п. , т. ) =2 или (п,т}*2 ; определяются конкретной областью использования прогнозов (морской порт , ТЗЦ , сельскохозяйственное объединение (СПО )и др.). Наряду с этим предусматривается разработка банка специализированных матриц сопряженности.

Важнейшим элементом формализованного счисления экономической полезности прогнозов является выбор начала отсчета полезн^стк-- базового р&риант.а оценки экономическое полезности. В качестве такого раперного условия используются случайный, климатологический (Pjq) к инерционный прогнозы О*].

Особое место в исследуемой проблеме находит аппроксимация васгск'тсти экономических последствий принимаемых потребителем решений (dj )от фактической реализации погоди (<?{.). Разработка функций полезности учета метеорологического фактора зависит от производственной специфики потребителя. Так, непрерывное влияние метеорологического фактора в условиях реальной практики использования прогнозов получает преимущественно дискретное описшшс, что упрощает разработку матриц потерь и ргалие-зцкп их при рекеляи ряд» задач исследуемой проблеск. Учет регионального >:<ijaKTopa погодных условий (агтор, 1938,1983 ) чвхецпг тг-г» сог',йр;.'Л!{ии и ччтриц сопряженности прогнозов к ччт -тур "h.

2 дагьчей-чеч о клюете«* критерия оптимальной (ц».д-.вой <*унк-

цяп ) будем рассматривать средние потери & статистическом смысле • байесовские средние определяемые как математическое ожидание. К * , <А ) , пл.!» - сп^латор вероятностного осред-

нения.

функция , при эточ, должна обеспечивать минимум средних потерь , тем самым определяя оптичальнув стратегию ие~ пользования прогнозов. * • Снижение потерь при

использовании методических прогнозов позволяет установить сбереженные материальные средства Йст - К^ . С учетом известных положений (ряда методических разработок обшеэкономического характера: 1964, 1970, 1972 , 1977 ) экономический эффект Э оперативных методических прогнозов предлагается рассчитывать по формуле (автор, 1973 , 1979, 1981 , 1993 )

Э-рм[««т-Я*>-3ппЗ » <ЗЛ )

где р - коэффициент долевого участия прогностического подразделения системы Росгидромета в получении экономического эффекта (£ = 0,3 ) (В.Н.Страшной, Э.И. Монокровйч, 1985 ); Зпп -предпроиэводственные аарраты ь системе Росгидромета на получение прогностической информации.

В работе автора 03] исследована стоимость прогностической информации, включающая затраты на наземные и аэрологические С^ наблюдения , а также на оперативную обработку материалов и составление прогнозов Сд . Тем самым, формализована количественная оценка стоимости единицы прогностической информация.

Ктак, согласно фэрмулы (3.1 ) экономический эффект использования прогнозов есть сбереженные "атерпаяьные средстварн* х(Кст - ) за вычетом яатрат ИЭПП на их получение (автор, 1972) Снижение потерь & ^ я Яст - , порученное от использования методических прогнозов, определяется в зависимости от выбора стандартного (базового )прогяоза.

Абсолютная величина экономического эффекта 3 отражает обтай уровень полезности метеорологических прогнозов для коик-рвтногт потребителя. Для сравнительной оценки предлагаются следующие два показателя экономической полезности прзгнозоз [ю1 : экономическая эффективность реа*и»*цин прогнозе,? Р и эффчм-ивность адаптации потребителя к сжинаемым условиям погоды Р . Лорвия из них записывается следу®':™ ооразеч :

. 1 > (з.2 >

N3™ > э

ян

Сормула (3.2 ) отвечает на вопрос, сколько средств возвращается ( материализуется ) потребителю на единицу затрат (себе -стоимости )на прогноен. Затраты, как видим, осушеотв*я»тоя в службе прогнозов, а их полезность проявляется в народном хозяйстве. Величина Р отражает экономическую еффективность использования прогнозов . В качестве второго нормированного показателя используется соотношение вида

• -тг- * + 3 пг И (з.з )

о м гш

ст

В формуле (3.3 ) V а + Зпп ) / Йст -доля относительных иг.дргггк в подсистеме " прогноз- потребитель " , связанней с фактической -разт«боткпй к р««гизаци»Я прогиез'-п, я I - - эффективность адоптации потребителя к рег?льп^-ч' условиям возд-йствуотего нетеорологического фактора. Ееличг'п- р* следует рассматривать как оффекткгчость реализации прогпозор в конкретных региональных услугах - как де*п прироста полезности методических прогнозов относительно потерь при использовании инерционных. Заметим,что I; случае окономнческий аффект Э резко возрастает,что

г.едот к снижению ноли < '¿носительных затрат ¥ и чдкскча.тьчгму уровню адаптации Р1

Потенциальные резервы экономической полезности метеорологических прогнозов еле достсточно велики, поэтому необходимо осваивать интенсивную форму метеорологического обеспечения - новые технологии реализации прогнозов, включающие и научное обоснование принятия производственных решений. Локальная оценка полезности прогнозов скорости ветра (У^-12 м/с) рассматривалась применительно к Санкт- Петербургскому морскому торговому порту ь холодные пер/.оды (октябрь - март ) с 1908 по 1993 г.г. Элементы "(•лряцы сопряженности имели следуш;:а значения : N * 911, Л- ^ * 300, Ир « 69, Л рт я 57 ; при инерционных прогнозах п _ п. = 126 . Элементы матрицы потерь приведены в п. 2.1.

матрицы потерь при меняющихся значениях С /ь и £ яозвслшл '-ределпть 8 и Е?ин , как целе^с" результат , ттога-оатели ок~"оч1«с«г«о{! полео'пстк Э . Р и Р при различней гфУ""-

тивности защитных мер ( I -£ ). Граничными условиями в этом случав будут средние потери, отвечающие пороговым значениям ( С/£ ) и£^0, при которых методические прогнозы уже не выгодны. Используемь'в потребителем (СПб МТП) прогнозы скорости ветра имеют условные вероятности реализации " 0,731 и

<£(г =« па/Лог " О» отражающие предельные границы полезности метеорологических прогнозов. Границы оптимального использования прогнозов можно установить и путем сопоставления значений средних потерь 5?м и Йт , согласно приведенного алгоритма ( рис. 3.1.)

Показатели Э, Р и Р выражены достаточно компактно при £ * как при м/с, так и при V 18 м/с. Особо выделя-

ется экономическая эффективность адаптации потребителей к ожидаемым условиям погоды Р? Зависимость вида Р* =» ^ (С// ) при £ фсон^можно апроксимировать уравнениями непараболического типа.

3.2. Особенности адаптации потребителя V воздействующему метеорологическому фактору. Величина £ как показатель непредотвращенных потерь ( £ 0 - потерь нет, & - I - потери не предотвращаются вообще), характеризует уровень адаптации потребителя к метеорологическим условиям . При £ = 0 непредо-тзращенные потери £ А .=» £5,2 отсутствуют благодаря затра-

там С аг£(( на организацию радикальных мер защиты. Динамика полезности совершенствования защитных мер может быть выражена параметром, характеризующим снижение затрат С на единицу природных потерь £ , в виде 3) а ( С0К - С^М )/1п,0 л С / .

С ростом I) растет эффективность технологического, производственно^ организационного или кюго прогрессивного процесса снижения затрат С в период лТ - *Г0 .

Для сравнения оценки текущей эффективности мер защиты используется параметр 1>0 =*НС /¿п,0 « ( 1 / ) СД , нормированный в пределах от О ( С в О ) до I / ( С =» X ) ,Нп основании 1)0 выработана классификация эффективности затрат С. Ч*зм меньше 3)0, тем эффективнее меры защиты.

Рис. 3.1. Схема гичисления показателей экономической полезности 3, Р и Р*.

В качестве дополнительных показателей адаптации потреби--теля исследуются параметры : Л я C/L + eL - доля затрат на предупредительные меры относительно общих потерь ; F » (С +e.L)/ /L - отноивнив общих затрат (предупредительные мери, непредо-твращанные потери ) я прямым потерям ; & «¿L/ (С +D- доля непродотврашенкых потерь к общим издержкам по метеорологическим причина». Анализ показателей D G- для морских портов Санкт-Петербурга, Клайпеды, Лиепаи и акваторий островов Хийум&а и Сааремаа „ юго-востока Балтийского моря показывает, что снижение £ на 25 % аквивадентно увеличение сбереженных материальных средств t»R ) почти ¡5 два раза.

Непредотвраиеикые потери ii » £ Ь при частичных мерах зашиты s условиях известной интенсивности воздействующего метеорологического фактора могут быть определены по формуле (автор, 1981 ) вида L » а Э/tf , где Ъ - интенсивность явления, выраженная в условном измерении, балл ; t - эаблаговремен-ность предупреждения об опасном явлении погоди ; f » I - Ь -степень еффвятивкости предупредительных мер, выраженная также в условном измерении (в баллах ); а - коэффициент пропорциональности, определяющий размерность функции , руб.час. Задание в баллах О, ) упрощает идентификации опасных состояний погоди н ноавояяет соответствующим образом классифицировать синоптические ситуации.

3.3. Дискретилация функции потерь. Как известно, в настоящее время подавляющее больяинство потребителей, выполнявших определенные виды хозяйственных работ (производственных ) на основании ожидаемых условий погоды принимают только два решения, сводящиеся к простой альтернативе , что обусловливает дихотомическую матрицу потерь. Реггамект хозяйственных решений (Jag), определяемый метеоусловиями, отвечает наиболее низкому уровня экономической полезности прогнозов. Возникает необходимость разработки явого регламента решений dj . По крайней мере, на сегодня, с учетом реальных возможностей регламент потребителя может включать в себя три- четыре вида решений. Для »того требуется разработка матрицы потерь более высокого порядка относительно исходной , равной ISijßa„z , что окажется на довыполни полезности сиепользования многофазовых прогнозов. Преобразование исходной матрицы потерь I! Sy8£(it может осуществляться

путем аппроксимации отдельных участков поверхности потерь Б 'ав~ • тор, 1988). Более доступный алгоритм построения иногоф&зовой матрицы потерь отвечает функции ( П^ )4 Ф1З и ее последующей дискретизации, образующей IlS¿j

В дальнейшем, в качестве примера, будем рассматривать ветер как воздействующий на потребителя фактор ( Р ). Общие потери слагаются из прямых потерь и.(€(д, ^ ), возникающих вследствие непосредственного воздействия ветра и затрат на предупредительные меры Зу. Отсюда, функцию потерь можно записать так [ 19] :

V

не Лл

) 4

'У

При этом ,

К (Ы;„ V: ) « С К* ( Л: , ^ ) * Ц'

( 3.4 )

( 3.5 )

где и. - неизбежные потери, предотвратить которые не представляется возможным, С - коэффициент пропорциональности. Отсюда следует, что ¿6* - потенциально предотвратимые потери и функционально могут быть представлены следующим образом :

' 0 гри 0 < V < К(

агч1

при У <

при \/< Ушке ,

( 3.6 )

где

О- - коэффициент опасности воздействия скорости ветра. Согласно (3.4) - (3.6) дискретное распределение общих потерь можно представить матрицей 3-го порядка :

фактическая 1 решения потребителя, П^ )

скорость | £ { 0. и ) ветра,й( У ¿г - ( V, 4 ) ¿3"

ф, ~ (04 V, ) + 3, 5,2=01^+^ + Зг 5Я-С + 35

Иг + 3, 5И=СН.*+ и!г + Зг| и'г + З3

5зг=Сиз+ и'3 + 32 Б„*С1$+и.'л+ З3

Для иллюстрации изложенных положений рассматриваются прогностические П^- и фактические значения № о рост и ветра применительно к Санкт-Петербургскому морскому порту.

Средние потери Е при использовании многофазовых и альтерна--тивных прогнозов находим на основании известной формулы (п.3.1). Результаты расчетов, представленные в табл. 3.1, показывают,что применение регламента решений £2. (4. = 3 ) позволяет повысить экономическую полезность прогнозов на 37,4 % ( или снизить средние потери на 21,9 тыс.руб./прогноз ) относительно альтернативных прогноз ов при V шт > 12 м/с .

Таблица 3.1

Средние потери!? ( тыс.руб.) при использовании прогнозов скорости ветра при различном регламенте решений потребителя

Ыес в1 Н.1? ОП *КЛ р Ы-ОП

<с!в 3 36,62 34,18 ' 2,44

с£ а 2 (*А>12 У 58 ¡,54 57,89 0,65

21,92 ( 37,4 % ) 23,78 ( 41,0 % ) -

£Са 2 ) 130,75 88,35 42,4

л 94,13 ( 72,0 % ) 54.17 ( 61,3 % ) -

Преимущества регламента решений £1 («£ = 3 ) стей'овится еще более очевидным, если сопоставить средние аотэрн йм (Л * 3 ) со средними потерями в случае альтернативных решений I? ( о£- я 2 ), когда в качестве штормового ватра принимается

> 19 ч/а/. В этом случае экономическая полезность -снижение средних потерь - состяэляют 72 % или 94 тыс.руб./прогноз. Совершенно очевидно одно: более высокий уровень дискретизации решений позволяет повысить экономическую эффективность использования метеорологических прогнозов и обеспечить безопасность потребителя

3.4._Оптимизация использования и оценка экономической

полезности метеорологических прогнозов в различных отраслях экономики._В ряде зарубежных исследований, в частности, в работах А.Кросли, 1969; й.Грингортена,1951; К.Эпстейна,1969; Дж.Д. Маккуинга и Р.Тсмпсона,1966; А.Мэрфи,1969 и др. подчеркивалось,чтэ 'только научно-обоснованная реализация- прогнозов может обеспечить их высокую хозяйственную полезность. Особое место ь решении этой части проблемы занимает исследование условий оптимальной реализации прогнозов. Рассмотрим возможности реализации метеорологических прогнозов в различных отраслях экономики. I. Теплоэнергетика.

Задача сводится к нахождению некоторой функции, которая связыг вала бы затраты тепла на отопление с температурой наружного воздуха. Возникает необходимость дискретной подстройки теплоисточника на основании ожидаемых значений температуры воздуха. При избыточном отоплении ( перерасходе тепла)л$п 58Оф -0>0, где ^ -расход тепла, отвечающий температуре наружного воздуха. В случав недостаточного теплоснабжения ( недодачи тепла) =^ф

Считал А 0. реализацией независимых случайных величин, определяют ся математические ожидания величин и как функции оьибок прогноза - отклонений ожидаемых значений температуры воздуха от фактических (<*£Пр > ( автор, 1989,1990).

Стоимостное выражение потерь, связанных с перерасходом и недо-_дачей тепла, записывается следующим образом :

&и± пр> ~ & 0 Сд1пр ) + ( агПр) С 3.7 )

Алгоритм расчета сводите к раздельной оценке фикций потерь непосредственно на ТЭЦ, ГРЭС ( 5П ( ¿1 пр)) и в области потребителей тепла ($и <йГПр)) . Выбор формул расчета представлен на рис. 3.2, где аТ - период действия прогноза. Сп - стоимость выработки тепловой энергии ( руб/МВт ч ), Сн - масштаб потерь при недодаче тепла,Я ( А , 0. } и Й н( Я , В. ) - параметризировянные функции, .универсальные для всех ТЭЦ. Показатели экономической полезности ( Э, Р , Р* ) многофазовых прогнозов температура воздуха [30] при оптимальной стратегии и стратегии доверия устанавливаются в соответствии с изложенными ранее положениями ( п. 3.1 ). В качестве базового условия (репера) отсчета, полезности используется инерциоь ный прогноз ( как наиболее доступный при отсутствии методического).

йв \ \ \ и • «г» > « Ч Ж & -в Ск. О <& X 91 X ЭК ч. * \ * \ г а 3 / / / * / / & / < Ш ' * Ш ' ^ / У / /

14 « 8 ¡9 12 М /6

- б^гсЛМ) Здесь шыся сзкнл

Рис, 3.2 Функции тепловых (<2П, и

стоимостных (5 , 5Н) потерь.

Расчеты выполнены для 29 ТЭЦ 14 городов России ( Калининград,-Санкт- Петербург, Оребург, Иркутск^ Владивосток и др.). Суммарный экономический эффект использования прогнозоо при стратегии доверия прогнозам составил Эм = 1563,9 тыс.руб. за отопительный сезон ( в денежном исчислении 60-х годов) ( табл. 3.2 ).

Таблица 3.2

Результаты оптимизации использования среднесуточной температуры воздуха для ТЭЦ на территории России

Территория средние значения

тыс.руб./сезон ( Рм : I) руб.

Эмо ьЗ Р м Р МО

Россия (14 городов) 112 206,2 94,2 (34,1 %) ' 16 29

Оптимизация использования прогнозов позволила повысить

суммарный,эффект за сезон до 2886,7 тыс.руб., а в среднем по пункту до 206,2 тыс.руб./сезон, то есть на 84,1 %. Исследованы региональные особенности распределения показателей экономической полезности прогнозов температуры воздуха для ТЭЦ. Наиболее значительный эффект, полученный за счет оптимизации Эм0, и прирост д Эыо=« Эм0-эм приходится преимущественно на северо-западную часть ЕГР. Аналогичным образом складывается распределение эффективности Рм и

использования прогнозов. При стратегии доверия обнаруживается зона минимума Ры, совпадающая в целом с зоной ПСП ( п. 1.2 ). Оптимальное использование прогнозов показывает, что Рмо охватывает и значительную часть зоны ПСП, ограничивая область ее влияния.

2. Сельское хозяйство.

Если учесть, что неблагоприятные условия погоды вызывают по- ' вревдоние ( гибель. ) сельскохозяйственных культур и снижают урожайность У , то предотвращенные убытки можно представить так [23] : А «5(Н + УЦ)К, где 5 - плодадь посадки овоа-ных культур в период Бесонних полевых работ, Н = С( + С2 , при этом , ( в случае раздельной оценки затрат )

С^ - затраты на создание посевного или посадочного материала ( руб/га), а С2 - стоимость посевных или посадочных раб от (ру б/ га), V - урожайность данной культуры (Ц/га) , Ц - закупочная цена ( руб/ц), К - коэффициент, характеризующий степень повреждения сельскохозяйственных культур.

В случае непредусмотренного заморозка общие потери потребителя будут равны Н ($ + КБ ) -о- Зу. Здесь - недобор урожая 15%)- средняя величина, отвечающая последствиям ошибок -пропусков (н>,2) ( В.Н.Страшный ,1985 ).

Элемент матрицы потерь 5« = 5з> определяется на основании фактической стоимости защитных противозаморозковых мероприятий Г 20 ] . Оценка показателей экономической полезности прогнозов заморозков выполнена по ряду совхоа;.т в пригородных зонах городов ЕТР, в частности, Архангельска, Сянкт- Петербурга,Кирова, Курска, Самары и др. [ 23,30 ] . Высокая эффективность прогно -зов отмечается в западной части центральной зоны ЕТР, где Р достигает ( 58+ 87) : I , В других регионах ЕГР прослеживается влияние зоны ПСП.

3. Морской и'речной флот.

Для ряда морских портов £3, 8, 30 ] разработаны матрицы потерь использования прогнозов скорости ветра. Аналогичные расчеты выполнены для судов на подводных крыльях, выполняющих пассажирские рейсы на Финском заливе, и для транспортных судов на оз. Иссык-Кул! ( порт Рыбачий). Исследована экономическая полезность реализации прогнозов. Так, экономический эффект (тыс.р.; 80-е годы) за период навигации составил : в Клайпеде - 31, в Санкт- Петербурге - 37, в Рыбачьем - 63 и в др.

4. Гражданская авиацчя.

Используя модификацию формулы (3.1), сбереженные материальные средства или выгода использования авиационных прогнозов (автор, 1990), определяются следующим образом :

»«Г бий -^м - =

+ «»С« )ин -4) + 8й«*д>ин >] + + «-„«Г «ЪгКн] , < 3'8 >

В формуле(3.8): , Км - потери с учетом получаемой выгоды от-оперативных прогнозов ; а - выгоды, получаемые при хозяйственной реализации оправдавшихся прогнозов [с1(Ф и «¿(Ш^ё];

И-у - соответственно число оправдавшихся задержек и&озвратов при использовании методических прогнозов ; (И-у)ин - аналогично, если бы использовались инерционные прогнозы.

Экономический эффект использования прогнозов ВНГО для ИЛ-86, ИЛ-62 и 17-154 в аэропорту Пулково ( при общем числе обслуженных воздушных судов равном 332 ) составил 391,2 тыс.рублей.

В итоге отметим общую тенденцию. Перестройка экономической системы страны предопределяет более эффективное вовлечэние в общественное производство гидрометеорологической информации, в том числе и гидрометеорологических прогнозов, как постоянно возобновляемых природно-информационных ресурсов.

Основные внвчды.

1. Предлагается матричная система оценки успешности взамен существующей оценки оправдываемости прогнозов. Эта система оценки принципиально отличается от еучествующей в оперативной практике большей объективностью, полнотой оценки и ее непосредственным использованием в экономических расчетах. Она предусматривает матричное обобщение результатов прогнозирования и объективное численное описание адекватности прогноза факту, а также выступает базовым условием оценки экономической эффективности использования метеорологических прогнозов в народном хозяйстве.

2. Установлена закономерность регионального распределения успешности краткосрочных прогнозов на Европейской территории России, которая проявляется в формировании квазистационарных областей и зон соответственно повышенной и пониженной успегаости. Особой научной оценки заслуживает зона повышенной сложности прогнозирования

( зона ПСП), которая проявляется, в основном, в южной части России независимо от явления погоды. Зона ПСП рассматривается как приро-до-обусловленная закономерность, требующая сямостоятельного направления исследования. С точки зрения опасных и стихийных гидрометеорологических явлений зона ПСП может быть идентифицирована как зона повышенной метеорологической и экологической опасности, то есть повышенного риска пропуска опасных метеорологических условий.

3. Разработан метод комплексного анализа результативности альтернатиьных метеорологических прогнозов, ее структурных особенностей : ошибочности, смещенности и риска посредством привлечения моделирования тех условий, в которых осуществляется прогнозирование.

Для. оценки успешности ( производственной эффективности ) многофазовых прогнозов получена функция весов, учитывающая хозяйственную специфику потребителя. Предложен алгоритм преобразования многофазовой матрицы сопряженности в рамках моделирования ошибочности прогнозов. Приведены принципы оценки структуры успешности на примерз прогноза гроз в Санкт-Петербурге и прогнозов скорости ветра по региону " Мурманск-Архангельск".

4. Разработаны дополнительные критерии, уточняющие выбор оптимальной погодо-хозяйственной стратегии и образующие „ наряду с другими решающими функциями , обобщенную модель альтернативной оценки экономической полезности прогнозов. Осуществлено районирование принятия погодо-хозяйственных стратегий по Европейской территории России. Показано, что в зоне ПСП использование оперативных метеорологических прогнозов далеко не везде отвечает хозяйственным требованиям потребителя.

5. Предложена модель комплексной количественной.оценки экономической полезности оперативных прогнозов : экономического эффекта, экономической эффективности и адаптации потребителя к ожидаемым условиям погоды.

6. Применительно к прогнозу скорости ветра разработана квадратичная функция потерь и ее многофазовая дискретизация. Это позволяет широкому кругу потребителей перейти «"Трехфазовому регламенту решений, что значительно повышает экономическую полезность использования прогнозов скорости ветра.

7. Предложены и реализованы частные методы оценки экономической полезности прогнозов в теплоэнергетике,в сельском хозяйстве, для ряда морских организаций, в гражданской авиации, а также в строительных оргенизациях. В пределах Европейской территории России установлены региональные особенности распределения экономической эффективности использования прогнозов среднесуточной температуры воздуха для ТЭЦ, прогнозов заморозков для сельскохозяйственных объединений, фермерских хозяйств и созхо-

зов, прогнозов скорости ветра для строительных и морских организаций.

Приведенные выше научные разработки, полученные практические результаты и рекомендации представляют собой в совокупности комплексное решение народно-хозяйственной проблемы.

Основные результаты исследований изложены в следующих работах.

1. Оценка экономической эффективности обслуживания рейсовыми прогнозами ветра грузоперевозок на Ладожском озере. // Эффектив -ность гидрометеорологического обслуживания народного хозяйства.Сб. науч.работ,- Л.: Гидрометеоиздат,1973.- С.69-76.

2. Экономическая характеристика метеорологического обслуживания народного хозяйства// Метеорология и народное хозяйство: Сб.науч. работ.- М.: Гидрометеоиздат, 1976.- С.54-61.

3. Экономическая эффективность прогнозов опасных метеорологических условий на озерах и крупных водоемах // Физика и исследование атмосферы: Межвузовский сборник.- Л.: Изд.ЛПИ,1977.- Вып.62,-С.151-159.

4. Оценка успешости метеорологических прогнозов.- Л.: Изд.ЛПИ, 1977.- 67 с.

5. Влияние инверсий на распространение примесей и прогноз загрязнения атмосферы // Труды института экспериментальной метеорологии. Сер.Физика нижней атмосферы,- Г978.- Вып.21(80).- С. 51-57.- ( Со-авт. Ф.А.Гисина, С.М.Пономарева).

6. Оценка экономической эффективности метеорологической информации.- Л.: Изд.ЛПИ,1979.- 87 с.

7. Метеорологическое обеспечение народного хозяйства.- Л.: Гидрометеоиздат,1981 .- 231 с.

8. Оценка экономического эффекта прогноза ветра для рыбопромыслового флота Сахалинской области // Вопросы анализа и прогноза погоды: Сб.науч.трудов.- Л.: Изд. ЛПИ,1981.- С.161-169.

9. Экономическая характеристика система аэростатного зондирования атмосферы // Сб.работ Ленинградского гидрометцентра.-1983,-Выл.1 /14/.- С.105-116.

10. Прогноз ветра и связанных с ним явлений. Прогноз погоды обяаго пользования // Практикум по синоптической метеорологии: Учебное пособие / Под ред.проф. В.И.Воробьева.- Л.: Гидрометеоиздат, 1983.- С.149-166, 258-262.

11. Оценка экономического эффекта использования метеорологических прогнозов // Сб.науч.трудов ( Межвузовский)..Физика пограничного слоя атмосферы и ее прикладные аспекты.- Л.: Изд.ЛПИ, 1984, вып. 85 с. 133-142.

12. Расчет скорости ветра над южной частью Балтийсхого моря // Изв. ВГО.т 1965.- Т.Н7,вып.5,- С. 438-447,- ( Соавт. С.Н.Типикин).

13. К вопросу о стоимости прогностической информации // Сб.работ Ленинградского гидрометцентра.- 1985.- Вып.2(15).- С.73-86.-( Соавт. Н.Г.Ситняковская, А.В.Смирнова).

14. Оценка экономического эффекта прогноза минимума погоды при метеорологическом обеспечении полетов ВС гражданской авиации

// Всесоюзная конференция по авиационной метеорологии. Тезисы докл. М.: Изд.ВНИИГМИ ОД,1986.- C.I04.

15. Некоторые особенности оценки экономического эффекта краткосрочных метеорологических прогнозов // Сб.работ Ленинградского гидрометцентра.- 1987.- Вып.3(16).- С.40-53.

16. Разложение матрицы метеорологических потерь на многофазовые// Анализ и прогноз полей метеорологических величин и явлений. Сб. науч.трудов,- Л.: Изд.ЛПИ, 1986.- Вып.92 .-'C.I2I-I27 (ЛГМИ).

17. Экономические аспекты обеспечения народного хозяйства // Вопросы эффективности гидрометеорологических исследований в целях интенсификации народного хозяйства. Сб.Науч.трудов.- Л.: Изд.ЛПИ, 1987.- Вып.96.- С.83-93( ЛГМИ).

18. Оценка экономического эффекта прогнозов погоды.- Л.: Изд. ЛПИ, 1987.- 51 о. V ЛГМИ). .

19. О выборе градаций, влияющей метеорологической величины "при построении функции потерь // Метеорологические прогнозы. Сб.науч. трудов.- Л.: Изд.ЛПИ, 1987.- Вып. 97,- С.37-41 ( ЛГМИ)- ( Соавт..

B.В.&довин).

20. Оценка экономического эффекта прогноза весенних заморозков // Сб.работ Ленинградского гидрометцентра.- 1989,- Вып.4(17).-

C. 38-45.

21. Функция метеорологических потерь теплоэлектрацентралей//Про-блемы оценки эффективности научных исследований-в области гидрометеорологии. Труды ГГО.-1989.-Вып.528.- С.49-57.- (Соавт.В.В.Бдовин).

22. Методика оценки экономического эффекта прогноза температуры воздуха для теплоэлектроцентралей // Проблемы оценки эффективности научных исследований в области гидрометеорологии. Труды ГГ0.-198Э.-Вып.528.- С.58-74.- ( Соавт. В.Б.Вдовин).

£3. Методика сценки зкони.жческсго гффеета зэсешки ваыорсз-кэв.-М.:Гкдрометеоиэдзт, 19S9.- 13 с.

24. Производственная оценка успешности многофазовых прогнозов погоды'/ Межвузовский сборник паучки: трудов. Метеорологические прогнозы. -Л. :ИЗД.ЛШ1, 1989.-Вып.102.-С. 1S-22.

25. Преобразование двухфзговсй матрицы потерь 2 трехфазовую// Межвузовский сборник научных трудов. Метеорологические П.рогкогы. -Л.: Кэд.ЛПИ, 1990.- Eun.108.-C. 115-120.

ЭЗ; Оценка успешности к экономической эффективности прегнз-гов погедн для авкецкк:Учебное пособие. О.Г.Есгаткин, Г.Г.Тзра-взнсв.-Учебный авиационный кетесрологичеспй атлас.-Л.: Гидрсыэ-тгокгдат.1990, С. 125-161.

21'. Метеорологические фактора зизяемки топливных ресурсов в теплоэнергетике. Гидрометеорология - научно-техническому прогрессу. CS.научн.ТРУДОВ.-Л. :Игд.ЛГУ,3i, 1990.- Еып.105. С. 75-82. 2:3. Khandozhko L.A. Principles for the development of less functions and their practical inpierrentaticn in specifics sec-t3rs of the economy// Techn. Conference, Geneva, 26-20 March, 1990.- WO.-1P90. -N733.-P. 6S;71.

29. Ярограшные средства фонда алгоритмов и программ ЛГ).С1: Методические указания.- Вып.1.-Л.: Кэд.ЛГШ, 1991. С.15-20,26-31 SO. Практкс/м по экономике гидрометеорологического обеспечении народного хозяйства.- СПб.-Гвдрокстестадат, 1993.-311 с. 31 Региональная оценка успешности и экономкс-ской полезности ме-тесрологических прогнозов ( новые асдекты в разработке проблемы). СПб.Препринт: ЙЗД. РГГМИ, 1991.-35 С.

£2. Прогноз и регулирование экологического риска.- СПб. "Соцкаль-п£я экология: наука, к о5раговзяко".-СПб. :Кзд. РГГМИ, 1994. -С. 169-191.

Хандокко Леонид Андреевич Автореферат

Подписано в печать 08.06.95. Формат 60 х 84 1/76. Печать офсетная. Бум.офсетная. Печ. л. 3.0. Тираж Т00.Б.л.1,5. Р'Ш изд-ва СПб УаФ. 3ак.381.

191023, Санкт-Петербург,Садовая ул., д. 21