Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Региональный прогноз температуры и влажности воздуха в тропосфере над центральной частью Европейской территории РФ

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Региональный прогноз температуры и влажности воздуха в тропосфере над центральной частью Европейской территории РФ"

о о

*

% КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ :.о „ЛИ.__________________________________________

1 041 На правах рукописи

ПОПОВ Виктор Валентинович

РЕГИОНАЛЬНЫЙ ПРОГНОЗ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА В ТРОПОСФЕРЕ НАД ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТЬЮ ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РФ

Специальность: 11.00.09 - Метеорология, климатология,

агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

КАЗАНЬ - 1997

Работа выполнена в Воронежском Высшем Военном Авиационном Инженерном Училище

Научный руководитель - доктор географических наук,

профессор ЗОЛОТОРЕВ В.Н.

Официальные оппоненты - доктор географических наук,

профессор ВАСИЛЬЕВ A.A. -кандидат географических наук, доцент ВЕРЕЩАГИН М.А.

Ведущая организация - Российский Государственны;

Гидрометеорологический Институт

Защита состоится "17" апреля 1997 г. в 15 часов на заседани: диссертационного совета К 053.29.15 в Казанском государственно! университете по адресу : 420008, г.Казань, улЛенина, 18, корп.2, факульте географии и геоэкологии.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанског университета. Отзывы и замечания, заверенные печатью, направлять п указанному адресу в двух экземплярах.

Автореферат разослан " 1997 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор географических наук, профессор Фу^^ Мозжерин В.И.

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования определяется:

- возрастанием значения информации о вертикальном распределении температуры и влажности воздуха и их прогнозов с различной заблаговременностью по отдельным регионам при планировании полетов, обслуживании авиации и ее применении в народном хозяйстве;

- необходимостью дифференцированного учета адвективных и трансформационных изменений температуры и влажности на каждой изобарической поверхности тропосферы для усовершенствования метода их суточного прогноза;

- отсутствием численных статистических методов прогноза температуры и влажности воздуха на пентаду, детализированного по дням, на основных изобарических поверхностях тропосферы, ввиду сложности проблемы;

- существующим несоответствием между требованиями потребителя и точностью имеющихся в настоящее время синоптических методов среднесрочных прогнозов температуры и влажности воздуха на различных уровнях тропосферы;

- недостаточной разработкой математического и программного обеспечения задач прогноза температуры и влажности воздуха при нарушении системы обмена метеорологической информацией и ограничении доступа к средствам связи;

- необходимостью применения более эффективного алгоритма для выбора оптимальной структуры регрессионной модели, основанного на принципах теории обучения и самоорганизации.

Данное исследование выполнено в соответствии с темой 49505 плана НИР Воронежского ВВАИУ по заказу метеослужбы Военно-Воздушных Сил.

Дель работы заключалась в разработке регионального физико-статистического прогноза температуры воздуха и дефицита точки росы на пентаду с детализацией по суткам на основных изобарических поверхностях в тропосфере в различные сезоны года для Центральной части Европейской территории Российской Федерации (ЕТ РФ).

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- определены границы географического района ,для кото-

рого разрабатывалась прогностическая модель, на основе анализа статистических характеристик вертикального и горизонтального распределения температуры и влажности воздуха;

- проведен статистический анализ адвективных, локальных и трансформационных изменений температуры и влажности воздуха в различные сезоны года на стандартных изобарических поверхностях;

- разработана модель суточного прогноза температуры воздуха и дефицита точки росы с более полным учетом физических факторов, влияющих на локальные изменения этих метеоэлементов на каждой изобарической поверхности;

- разработана модель пентадного прогноза температуры воздуха и дефицита точки росы, основанная на учете метеорологических данных за ряд последовательных сроков только по пункту прогноза;

- оценена успешность прогнозов, полученных различными методами на независимом архивном материале;

- выработаны предложения и рекомендации по метеорологическому обеспечению авиации при нарушении системы сбора и распространения метеорологической информации.

Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:

- определены границы однородного географического района на основе анализа средних межсуточных отклонений температуры воздуха;

- получены количественные оценки адвективных, локальных и трансформационных изменений температуры и влажности воздуха для всех сезонов года на стандартных изобарических поверхностях в тропосфере в зависимости от знака адвекции. По этим данным установлены определенные закономерности в зависимости от сезона года и знака адвекции;

- разработан метод суточного прогноза с детальным учетом адвективных и трансформационных изменений температуры и влажности воздуха на каждой изобарической поверхности;

- впервые получена модель для прогноза температуры и влажности воздуха в тропосфере с заблаговременностью до пяти суток на принципах самоорганизации статистических моделей;

- в модели используются данные за ряд последовательных сроков только по пункту прогноза с целью учета собственных

- 5 -

тенденций в развитии атмосферных процессов;

- проведена оптимизация метода группового учета аргументов применительно к задаче прогноза температуры и влажности воздуха.

Практическая ценность работы определяется тем, что созданные в процессе ее выполнения программа для ПЭВМ и расчетные номограммы используются в отдельных метеоподразделениях Военно-Воздушных Сил при метеорологическом обеспечении полетов.

Результаты диссертационной работы могут быть использованы при оперативном метеорологическом обеспечении полетов других видов летательных аппаратов.

Результаты работы используются в НИОКР при разработке программно-математического обеспечения инженерно-штурманских расчетов в интересах Вооруженных Сил РФ.

Теоретическая часть исследования используется в учебном процессе в Воронежском ВВАИУ при изучении дисциплин "Физика атмосферы и космического пространства" и "Авиационные прогнозы погоды".

Созданая специализированная база аэрологических данных и разработанное математическое и прикладное программное обеспечение могут широко применяться при решении ряда сходных проблем, касающихся экологического мониторинга состояния воздушной среды и обеспечения прогностической информацией различных потребителей.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты анализа вертикального распределения температуры и влажности воздуха для различных сезонов года над центральной частью Европейской территории Российской Федерации по климатическим данным.

2. Количественные закономерности распределения адвективных, локальных и трансформационных суточных изменений температуры и влажности воздуха в зависимости от высоты изобарической поверхности и сезона года.

3. Метод суточного прогноза температуры и влажности воздуха с учетом их адвективных и трансформационных изменений для основных изобарических поверхностей тропосферы в различные сезоны года.

4. Метод многоуровневого прогноза температуры и влаж-

ности по дням пентады для зимнего и летнего сезонов года.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на IV Всероссийской конференции " Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования " ( Тамбов, 1995 г.), на Российском молодежном научном симпозиуме " Молодежь и проблемы информационного и экологического мониторинга" ( Воронеж, 1996 г.), на Всероссийской конференции "Современная география и окружающая среда" ( Казань, 1996 г.), на итоговой научной конференции Казанского Государственного университета, научных семинарах кафедр "Физика атмосферы и космического пространства" (1994 г.) и "Физика атмосферы и моделирования метеорологических процессов" (1995,1996 гг.) Воронежского ВВАИУ. В полном объеме работа рассматривалась на научно-технических семинарах КГУ и Воронежского ВВАИУ.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 9 научных работах.

- Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и приложений. Общий объем диссертации составляет 175 страниц, работа содержит 41 рисунок и 41 таблицу. Список использованных литературных источников включает 98 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются актуальность, практическая значимость и научная новизна работы, отмечается, что решаемые в исследовании проблемы составляют предмет ежедневной оперативной синоптической практики. Определяется основная цель и задачи выполненного исследования, приводится перечень положений выносимых на защиту, дается краткое описание структуры диссертации.

В первом разделе рассматривается влияние температуры и влажности воздуха на изменение аэродинамических свойств летательных аппаратов (ЛА), проводится анализ работ по исследуемой проблеме. Формулируется вывод о необходимости проведения исследований по разработке методики прогноза температуры и влажности воздуха на стандартных изобарических поверхностях на основе нетрадиционнах методов регрессионного

анализа.

Ватаое место в первом разделе отводится детальному рассмотрению зависимостей изменения аэродинамических характеристик ЛА при отклонении температуры и влажности от ее стандартных значений. По этим данным показывается, что при увеличении скоростей и высот полета современных ЛА значимость прогноза температуры воздуха по маршруту полета резко возрастает и занимает одно из главных мест наряду с прогнозом скорости и направления ветра. Здесь же кратко рассматривается тот факт, что значения температуры и влажности воздуха используются во многих методиках прогноза опасных для авиации явлений погоды. Значит от успешности прогноза этих метеоэлементов зависит и качество прогноза опасных явлений погоды.

Показывается, что при прогнозе температуры и влажности воздуха их представляют как сумму адвективной и трансформационной частей, причем расчет последней составляет наибольшую трудность. Теоретические основы метода расчета трансформационных изменений температуры разработаны М.Е.Берляндом. В синоптическую практику метод прогноза температуры с учетом трансформационных изменений был внедрен А.А.Бачуриной и С.Ф.Чуприным.

Рассматриваются особенности работ, посвященных прогнозу температуры и влажности воздуха на основных изобарических поверхностях.

В существующих в настоящее время методах физико-статистического суточного прогноза температуры и влажности воздуха не в полной мере учитываются физические факторы влияющие на локальные изменения температуры и влажности в тропосфере. Публикации по среднесрочному прогнозу температуры и влажности в тропосфере практически отсутствуют, а существующие методы прогноза этих метеорологических элементов на срок до пяти суток не позволяют рассчитывать конкретные их значения на основных изобарических поверхностях. В связи с этим, делается вывод о необходимости проведения дополнительных исследований по разработке методики прогноза температуры и влажности воздуха в тропосфере и нижней стратосфере для различных сезонов года.

На основе анализа научной литературы обосновываются пу-

ти совершенствования или создания новых методик прогноза температуры и влажности воздуха. Показывается, что одним из путей совершенствования физико-статистических методов прогноза является выбор оптимальной структуры регрессионной модели. Второй путь - поиск алгоритмов, успешно работающих в условиях минимизации исходного материала. Перспективным в этих направлениях является применение метода группового учета аргументов ( МГУА ), представляющего собой дальнейшее развитие метода регрессионного анализа. Он основан на некоторых принципах теории обучения и самоорганизации, в частности, на принципе "селекции" или направленного отбора. В отличие от пошагового регрессионного анализа в МГУА вид математической модели заранее не фиксируется, а получается (синтезируется) в результате многорядной селекционной процедуры. В процессе исследования было признано наиболее целесообразным использование для решения задачи прогноза температуры и влажности воздуха в тропосфере аддитивно-мультипликативного алгоритма МГУА.

Во втором разделе рассматриваются основные типы синоптических ситуаций по сезонам года, представляются результаты статистического анализа вертикальной структуры полей температуры и влажности над центральной частью ЕТ РФ и на их основе обосновывается определение границ однородного географического района,в рамках которого работает прогностическая модель.

Для получения более полного представления об особенностях статистической структуры поля температуры, кроме средних климатических характеристик, отображающих главные закономерности исследуемого поля, рассматриваются параметры его непериодических изменений, которые позволяют оценить возможные вариации поля.

Характеристикой непериодических колебаний температуры в тропосфере может служить ее межсуточная изменчивость.

Межсуточная изменчивость в климатическом плане может характеризовать среднюю величину адвекции метеорологической величины в каком-либо районе и служить одним из критериев выбора однородного района при разработке новых методов прогноза температуры.

На рис.1 приводится распределение межсуточных среднек-

Рис. 1. Распределение межсуточных среднеквадратических отклонений температуры воздуха на уровне 500 гПа над ET РФ, где

---январь

--июль

вадратических отклонений температуры воздуха на уровне 500 гПа над ET РФ для летнего и зимнего сезонов года. При анализе таких отклонений по каждому сезону года отмечается, что однородным географическим районом с колебаниями среднек-вадратического отклонения по горизонтали не превышающим 0.5°С можно считать район ограниченный 37° - 48° в.д. и 47° - 60° с.ш..

Анализ вертикального распределения межсуточной изменчивости температуры показал, что в атмосфере прослеживаются три ее максимума:

- на верхней границе пограничного слоя (850 гПа);

- на уровне тропопаузы (200 гПа);

- в стратосфере (50 гПа); и два минимума:

- в верхней тропосфере, под тропопаузой (300 гПа);

- в нижней стратосфере (100 гПа).

По вертикальному распределению межсуточной изменчивости температуры в определенной степени можно судить о величине адвекции температуры в этих слоях, и о ее вкладе в локальные изменения температуры.

В третьем разделе рассматриваются некоторые теоретические аспекты адвективных, локальных и трансформационных суточных изменений температуры воздуха и дефицита точки росы на основных изобарических поверхностях в тропосфере на основе уравнений притока тепла и влажности, приводится практическая методика их определения и проводится анализ полученных средних величин. Здесь же рассматриваются результаты корреляционного анализа суточных изменений температуры и влажности воздуха.

В разделе приводятся средние значения адвективных, локальных и трансформационных суточных изменений температуры воздуха и дефицита точки росы в зависимости от знака адвекции на изобарических поверхностях 925, 850, 700, 500 и 300 гПа, для различных сезонов года, рассчитанные по пунктам Воронеж и Тамбов. Анализ полученных результатов показал:

- во все сезоны года положительным адвективным изменениям температуры и влажности воздуха соответствуют отрицательные трансформационные и положительные локальные изменения, а отрицательным адвективным изменениям - положительные

трансформационные и отрицательные локальные изменения. Исключение составляют случаи положительной адвекции дефицита точки росы в зимний сезон года на уровнях 925, 850 и 700 гПа, где положительным адвективным и локальным изменениям соответствуют положительные трансформационные изменения;

- максимальные значения адвективных и локальных изменений температуры воздуха в весенний, летний и осенний сезоны года наблюдаются на уровне 850 гПа, вне зависимости от знака адвекции. Зимой максимальные изменения приходятся на поверхность 700 гПа;

- величина положительной адвекции температуры имеет четко выраженный годовой ход с максимумом зимой и минимумом летом. Отрицательная адвекция имеет практически ровный ход со слабо выраженным максимумом в летний сезон;

- зимой адвекция тепла по абсолютной величине больше адвекции холода, летом - наоборот, адвекция холода более интенсивна по сравнению с адвекцией тепла;

- трансформационные изменения температуры при положительной адвекции наиболее значительны в зимний сезон года, а при отрицательной - в летний сезон.

- в весенний, летний и при отрицательной адвекции в зимний сезоны года максимальные адвективные и локальные изменения дефицита точки росы наблюдаются на уровне 500 rila, в осенний и при положительной адвекции в зимний сезоны года -на поверхности 700 гПа.

Проведенный корреляционный анализ показал необходимость применения нелинейных полиномов при построении уравнений для прогноза температуры и влажности воздуха в тропосфере.

В четвертом разделе излагаются вопросы построения оптимального статистического алгоритма для решения задачи прогноза температуры и влажности воздуха в тропосфере. Рассматривается основная структура МГУА при организации статистической модели расчета температуры и влажности воздуха и критерии выбора модели оптимальной сложности. Приводятся характеристика использованного архивного материала, способ формирования исходных предикторов и разработка нового метода прогноза температуры и влажности воздуха на стандартных изобарических поверхностях. Проведено сравнение эффективности разработанного метода прогноза с существующими.

- 12 -

В начале раздела рассматриваются теоретические принципы МГУА, заложенные Г. Геделем, Д. Габором, А Тихоновым, А. Ивахненко, Ю. Юрачковским и другими исследователями. Отмечается, что в МГУА оптимальность решающих функций достигается на основе самоорганизации математических моделей на ЭВМ. Теория самоорганизации математических моделей расширяет существующий регрессионный анализ и теорию статистических решений в соответствии с новыми принципами внешних дополнений, многорядности и свободы выбора.

В общем виде задача создания прогностической модели по статистическому ряду наблюдений в условиях неопределенности сводится к поиску некоторой функции f ( модели ) при достижении экстремума критерием качества Д на множестве моделей F:

f * arg min Д (f) . (1)

f£F

В работе был использован аддитивно-мультипликативный алгоритм МГУА с базисной функцией в виде:

М ММ

У- Ao+^AjXi + Д ДАцХи, (2)

где У- предиктант, Xij=XiXj, Xi и Xj- предикторы, 1=1,2,...,М, j=i,i+l,...,М, М-число исходных предикторов.

Эти уравнения получают путем проведения многорядной процедуры, при комбинации в каждом ряду двух входных переменных Zj и Zj. Для этого иерархически упорядочивают частные описания, которые имеют вид:

y(Zi.Zj)- AZi + BZj, (3)

где Zi.Zj-либо переменные из списка l,Xi,X2,..•,Хм,Хц, •••,Хмм , либо лучшие переменные, полученные из предыдущего ряда (итерации) по формуле (3).

Для использования метода при разработке моделей прогноза температуры и влажности были проведены численные эксперименты на ЭВМ по его оптимизации, в ходе которых было установлено, что для получения оптимальной модели необходимо:

- использовать квадратичную функцию;

- 13.- в каждой итерации отбирать пять лучших моделей для использования на последующем шаге;

- в выходном уравнении использовать не более девяти переменных;

- в качестве критерия успешности применять критерий регулярности, рассчитанный на отдельной, проверочной последовательности данных в виде:

2 1 Ив 2

Д (В)=—ЕГ (У^Уаи). (4)

% 1=1

где Ух - значения метеовеличины, рассчитанные по данной модели на проверочной последовательности Ыв; Уф! - фактические значения предиктанта на момент прогноза (по выборке Ив).

Здесь же дается характеристика исходного архивного материала, который состоит из двух массивов аэрологических данных.

Таблица 1

Список предикторов, используемых для суточного прогноза, с учетом адвективных и трансформационных изменений.

Обозна чения Параметры

То температура воздуха в исходный момент времени в пункте прогноза

0о дефицит точки росы в исходный момент времени в пункте прогноза

ДТа суточные адвективные изменения температуры воздуха

ДЛа суточные адвективные изменения дефицита точки росы

V средняя скорость ветра вдоль траектории адвекции

Первый использовался для разработки суточного прогноза температуры воздуха и дефицита точки росы, с детальным учетом адвективных и трансформационных их изменений. Метеорологические параметры данного массива представлены в таблице 1 и включают наблюдения на изобарических поверхностях 925,

850, 700, 500 и 300 rila по центральным месяцам четырех сезонов года, на ст.' Воронеж и Тамбов (обучаемая выборка) и ст. Москва (контрольная выборка) за 10-летний период (1980-1989 гг.).

Таблица 2

Список предикторов, используемых для прогноза по дням пентады, с учетом данных только по пункту прогноза

N Обозначения Параметры

1 ÜX-1 - Хо - Х-1 Х-1 - значение температуры ( дефицита точки росы ) в предысходные сутки; Х-2 ... Х-7 - значение температуры ( дефицита точки росы ) в предысходные 2-7 суток соответственно;

2 Д Х-2 = Х-1- Х-2

3 Д Х-з = Х-2- Х-з

4 Д Х-4 = Х-з- Х-4

5 Д Х-5 - Х-4- Х-5

6 Д Х-б = Х-5- Х-б

7 Д Х-7 = Х-6- Х-7

8 0 S0T(8) - £( Xi - ю 1=-7 накопленное отклонение значения температуры (дефицита точки росы ) от среднемесячного значения

9 1 0 STT= Хо - - £ Xi 8 i =-7 отклонение температуры ( дефицита точки росы ) в исходный срок от среднего значения за 8-ми дневный период

10 XMIN = min SOT(i) -7<K0 минимальные и максимальные отклонения от накопленного среднего значения

11 ХМАХ = max SOT(i) -7<U0

Второй массив формировался для разработки прогноза температуры и влажности воздуха по дням пентады с учетом метеорологических данных за ряд последовательных сроков, только по пункту прогноза. Такой выбор был обусловлен тем, что удовлетворительное качество можно получить только при построении суточных траекторий перемещения воздушных частиц в тропосфере, а точность построения траекторий'за большие сро-

ки значительно снижается. Параметры массива данных представляются в таблице 2, они состоят из значений температуры воздуха и дефицита точки росы на уровнях 850, 700, 500, 400, 300, 200 и 100 гПа по центральным месяцам зимнего и летнего сезонов на ст. Нижний Новгород (обучаемая выборка) и ст. Курск (контрольная выборка) за 12-летний период (1971-1982 гг.).

Используя метод группового учета аргументов с базисной функцией (2) и список предикторов, представленный в табл. 1, были получены прогностические уравнения для расчета температуры воздуха и дефицита точки росы с заблаговременностью 24 часа, с детальным учетом адвективных и трансформационных изменений для изобарических поверхностей 925, 850, 700, 500 и 300 гПа для четырех сезонов года.

Для оценки успешности полученных прогностических уравнений на независимом материале находились: средняя абсолютная ошибка прогноза (5), средняя относительная ошибка прогноза (е), средняя квадратическая ошибка прогноза (б), средняя арифметическая ( систематическая ) ошибка прогноза (б), общая оправдываемость (Р).

Анализ полученных на независимом материале результатов позволяет сделать вывод о том, что суточные прогнозы температуры и влажности воздуха выполненные по прогностическим уравнениям полученным в данной работе, имеют более высокую оправдываемость, чем другие способы прогноза. Так, при прогнозе температуры воздуха по прогностическим уравнениям в зимний сезон года оправдываемость будет 96-99%, по графику Бачуриной - 88-92%. Оправдываемость инерционного и климатического прогнозов - 63-82% и 62-89%, соответственно.

Оправдываемость прогноза дефицита точки росы, выполненного по прогностическим уравнениям, улучшается по сравнению с адвективным прогнозом в среднем на 5-10%, по сравнению с климатическим на 10-15% и 15-20% по сравнению с инерционным.

Далее рассматривается разработка прогноза температуры и влажности на срок до пяти дней, основанного на теории динамических систем, суть которой, в работе, описывается следующим образом.

Атмосферное состояние можно представить через совокупность временных рядов наблюдений различных метеорологических

-16 - :

величин. Выделяя в них процессы того или иного масштаба, можно рассматривать эти ряды, как реализацию фазовых переменных некоторой динамической системы, .описание которой в явном виде неизвестно. Статистическую' модель динамической системы можно получить по данным временного ряда измерений X(t) через интервал времени Дt, в принципе, всего одного метеорологического параметра: X(t), X(t+At)..... Это может

быть, например, температура воздуха или дефицит точки росы в каком-либо пункте. В этом случае, привлечение данных за прошедшие сроки должно улучшить качество прогноза, так как одновременный учет в модели исходных данных за несколько прошедших сроков позволяет учесть динамику процесса.

Однако в этом случае возникает задача по определению оптимальной длины предыстории. Она должна быть такой, чтобы достигалась максимальная точность модели при определенном объеме вычислительных операций.

Экспериментальным путем было установлено, что оптимальные результаты получаются при использовании в качестве предикторов значения температуры воздуха или дефицита точки росы в исходный момент времени и предыстории за семь последовательных сроков (табл. 2).

Эти предикторы используются на первом шаге для прогноза температуры или влажности на первые сутки. При разработке прогноза на вторые сутки в качестве дополнительного предиктора используются результаты прогноза на первые сутки, в качестве которого может использоваться прогноз, учитывающий адвективные и трансформационные изменения, а значение температуры или влажности за последний срок предыстории (предиктор Х-7) не используется. Аналогичные преобразования необходимо провести при разработке прогностических уравнений на третьи четвертые и пятые сутки.

Применяя метод группового учета аргументов (2) и предикторы из таблицы 2, были получены уравнения для прогноза температуры воздуха и дефицита точки росы на пентаду, с детализацией по суткам, по данным вертикального распределения этих метеорологических элементов над одним пунктом для изобарических поверхностей 850, 700, 500, 400, 300, 200 И 100 гПа для летнего и зимнего сезонов года.'.*

Анализ успешности, проведенный на*независимом материа-

ле, показал, что в среднем оправдываемость методического прогноза температуры воздуха и дефицита точки росы на срок до пяти суток составляет 75-90%, климатического - 65-80%, а инерционного - 60-80%.

Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования разработанного метода прогноза температуры и влажности воздуха в оперативной практике при метеорологическом обеспечении полетов ЛА.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты работы.

1. Создана специализированная база аэрологических данных за 12 лет на основных изобарических поверхностях тропосферы и разработано соответствующее программное обеспечение для ее статистической обработки , что позволяет представлять аэрологическую информацию в удобном для потребителя виде.

2. Выполнен анализ статистических характеристик температуры и влажности воздуха над Центральной частью Европейской территории России для различных сезонов года. На его основе определены границы однородного географического района для которого разработана прогностическая модель.

3. Получены таблицы средних значений адвективных, локальных и трансформационных изменений температуры и влажности на основных изобарических поверхностях тропосферы от 925 гПа до 300 гПа, которые имеют самостоятельное значение, а также могут быть использованы при разработке климатических прогнозов по Центральной части Европейской территории России.

4. Проведены численные эксперименты по оптимизации алгоритма МГУА применительно к задаче прогноза температуры и влажности воздуха в тропосфере. В их ходе определен вид базисной функции алгоритма, количество отбираемых моделей и переменных в каждой итерации, а также вид критерия успешности.

5. Разработана региональная модель суточного прогноза температуры воздуха и дефицита точки росы, преимущество которой заключается в использовании метода группового учета аргументов и детальном учете адвективных и трансформационных изменений температуры и влажности на каждой изобарической поверхности.

- 18 -

6. Создан региональный метод многоуровневого прогноза температуры воздуха и дефицита точки росы на пентаду, с детализацией по суткам, на основе самоорганизации статистических моделей для зимнего и летнего сезонов года. Особенности метода, согласно теории динамических систем, заключались в получении прогностического уравнения по данным 8а ряд последовательных сроков всего одного метеорологического параметра по пункту прогноза. Использование данной методики позволяет уменьшить ошибки прогнозирования температуры и влажности по сравнению с климатическим и инерционным методами на 6-12% и 10-15% соответственно.

7. Разработанный метод регионального прогноза температуры и влажности воздуха апробирован в метеорологической службе соединения и доведен до практической реализации.

В приложении 1 представлены номограммы для суточного прогноза температуры воздуха.

В приложении 2 приводятся прогностические уравнения для расчета температуры воздуха и дефицита точки росы.

Основные результаты исследования изложены в следующих работах:

1. Попов В.В., Ганичев Д.Н., Золоторев В.Н. Результаты статистического анализа индивидуальных и локальных изменений температуры и влажности воздуха в центральных частях циклонов и антициклонов для зимнего периода года // Сб. научных статей Воронежского ВВАИУ. -Воронеж, 1994, вып. 16. С. 60-66.

2. Попов В.В. Графо-аналитический метод суточного прогноза температуры воздуха и дефицита точки росы на изобарических поверхностях AT 925, AT 850, AT 700 и AT 500 гПа для летнего и зимнего сезонов года // Сб. научных статей Воронежского ВВАИУ. -Воронеж, 1994, вып. 16. С. 118-125.

3. Попов В.В., Генчу В.Н. Анализ адвективных, локальных и трансформационных изменений температуры воздуха и дефицита точки росы на стандартных изобарических поверхностях для весеннего и осеннего сезонов года // Сб. статей Воронежского ВВАИУ. -Воронеж, 1995, вып. 17. С. 74-77.

4. Попов В.В. Прогноз температуры и влажности в тропосфере на 3-5 суток на основе самоорганизации статистических моделей // Тез. докл. IV Всероссийской конференции " Повыше-

5*ие эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования ". -Тамбов, 1995. С. 344-346.

5. Золоторев В.Н., Попов В.В. Разработка способа прогноза температуры воздуха и точки росы на основных изобарических поверхностях на 24 часа // Сб. статей Воронежского ВВАИУ. -Воронеж, 1996, вып. 18. С. 135-139.

6. Попов В.В. Использование метода группового учета аргументов для прогноза температуры и влажности воздуха в тропосфере на средние сроки в летний период года // Сб. статей Воронежского ВВАИУ. -Воронеж, 1996, вып. 18. С. 39-42.

7. Попов В.В. Статистическая модель прогноза температуры и влажности воэдуха в тропосфере. Материалы. Российского молодежного научного симпозиума " Молодежь и проблемы информационного и экологического мониторинга". -Воронеж, 1996. -С.48.

8. Попов В.В. Методика физико-статистического прогноза температуры и влажности воздуха в тропосфере на основе метода группового учета аргументов // Тез. докл. Всероссийской конференции "Современная география и окружающая среда". "Казань, 1996. -С.93-94.

9. Отчет о НИР. Шифр "Педагогика-5" -ВВВАИУ.1996. -141с.

В.Попов