ВОЕННАЯ КАФЕДРА РГГМУ
 
О кафедре

Состав

История

Поступление на военную кафедру

Научные проекты

Контакты

Компьютерный метод синоптической интерпретации численных прогнозов барического поля для получения локальных прогнозов погоды

1. Цель данной работы в том, чтобы найти метод преобразования информации о прогнозе барических полей над заданным районом (они рассчитываются и передаются по каналам связи) в прогноз погоды по пункту. Для этого нужно разработать методы восстановления всей недостающей информации на базе синоптических методов прогноза, а также достижений теоретической метеорологии и путем привлечения статистических связей, имеющих универсальный и устойчивый характер. Указанная цель ежедневно достигается человеком с помощью неформального, субъективного подхода. Внедрение компьютерных методов приведет к совершенствованию технологии прогноза погоды без потери финальной законченности результата.

2. Основные задачи. Для достижения указанной цели следует решить ряд задач. В самом общем виде они могут быть сформулированы следующим образом. Пусть для заданной заблаговременности прогноза (Переменные Дата и Срок) выбраны из поступивших данных в коде GRID необходимые числовые барические поля (прогностические, текущие или архивные). Требуется: а) восполнить информацию до объема, содержащегося в таблице аэрологических данных; б) получить для заданной географической точки вспомогательную числовую информацию, по канону синоптического метода; в) на основе этих характеристик составить таблицы характеристик условий возникновения опасных явлений погоды, г) сформулировать допустимые решения о возможности возникновения опасных явлений погоды; д) определить шансы на их реализацию. Поскольку в полном объеме проблема чрезвычайно масштабна, полезно на первом этапе ограничить выходные характеристики суженым перечнем и по их итогам принять решение о возможности работать на основе универсальных компьютерных средств или подготовить ТЗ для создания специализированных.

3. Ожидаемые результаты представляют собой компьютерную систему разработки прогноза погоды по пункту, ориентированную на поддержку деятельности метеоролога разной квалификации и производящую подготовку для него проектного решения на базе научно-обоснованного усвоения результатов прогноза барического поля, передаваемых по каналам связи.

4. Практическая ценность НИР в том, что создание планируемой системы может способствовать улучшению качества прогнозов погоды и расширению сферы их применения в хозяйственной деятельности, так как создаст оптимальные условия для принятия решения о прогнозе элементов и явлений погоды за счет обоснованной интерпретации результатов численных прогнозов.

5. Этапы НИР. а) Создание опытного образца программного обеспечения на основе универсальных компьютерных средств. Сроки начало 1.1.2002, окончание 31.12.2002. Расчетная цена 300000 рублей. Научная продукция - опытный образец, промежуточный отчет по теме. б) Верификация и опытная эксплуатация системы поддержки на базе универсальных компьютерных средств и решение вопроса о необходимости создания специализированных программных средств. Сроки начало 1.1.2003, окончание 31.12.2003. Расчетная цена 300000 рублей. Научная продукция - отчет по теме по результаты испытаний в случае необходимости проектирования специальных средств - ТЗ.

6. По итогам НИР составляется промежуточный отчет и общий отчет с приложением в виде технического описания системы на базе универсальных компьютерных средств и макетом опытного образца программного продукта.

Обоснование необходимости выполнения НИР.

Данная работа адресована специалистам, желающим получить метод генерации характеристик погодных условий на базе информации о фоновых метеорологических полях, а также разработчикам прикладных программ, способных функционировать в любой интегрирующей среде, имеющей средства доступа к стандартным формам метеорологической информации. Она может служить для использования специалистами синоптиками при составлении прогнозов погоды или при генерации научно обоснованных оценок характера погоды в пункте в условиях, когда им доступна только информация о математически смоделированных характеристиках основных метеорологических полей.

Состояние исследований.

Отметим те достижения в области численного моделирования метеорологических полей, которые важны для понимания воздействия технологии численного прогнозирования на практическую деятельность синоптика:

1) Техническое состояние численных прогнозов в настоящее таково, что для любой точки Земного шара может быть составлен вариант текста прогноза погоды на срок до недели из единого прогностического центра.

2) Эта прогностическая продукция может быть доставлена любому абоненту глобальной компьютерной сети в заказанный им срок.

3) Компьютерные технологии полностью усваивают всю числовую информацию, которую собирает Мировая метеорологическая сеть, и до настоящего времени их требования к объему наблюдаемой метеорологической информации еще не удовлетворены.

4) Вся метеорологическая информация копится в банках данных и доступна в виде числовых архивов.

5) Существуют программные средства представления этой информации в удобной для человека визуальной форме, также существуют возможности для получения любых видов преобразований этой информации.

6) Ведется непрерывная работа по включению новых видов наблюдений и обработки и совершенствованию качества продукции.

Уместны вопросы, а может быть задача прогноза погоды уже решена, и может быть, человек не нужен в системе прогноза погоды? На оба этих вопроса отвечает практика. Точность прогнозирования фоновых барических полей в настоящее время достаточно высока, но точность генерации локальных прогнозов погоды, достаточная для практики, достигается только при организации взаимодействия моделей нескольких разных масштабов, только после применении целой системы статистической настойки по архивам и только для определенных пунктов, освещенных метеорологическими наблюдениями.

Существует три принципиально различных подхода к расчету погоды по пункту. Первый подход - разработка мезомасштабных численных моделей. Второй подход - методы статистической интерпретации фоновых прогнозов на базе метеорологических архивов для интересующей исследователя точки. Третий подход - это создание универсальных компьютерных средств синоптической интерпретации численных прогнозов в любом районе на базе традиционных синоптических способов применения физических связей в качественной форме.

Первый подход обычно требует значительного объема информации, который оперативно не собирается. Второй подход хорош только при наличии архивов метеорологических данных и при условии малой чувствительности полученных статистических связей к динамическому состоянию атмосферы (это условие всегда постулируется, но проверяется с очень большими трудностями).

Именно третий подход, при надлежащем подкреплении компьютерной поддержкой, может служить базой для создания систем интеллектуального диалога человека и компьютера в процессе усвоения потока данных наблюдений и численных прогнозов. Разработанные на основе этой идеологии технологии и программные средства будут характеризоваться универсальностью по месту применения (преимущество над статистическими), ориентацией на минимальный объем исходной информации (преимущество над мезомасштабным моделированием), а также высокой степенью адаптации к потребностям человека-оператора формировать решение метод проб в режиме диалога с компьютером.

В силу огромности территории и по ряду организационных причин, все развитие синоптической метеорологии России шло по линии создания универсального метода, который был бы основой для деятельности правильно обученного человека при прогнозировании погоды в любом районе. В России создан огромный научный задел в области исследования формирования условий погоды. Однако значительный промежуток времени (60-90 годы ХХ века) эти исследования развивались в направлении совершенствования математических методов постановки и решения задач гидродинамики атмосферы.

К сожалению, в настоящее время разработка таких компьютерных средств ведется очень малыми силами и в очень медленном темпе.

Актуальность темы.

История развития технических средств и технологий прогноза погоды позволяет считать, что практика синоптической работы, является доказательством существования достаточно устойчивых зависимостей между количественными характеристиками погоды и локальным состоянием фоновых метеорологических полей.

Кроме того, специфика климатических отличий России состоит в преобладании зимних и холодных промежутков времени. В других развитых странах проблема прогноза погоды рассматривалась более в аспекте условий погоды теплого времени года. В результате произошло значительное отклонение научных интересов в мире от исследований в области синоптического метода прогноза погоды, специфичных для России.

Это показывает, что работы предлагаемого направления являются актуальными, а широкое внедрение компьютерных средств обработки метеорологической информации в технологию синоптического метода является актуальным, новым и необходимыми направлением деятельности метеорологов России.




© 2005—2017 Российский государственный гидрометеорологический университет.
Сайт создан в СЦНИТ «ИнфоГидромет»