способ прогноза изменения высоты нижней границ слоистообразной облачности'' .должна быть основана на архивной выборке

Последнее означает, что высота облаков дается с точность до 100 футов, что соответствует 30.5 м. Округление в меньшую сторону связано с обеспечением безопасности полетов, для которой важно, чтобы ожидаемые погодные условия не были хуже реальных.Выводы к главе 1В разделе 1.1 настоящей главыпредставлена морфологическая международная классификация облаков, из которой следует, что в нижнем ярусе образуются кучевые и слоистые семейства облаков. Первые называются также конвективными облаками и образуются в результате адиабатического подъема нагретого воздуха. Слоистые облака образуются в результате турбулентного подъема приземного влажного воздуха и адвекции теплого воздуха на более холодную подстилающую поверхность.Неконвективные слоистые облака характерны больше для зимнего времени, а конвективные – для летнего сезона. Слоистые облака образуют на небе, как правило, сплошное покрытие с горизонтальными размерами до 500 км.Рассмотрены методы прогноза высоты нижней границы облаков. Отмечено, что в качестве предикторов могут выступать приземные значения относительной влажности, дефицита точки росы, их изменения на 12 и 24 часовом интервале.Приведен краткий обзор средств измерений высоты нижней границы облаков, указы их недостатки и точностные характеристики.Глава 2. Численный анализ методов прогноза высоты нижней границы слоистых облаковДля практической работы, приведенной в настоящей главе, были использованы ряды приземных метеорологических параметров, содержащихся в отчетах METAR для международного аэропорта “Казань” за период 2012 – 2016 гг. Дополнительно были привлечены данные о форме облаков с опорной метеостанции г. Казани, находящейся в 16 км от аэропорта. Географические координаты аэропорта: 55° 36' с.ш., 49° 17' в.д. Высота над уровнем моря 114 м. Все измерения были получены с сервера “Расписание погоды” (rp5.ru).2.1. Качественный прогноз изменения высоты нижней границы облаковВ первую очередь необходимо рассмотреть статистику встречаемых значений высоты нижней границы облаков при слоистой облачности на выбранной станции.Рис. 9. Статистика высоты нижней границы облаков за 2012-2016 гг.Всего было проанализировано 2371 случая. Как видно из рисунка 9, максимальное количество случаев приходится на интервал 300-400 м, в который попало 14% всей выборки. Также имеется второй максимум в интервале 900-1000 м с 12% случаев. На низкую облачность (менее 100 м) пришлось 3%. В среднем за 2012-2016 гг высота нижней границы слоистых облаков составила 618 м, отдельно для слоисто-кучевых - 770 м, для собственно слоистых – 348 м. В сезонном ходе высота нижней границы имеет максимум летом, а минимум зимой.На основании метода качественного предсказания динамики изменения высоты нижней границы облаков, изображенного на рисунке 3, были проведены прогнозы для 274 случаев. В том числе, при T’-T<-6 и T’-T’d >1 из 7 случаев оправдались 4. При -6T’-T>4 из 19 случаев оправдались 13. При T’-T>6 и T’-T’d<2 из 2 случаев оправдались 2. При -40 из 117 случаев оправдались 44. Таким образом, суммарно оправдалось 154 случая, что составляет 56.2%, не оправдалось 43.8%.2.2. Прогноз высоты нижней границы облаков по дефициту точки росыКак указывалось в главе 1, на основе многолетних аэропортовых наблюдений в европейской части бывш. СССР Селезневой было найдено эмпирическое выражение для прогноза высоты нижней границы облачности:Здесь в качестве предиктора выступает дефицит точки росы. Проверим это выражение для данных аэропорта “Казань”. Было отобрано 2432 момента, когда наблюдались слоистые и слоисто-кучевые облака. Коэффициент корреляции по всем данным между фактически наблюдавшейся высотой облаков и предсказанной по формуле селезневой составил 0.55. Отдельно по слоисто-кучевым 0.42, отдельно по слоистым 0.54. Формула несколько лучше работает для конвективной облачности (корреляция 0.60).Рис. 10. Зависимость точности формулы Селезневой от высоты нижней границы облачностиФормула Селезневой в среднем недооценивает высоту облаков на 143 м, стандартное отклонение между предсказанными и фактическими значениями по всем данным составило 404 м. При этом стандартное отклонение сильно зависит от диапазона высот (рисунок 10). Как видно, чем больше высота нижней границы, тем больше стандартное отклонение. Формула работает лучше зимой, чем летом.Целесообразно подобрать эмпирический множитель перед дефицитом точки росы, что получить локальную формулу для предсказания высоты нижней границы слоистых облаков. На основании сопоставления значений дефицита точки росы с наблюдаемой высотой слоистых облаковза 2012-2016гг было получено выражение: (22)Отдельно по слоистым облакам (Sc): (23)Отдельно по слоистым облакам (St): (24)Эти формулы в целом устраняют систематическую недооценку высоты нижней границы.Выводы к главе 2В настоящей главе представлены результаты численных расчетов, основанных на метеорологических данных аэропорта “Казань”. Представлена статистика высоты нижней границы слоистых облаков. Наиболее часто встречаются значения в диапазоне 300-400 м. Облачность ниже 100 м случается только в 3% всех случаев.Показано, что качественный метод прогноза динамики изменения высоты нижней границы слоистых облаков оправдывает себя в 56.2%. Проведен анализ прогноза высоты нижней границы по приземному значению дефицита точки росы. Установлено, что чем выше облачность, тем хуже точность метода. Найдены локальные формулы для определения высоты нижней границы по дефициту точки росы. ЗаключениеСформулируем основные выводы к работе. Было установлено в теоретической части, что форма облаков зависит от физических процессов их возникновения. Указано, что в нижнем ярусе может образовываться неконвективная облачность (слоистые облака) и конвективная (кучевые облака). Неконвективная облачность образуется в результате адвекции теплого воздуха на холодную подстилающую поверхности, а также в результате турбулентного подъема влажного воздуха. Слоистые облака, как правило, образуют сплошное покрытие небосвода. Предикторами для определения высоты слоистых облаков выступают параметры температуры, влажности, скорости ветра. Особенно хорошими предикторами являются изменения температуры за 12 и 24 часовой периоды и дефицит точки росы.В практической части были использованы данные аэропорта “Казань” за 2012-2016 гг. Показано, что высота слоистых облаков является тяжело предсказываемым параметром. Прогноз качественным методом дает положительный результат только в 56.2% случаев. Были получены локальные формулы для предсказания высоты слоистых облаков по дефициту точки росы.Список литературыАлисов Б.П., Полтараус Б.В. Климатология. – М.: МГУ, 1974. – 300 с.Бочарников Н.В., Брылев Г.Б., Кузнецова Л. И. и др. Автоматизированные метеорологические радиолокационные комплексы “Метеоячейка”. – СПб:Гидрометеоиздат, 2007. – 246 с.ГОСТ 4401-81. Атмосфера стандартная. – М.: Издательство стандартов, 2004Зуев С.В. Моностатический оптико-электронный измеритель высоты нижней границы облаков. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Томск: 2014. – 120 с.Матвеев Л. Т. Основы общей метеорологии. Физика атмосферы. – Л.:Гидрометеоиздат, 1965. – 876 с.Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 3. Ч. 1. – Л.:Гидрометеоиздат, 1985. –301 с.Островский Е.В., Фридзон М.Б. Тонкая структура вертикального профиля влажности, влияющая на распространение радиоволн в тропосфере / Научный вестник МГУ ГА. Серия радиофизика и электроника. – № 133, 2008. – с. 30 – 39.Собхи А.А.Ю. Эмпирические формулы изменения упругости водяного пара с высотой в атмосфере Египта / интернет-вестник ВолгГАСУ. Политематичская серия. – Вып. 2, № 7.Стернзат М.С. Метеорологические приборы и наблюдения. – Л.:Гидрометиздат, 1968. – 464 с.Тимофеев Ю.М. Глобальная система мониторинга параметров атмосферы и поверхности. – СПб.:СПбГУ, 2010. – 129 с.Guide to meteorological instruments and methods of observation, ed. 17. – Geneva: WMO, 2008. – 681 p.Датчик высоты облаков лазерный ДОЛ-2: http://www.lomo-meteo.ru/Devices/DOL-2.htmlРуководство по практическим работам метеорологических подразделений авиации ВС. – 1992. – 486 с.Воробьев В.И. Синоптическая метеорология. – Л.:Гидрометеоиздат, 1991. – 616 с.