авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

Концепция вероятностно-географического прогнозирования опасных явлений погоды юга россии

-- [ Страница 5 ] --

Всего за рассмотренный период времени оперативных испытаний работы модели было зафиксировано всего 10 случаев сильных ветров на ст. Ставрополь, в 8 случаях из которых расчетная вероятность была определена верно (более 0.9). Поэтому оправдываемость прогноза сильных ветров в оперативном режиме составила 80 %. Доля ошибочно рассчитанных вероятностей сильных ветров для ст. Ставрополь была равна 20 % соответствнно. Частоты гололедно – изморозевых и конвективных явлений были незначительны, поэтому для них прогнозы не производились. Рассмотренные выше результаты учебных и оперативных испытаний работы модели позволяют сделать вывод о принципиальной возможности использования созданной нейромодели для прогноза ОЯ.

Анализ различных сочетаний метеоэлементов, в большинстве случаев приводивших к тем или иным опасным явлениям погоды, позволил на основании их типизации выявить ситуацию, соответствующую появлению опасных явлений погоды, распространенных на юге ЕЧР.

В качестве примера можно привести сочетание метеоэлементов, на фоне которых наиболее вероятно возникновение сильных ветров: атмосферное давление 1016 гПа; меридиональная и зональная составляющие скорости геострофического ветра на высотах 10 км: -39.0 и -20.0 м/с (северно – южный и восточно – западный перенос соответственно); температура воздуха 285.8 К; количество осадков 0.5 мм; облачность 57,8 %.

Необходимо отметить, что представленная метеоситуация имела весьма высокую повторяемость практически для всех исследуемых ОЯ. Поэтому можно сделать вывод о преобладающей роли антициклональной циркуляции в возникновении опасных явлений погоды в пределах изучаемого района (55 – 440 с.ш., 40 – 600 в.д.) Это, по крайней мере, подтверждается и повышенным фоном давления, и малым количеством осадков, и незначительным облачным покровом (данные 40 – 80 % могут быть, например, остаточной фронтальной облачностью).

Так, в частности, многие исследователи в разное время: С.А. Малик (1960), Н.С. Темникова (1964), П.Г. Вовченко (1980) и другие подчеркивали ведущую роль антициклональной циркуляции в формировании погодных и климатических условий юга России. Многолетние данные синоптического анализа также соответствуют выводам работы нейросети о преобладающем повышенном фоне давления в рамках исследуемой территории.

Также необходимо подчеркнуть, что значения метеоэлементов фиксируются до начала наступления исследуемых ОЯ. При этом временной промежуток упреждения прогноза данных явлений зависит от временного формата данных. Значит, для решения задачи кратковременного прогноза вероятностей опасных явлений должны быть созданы базы данных со срочными значениями метеоэлементов, для которых в определенное время наблюдались явления. Однако, следует учитывать тот факт, что обработка нейросетью информации значительной длительности будет занимать весьма продолжительное время. Так, например, работа нейросети по обработке массива, содержащего ежедневные метеоданные за 50-летие имела продолжительность свыше 4 часов для каждого явления.

Строго говоря, можно сформулировать рекомендации по поводу количества входных данных. Так, например, для осуществления краткосрочного прогноза ОЯ, вероятно, необходим массив определенных значений метеоэлементов не менее, чем за год (для метеостанции или поста и рассматриваемого ОЯ).

Для долгосрочного прогнозирования, в свою очередь, указанный объем должен быть около 30 лет и более, насколько позволяет наличие репрезентативных данных. Однако, следует учитывать тот факт, что обилие числовых значений может существенно осложнить выполнение требуемой задачи – расчета вероятностей и, как следствие, повысить погрешность вычислений. Поэтому стоит логически обосновать выбор оптимального временного промежутка, исходя из конкретных условий.

Кроме того, нужно напомнить, что предлагаемый метод посвящен прогнозу вероятности возникновения опасных явлений погоды, значительные ущербы и потери от которых связаны, коме прочих моментов, с внезапностью возникновения ОЯ. Поэтому особый смысл для снижения высоких сумм ущербов и потерь имеет заблаговременность прогноза. Так как чем больше промежуток времени упреждения, тем больше различных мероприятий административного порядка можно осуществить. Например: укрепление высотных объектов или проверка исправности ЛЭП, буксировка на стоянку судов в портах, отмена работы авиационного транспорта при сильных ветрах; создание желобов и канав для стока воды при ливнях; защитные мероприятия на сельскохозяйственных полях от града, шквалов и пр. Вообще говоря, принятие соответствующих мер и их специфика зависит от уровня значимости рассчитанной вероятности прогнозируемого ОЯ.

Следовательно, разработанный метод прогнозирования опасных явлений погоды заключается и в возможности увеличения времени упреждения прогноза, и в получении значений вероятности их возникновения на фоне конкретной метеоситуации для любого временного промежутка.

Дальнейший анализ результатов работы нейросети и выявление вклада каждого в отдельности метеопараметра позволили выявить роль составляющих геострофического потока на высотах 10 км, значения и знаки векторов которых изменялись в случаях возникновения или отсутствия опасных явлений погоды.

При этом в пределах 50-х широт было установлено, что:

-увеличение значений отрицательной меридиональной составляющей геострофического ветра (V, м/с) в большей мере, а также возрастание положительной зональной его составляющей (западно – восточный перенос) в меньшей степени влияют на повышение вероятности бароградиентных ОЯ (сильные ветры);

-повышение величин положительной меридиональной составляющей геострофического ветра (V, м/с) (южно – северный перенос) в большей степени, а также увеличение отрицательной зональной его составляющей (северно – южный перенос) в меньшей степени способствуют возникновению конвективных ОЯ (сильные дожди, шквалы, град);

-возрастание положительной (западно – восточный перенос) или отрицательной зональной составляющей геострофического ветра (восточно – западный перенос) вызывают возрастание вероятности гололедно – изморозевых ОЯ.

Данные утверждения требуют дальнейшего исследования, однако составляющие скорости геострофического ветра, в числе описанных предикторов, также можно считать важными показателями для прогноза возникновения опасных явлений погоды, то есть расчета их рисков.

В седьмой главе описывается экономическая целесообразность предлагаемой методики оценки рисков ОЯ, представлен обзор рассчитанных нагрузок, возникающих при ОЯ, и указаны перспективы дальнейшего хозяйственного развития юга России с учетом частот ОЯ. На основе предлагаемой методики оценки рисков ОЯ даны рекомендации по управлению рисками ущербов при их возникновении.

В связи с повышенной частотой опасных явлений погоды на юге России при планировании хозяйственного освоения территории, а именно, при строительстве жилых и нежилых объектов, необходимо учитывать так называемые метеорологические нагрузки, носящие долговременный характер. В результате применения существующих методик расчетов нагрузок были получены следующие выводы:

1. Снеговая нагрузка. Полное нормативное значение веса снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия для юга России составляет 50 - 70 .

2. Ветровая нагрузка. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте 12 м изменяется от -30.7 до -25.2 . Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на высоте 12 м составляет от - 30.1 - -24.7 к.

3. Гололедная нагрузка. Нормативное значение линейной гололедной нагрузки для элементов кругового сечения диаметром до 70 мм изменяется от 3.9 до 21.1 .

4. Температурные климатические воздействия. Нормативные значения изменений средних температур по сечению элемента в теплое и холодное время года отличались весьма неблагоприятными для комфортности населения величинами на востоке исследуемой территории. Так, на ст. Верхний Баскунчак для теплого времени года значение изменений средних температур достигало +44.9 0C; для холодного времени года -55.5 0C. Более мягкие условия были отмечены на юге, где для теплого времени года указанные величины составили +30.5 0C; для холодного времени года -22.1 0C (ст. Сочи).

Исходя из вышеперечисленных результатов расчетов, а также согласно проведенному районированию по частотам ОЯ и их вероятностно-географическому прогнозу, можно предложить следующие рекомендации по народно-хозяйственному использованию равнин юга ЕЧР:

  1. Во всех областях и районах (рис. 4) установлена повышенная ветровая нагрузка, доля сильных ветров составляет не менее 20 % от всего количества опасных явлений.
    В связи с этим рекомендуется размещать сооружения и строительные объекты в соответствии с преобладающими направлениями ветра, избегать строительства высотных сооружений. Для сельского хозяйства необходимым является закладка защитных лесополос, лесопарковое строительство.
  2. В первой области, отличающейся повышенной долей гололедно-изморозевых явлений, необходимо учитывать вероятность их нагрузок, особенно для существующих и проектируемых линий электропередач, сухопутного, водного и воздушного видов транспорта.
  3. Во второй области с повышенной частотой метелей следует учитывать повышение снеговой нагрузки, в особенности, для транспортных магистралей, существующих и проектируемых, а также для линий электропередач.

При проектировании новых народно-хозяйственных объектов необходимо учитывать физико-географические особенности территории, а также направления переносов воздуха.

Использование соответствующими административными органами методики оценки рисков ОЯ, включающей результаты проведенного районирования с учетом метеорологических нагрузок, а также прогностических данных вероятностно-географического метода позволит существенно снизить величину экономического ущерба и потерь.

Системный подход основывается на изучении свойств системы и прогнозировании ее состояния на определенный момент времени. Возможность его применения в данном исследовании обусловливается пониманием атмосферы как природной системы, состоящей из множества элементов и отличающейся способностью смены состояний. Под управлением риском ОЯ будем понимаеть процесс оптимального распределения затрат на снижение различных видов метроогического риска в объективных условиях современного экономического уровня развития территории. Методическим аппаратом для реализации такого управления является системный подход. В практической деятельности используются упрощенные его варианты, известные в научной литературе как метод эффективности затрат на снижение риска, метод «затраты — выгода» и метод оптимизации предельных затрат. В данном случае, при прогнозировании рисков опасных явлений погоды задача управления их ущербами и жертвами представляет собой необходимость коррекции настоящего экономического развития с учетом вероятностей опасных явлений погоды и затрат на ликвидацию последствий их возникновения. Иначе - целесообразности развития той или иной экономической деятельности в связи со спецификой возникающих в данном районе ОЯ. Поэтому, для решения задачи управления рисками определяющими параметрами являются величины затрат на снижение различных видов риска. Решение этой задачи и должно дать ответ на вопрос о том, при каком виде деятельности риск, обусловленный теми или иными ОЯ, является высоким, а какой — допустимым.

В свою очередь, использование методики оценки рисков ОЯ и, в частности, предлагаемого вероятностно-географического их прогноза на равнинах юга России в качестве дополнения к синоптическому методу Росгидромета позволит повысить качество современных прогнозов и реализовать задачу управления рисками значительных ущербов и потерь от ОЯ.

В заключении диссертации приведены основные выводы, полученные в работе:

- по результатам исследований к числу географических факторов, обусловливающих опасные явления погоды, по результатам исследований были отнесены: характер рельефа, ндексы атмосферной циркуляции, коэффициент возмущенности магнитосферы Земли, метеорологические элементы (температура воздуха, скорость геострофического ветра на высоте 10 км, количество осадков, облачность);

- установлено, что неустойчивость атмосферной циркуляции является определяющим фактором возникновения опасных явлений погоды. В свою очередь, неустойчивое состояние атмосферы также обусловлено влиянием солнечной активности на магнитосферу Земли. Кроме того, расчет числа Ричардсона показал, что возмущения циркуляции возможны при влиянии местных условий, создающих благоприятную среду для развития термодинамической неустойчивости;

- общая среднегодовая частота опасных явлений погоды на равнинах юга ЕЧР имеет тенденцию к увеличению значений от 6.5 (1965 г.) до 8.1 случая (2005г.). Зимние месяцы являются наиболее благоприятными для возникновения опасных явлений погоды, что объясняется развитием меридиональных форм циркуляции (Е и С) в этот период;

- статистический анализ хронологических рядов опасных явлений погоды подтвердил связность между последующими членами ряда на основе простой марковской цепи, что позволяет производить как краткосрочное, так и долгосрочное прогнозирование вероятности явлений;

- районирование территории юга Европейской части России по климатическим показателям и по частотам опасных явлений погоды дало возможность сделать вывод о том, что при повышении континентальности климата наблюдаются более высокие частоты опасных явлений погоды, что свидетельствует о наличии взаимосвязи между параметрами климата и ОЯ;

- исходя из достаточно высокой оправдываемости, метод прогноза вероятностей ОЯ на основе нейромоделирования можно предложить в качестве основного для территории Северного Кавказа (равнинной части, изучаемой в работе), поскольку в случае численных гидродинамических прогнозов опасные явления погоды не являются предметом их исследований;

- для осуществления краткосрочного прогноза ОЯ на основе нейрометодов необходим массив определенных значений метеоэлементов не менее, чем за год (для метеостанции или поста и рассматриваемого ОЯ). При долгосрочном прогнозировании указанный объем должен быть от 30 лет и более, насколько позволяет наличие репрезентативных данных. Заблаговременность прогноза обеспечивает снижение высоких сумм ущербов и потерь, поэтому чем больше промежуток времени упреждения, тем больше различных мероприятий административного порядка можно осуществить;

- результаты проведенного районирования равнинной территории юга России по повторяемостей ОЯ с учетом метеорологических нагрузок позволили разработать ряд рекомендаций по народно – хозяйственному использованию исследуемой территории;

- методика вероятностно-географического прогнозирования рисков опасных явлений погоды юга ЕЧР представляет собой совокупность методов нейромоделирования и математической статистики с использованием географической информации, а ее использование в дополнение к синоптическому методу позволит значительно снизить такие их последствия, как экономический ущерб и людские потери.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в ведущих научных изданиях, рецензируемых ВАК РФ

  1. Генезис и географическое распределение смерчей по территории Российской Федерации//Известия Высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия Естественные науки, 2001, №3, с.84-86 (в соавторстве с Черноусовым С.Я., Андреевым С.С., Мартыновой М.И., Донченко Т.В.).
  2. Перспективы лесоразведения в Ростовской области//Лесное хозяйство, №2, 2003. с.44-46 (в соавторстве с Мартыновой М.И.).
  3. Биоклиматическая характеристика Ростовской области по индексу патогенности метеорологической ситуации//Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Приложение №9, 2003г., с 67 – 76.(в соавторстве с Андреевым С.С.).
  4. Краткая биоклиматическая характеристика Ростовской области//Метеорология и гидрология, 2004, №8, с. 53-59 (в соавторстве с Андреевым С.С.).
  5. Погодные аномалии и природные факторы их провоцирующие//Известия Высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Приложение №5, 2006. С.82 – 89 (в соавторстве с Андреевым С.С.).
  6. О возможности аппроксимации конечных цепей Маркова для прогнозирования вероятностей опасных явлений погоды//Известия Высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Приложение №5, 2006. С.89 – 93 (в соавторстве с Андреевым И.С.).
  7. Подходы к управлению рисками опасных явлений погоды//Известия Высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Приложение №4, 2008. с. 97 – 98.
  8. Применение методов нейропрограммирования для определения рисков опасных явлений погоды//Известия Высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Приложение №5, 2008. с.
  9. К вопросу о применении вероятностно – географического метода прогнозирования рисков возникновения опасных явлений погоды равнин юга России// Естественные и технические науки, № 2, 2008 г. с.261 – 262.

Монографии

  1. Опасные явления погоды юга России. Под ред. проф. Карлина Л.Н., г. Санкт – Петербург, Изд-во ВВМ, 2006. 216 с.
  2. Опасные явления погоды в Ростовской области/Природные условия и естественные ресурсы Ростовской области. Под ред. проф. Хрусталева Ю.П., Ростов-на-Дону, 2002. с. 100-108.

Публикации соискателя по теме диссертации,

отражающие основные научные результаты диссертационной работы



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.