Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Метеорология, климатология, агрометеорология

Диссертационная работа:

Берадзе Николай Ираклиевич. Статистическая структура полей полусуточных сумм осадков и ее применение при краткосрочном прогнозе осадков в холодный период года на территории Западной Грузии : ил РГБ ОД 61:85-1/1932

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА I. ИССЛЕДОВАНИЯ ПО КЛИМАТОЛОГИИ И ПРОГНОЗУ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ В ЗАПАДНОЙ ГРУЗИИ 14

§1.1. Режим осадков 14

§1.2. Синоптические и статистические схемы

прогноза осадков 21

ГЛАВА П. СТАТИСТИЧЕСКАЯ СТРЯТУРА ПОЛЯ ОСАДКОВ ЗАПАДНОЙ ГРУЗИИ И ИХ СВЯЗИ С ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ТЕРМОБАРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ 25

§2.1. Естественные составляющие метеорологических полей и их использование при статистическом прогнозе погоды • 25

§2.2. Естественные составляющие полусуточных сумм осадков Западной Грузии в холодную половину года 39

§2.3. Связь естественных составляющих полей осадков с характеристиками термобарических полей в холодную половину года для территории Западной Грузии 63

ГЛАВА Ш. МЕТОД КРАТКОСРОЧНОГО ПРОГНОЗА ПОЛУСУТОЧНЫХ СУММ ОСАДКОВ ЗАПАДНОЙ ГРУЗИИ В ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОД ГОДА 68

§3.1. Обзор существующих методов использования результатов гидродинамических прогнозов для предсказания осадков 68

§3.2. Построение прогностических уравнений для расчета ожидаемых полусуточных сумм осадков .86

§3.3. Исследование возможности предсказания значительных сумм осадков 109

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 116

СПИСОК ЖТЕРАТУРЫ 118

ПРИЛОЖЕНИЕ 1  

Введение к работе:

Планомерное развитие многоотраслевого народного хозяйства Грузинской ССР во многом зависит от эффективного гидрометеорологического обеспечения, особенно от качественных прогнозов метеорологических условий. Правильный и своевременный прогноз неблагоприятных погодных условий и опасных метеорологических явлений позволяет народнохозяйственным органам разумно планировать свою деятельность.

Расположение территории Грузии в сфере влияния различных центров действия атмосферы, воздушных масс различного происхождения, а также ее физико-географические особенности обуславливают на редкость разнообразную и неустойчивую погоду. Это обстоятельство значительно осложняет задачу прогнозирования погоды и требует изыскания более совершенных методов прогноза. При этом для отдельных физико-географических районов приходится использовать различные методы. К числу таких характерных районов относится Западная Грузия. Используемые в настоящее время на территории Западной Грузии методы прогноза погоды в основном носят качественный и субъективный характер. Имеющиеся попытки разработки количественных объективных способов прогноза погоды по исследуемой территории пока не нашли своего применения.

Для Западной Грузии в любое время года особенно важен прогноз атмосферных осадков, играющих огромную роль в формировании урожая чая, винограда, цитрусовых и других ценных сельскохозяйственных культур. Интенсивные и избыточные осадки, характерные для данного региона, часто вызывают наводнения, наносят колоссальный ущерб народному хозяйству, особенно сельскому хозяйству; нарушают нормальную работу курортов, туристических баз и т.п.

В настоящее время прогноз осадков по Западной Грузии осуществляется в основном традиционным синоптическим методом и только в пунктах зондирования Сухуми и Батуми он дополняется расчетным способом с использованием аэрологических наблюдений и прогностических карт вертикальных токов.

В последнее время для разработки региональных локальных прогнозов погоды успешно применяются объективные методы прогноза, основанные на интерпретации гидродинамических прогнозов фоновых метеоэлементов. Этот метод был применен и для прогноза факта и количества осадков за сутки.

Однако, поле суточных осадков в Западной Грузии не является однородным в пространстве и времени, и задачу объективного прогноза для этого района, по-видимому,следует решать для полусуточных осадков. В связи с этим возникает необходимость проведения дополнительных исследований по статистической структуре полей полусуточных сумм осадков, по выявлению потенциальных предикторов и др., что в значительной степени осложняет решение поставленной задачи.

Таким образом, решение задачи объективного прогноза полусуточных сумм осадков в Западной Грузии представляет не только научный интерес, но имеет и чисто практическое значение.

Цель работы. Настоящая работа ставит своей целью применение методов математической статистики,включая анализ случайных полей методом главных компонент (естественных ортогональных составляющих)и корреляционно-регрессионный анализ для исследования пространственно-временной структуры полусуточных сумм осадков на территории Западной Грузии в холодный период года,а также разработку метода их предвычисления по данным гидродинамического краткосрочного прогноза геопотенциала, с учетом температуры и влажности воздуха.

Научная новизна Представляемые в данной работе сведения о статистической структуре полусуточных сумм осадков в холодный период года для территории Западной Грузии получены впервые. При этом разработана методика статистического анализа применительно к случайным полям, распределение которых резко отличается от нормального. Впервые также установлена форма естественных составляющих полей полусуточных сумм осадков в Западной Грузии, исследована их устойчивость и найдены корреляционные связи первых составляющих поля осадков с характеристиками термобарических полей как в среднем, так и с учетом типов синоптических процессов, характерных для Закавказья. Устойчивость статистических связей проверена путем их расчета на трех независимых выборках, каждая из которых охватывает по три зимних сезона. ;Впервые для 24- станций Западной Грузии(рис.В предложен способ объективного краткосрочного прогноза полусуточных сумм осадков в холодный период года.

Метод предусматривает использование полей прогностических значений геопотенциала по типам синоптических процессов, с учетом ожидаемой температуры и влажности воздуха в нижней и средней тропосфере.

Полученные данные о статистической структуре полей осадков Западной Грузии могут быть использованы при климатическом райо -нировании территории.

Положения, выносимые на защиту диссертации

1. Развита методика расчета естественных составляющих полусуточных сумм осадков, чьё распределение резко отлично от нор -мального.

2. Получены устойчивые оценки статистических характеристик пространственной структуры полусуточных сумм осадков Западной Грузии в холодный период года.

3. Показано, что первая естественная составляющая описывает около 80/ изменчивости поля полусуточных сумм осадков Западной Грузии, свидетельствуя об общности процесса осадкообразования для всей рассматриваемой территории и допуская простую парамет -ризацию поля осадков всего одним коэффициентом их разложения по естественным ортогональным функциям.

4. Найдены небольшие, но статистически значимые корреляци -онные связи первой естественной составляющей поля полусуточных сумм осадков с характеристиками термобарических полей (интен -сивностью западно-восточного переноса, температурой и влажностью в средней и нижней тропосфере).

5. Показано, что учет типа атмосферного процесса над Закавказьем увеличивает тесноту статистических связей первой естест -венной составляющей поля осадков с характеристиками термобарических полей.

6. На этой основе для краткосрочного прогноза поля полусу -точных сумм осадков на территории Западной Грузии рекомендуется корреляционно-регрессионная схема прогноза поля осадков на основе гидродинамического прогноза геопотенциала, используемого для оценки ожидаемой интенсивности западно-восточного переноса в тропосфере и определения типа атмосферного процесса. Прогноз поля осадков сопровождается указанием большей или меньшей вероятности выпадения значительных ( 30 мм/12 час) осадков на рассматриваемой территории в целом.

7. При появлении в будущем гидродинамических прогнозов температуры и влажности в тропосфере эффективность предлагаемой схемы прогноза осадков значительно возрастет за счет учета диагностических связей первой естественной составляющей поля осадков с температурой и дефицитом точки росы.

Апробация результатов Основные результаты работы обсуждались на Всесоюзном совещании по применению статистических методов в метеорологии (Алма-Ата, 1981 г.), на семинаре отдела статистических методов прогноза погоды Гидрометцентра СССР, на заседании Научно-технического Совета УГКС ГССР и на Республи -канской научно-технической конференции молодежи " Проблемы наук о Земле" (Тбилиси, 1983 г.).

Структура и объем работы Диссертация объемом 137 страниц состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы из 105 наименований и иллюстрируется 18 рисунками и 13 таблицами.

Работа по главам В первой главе "Исследования по климатологии и прогнозу атмосферных осадков Западной Грузии" на основе литературных данных приведены основные сведения по режиму осадков Западной Грузии и описаны применяемые способы их прогноза. Отмечена широко обсуждавшаяся в литературе и до настоящего времени непреодоленная трудность измерения и оценки сумм фактически выпавших осадков в высокогорных районах Западной Грузии. Приведены сведения о генезисе осадков, о климатическом районировании рассматриваемой территории по отношению к осадкам и связанным с ними явлениям погоды. При анализе существующих методов прогноза осадков особое внимание обращено на объективные методы. Отмечено, что в настоящее время нет надежных способов прогноза осадков, особенно значительных.

Во второй главе " Статистическая структура полей осадков Западной Грузии и их связи с характеристиками термобарических полей" на основе обширного материала наблюдений за 10 зимних сезоновна 24-х метеостанциях Западной Грузии, данные которых используются в бюллетене прогноза погоды Грузинского ІТКС (см. рис. B.I), впервые оценены основные характеристики пространственной статистической структуры полусуточных сумм осадков : построены поля средних сумм осадков, дисперсий, ковариационно-корреляционные матрицы и рассчитаны естественные ортогональные составляющие поля осадков. При этом, учитывая резкую асимметрию распределения вероятностей полусуточных сумм осадков, использовано нормализующее преобразование- извлечение корня четвертой степени из суммы осадков, измеренных на каждой станции. Это позволило с большим основанием использовать для исследования полей осадков корреляционный анализ.

Впервые были построены карты первых естественных составляющих поля осадков Западной Грузии, показавшие, что основным механизмом осадкообразования на всей рассматриваемой территории является упорядоченное восходящее скольжение влажного воздуха по наветренным склонам гор, что отражается в форме первой естественной составляющей, оказавшейся положительной на всех рассматривавшихся метеостанциях. При этом, соответствующее этой естественной составляющей собственное число (дисперсия первого коэффициента разложения поля осадков по естественным составляющим) на порядок превосходит каждое из остальных собственных чисел. Вторая и третья естественные составляющие имеют форму изолиний, позволяющую обнаружить различия между северной и южной и соответственно западной и восточной частями рассматриваемой территории в отношении режима осадков. Последующие естественные составляющие, соответствующие которым собственные числа совсем малы, описывают более мелкомасштабные особенности поля осадков.

Надежный расчет первых естественных составляющих был обеспечен разделением всего имеющегося архива данных наблюдений на три равные части, каждая из которых содержала примерно, три зимних сезона. Бее статистические характеристики, включая естественные составляющие и их собственные числа, были рассчитаны по каждой из трех выборок и затем сравнены между собой. Было показано, что различия в форме первых естественных составляющих и их собственных числах от выборки к выборке очень малы, что доказывает их статистическую устойчивость. 

На основе факта превышения на порядок первого собственного числа над остальными сделан вывод, что хорошее представление о поле осадков Западной Грузии может быть получено уже при учете только одной первой естественной составляющей.

Расчеты показали, что существуют хотя и небольшие, но устойчивые корреляционные связи между коэффициентом разложения поля осадков по первой естественной составляющей и характеристиками термобарических полей - геопотенциала, температуры и дефицита точки росы на уровнях 850,700 и 500 гПа. Эти связи положены в основу метода статистического прогноза поля осадков, который излагается в следующей главе диссертации.

В третьей главе изложены основные положения гидродинамико-статистического метода предвычисления сумм осадков на основе использования гидродинамических краткосрочных прогнозов геопотенциала, температуры и влажности воздуха в сочетании с использованием статистических диагностических связей этих полей с полем осадков. При этом для увеличения тесноты статистических связей был использован их расчет отдельно для каждого типа синоптических процессов. Оказалось, что теснота статистических связей действительно заметно возрастает при использовании типизации синоптических процессов. Поэтому для окончательной схемы предвычисления поля осадков в диссертации рекомендуется регрессия с учетом типов процессов.

В конце данной главы исследуется возможность предсказывания значительных сумм осадков.

Рассмотрены статистические диагностические связи меридиального градиента геопотенциала в средней и нижней тропосфере с выпадением значительных осадков ( 30мм/12 час) на территории Западной Грузии. Показано, что при превышении разности между пунктами Самсун и Туапсе 5 гпт.Дкм на уровне 500 гПа и при условии западного западного типа синоптического процесса вероятность выпадения значительных осадков достигает 50 о. При всех других типах синоптических процессов разница значений геопотенциала в указанных пунктах менее 5 гпт.дкм. указывает практически достоверно на невозможность выпадения значительных осадков.

В заключении кратко излагаются основные результаты диссертации.

Данная диссертационная работа выполнялась в рамках темы 1.09.106 НИР Госкомгидромета СССР в 1979 - 1980 годы.

Автор выражает глубокую признательность своим науч - ІЗ ным руководителям-заведующему отделом климатологии института географии АН ГССР доктору географических наук К.С. Гогишвили и заведующему лабораторией динамико-стохастических методов прогнозов погоды Гидрометцентра СССР кандидату физико-математических наук Д.М. Сонечкину.  

Подобные работы
Симонов А.А.
Методика прогноза поля двухмесячных сумм осадков за январь и февраль на Европейской территории СССР
Осман Ибрагим
Статистический анализ и прогноз главных компонентов полей месячных сумм осадков для Судана
Тимофеева Татьяна Пантелеймоновна
Структура и климатическая изменчивость поля давления над Северным полушарием
Лавриненко Андрей Викторович
Многомерные динамико-стохастические модели и их применение в задачах восстановления и прогноза полей температуры и ветра
Чанга Ладислаус Бенедикт
Долгосрочный прогноз осадков для Танзании физико-статистическим методом
Деркач Дмитрий Васильевич
Исследование изменения и прогноз режима осадков и температуры воздуха в приземном слое атмосферы прибрежной и степной зон Краснодарского края
Литовка Наталья Ивановна
Анализ и прогноз динамики режима осадков и температуры воздуха в приземном слое атмосферы в степной зоне КБР на основе временных рядов
Стерликова Индиана Вячеславовна
Пространственно-временная структура поля иррегулярных геомагнитных пульсаций как отражение магнитосферно-ионосферной связи
Рассказова Надежда Степановна
Пространственно-временная структура полей стока рек Камского и Тобольского бассейнов и ее связь с космо- и геофизическими факторами
Абрамян Татьяна Ованесовна
Лабораторное моделирование эволюции плотностных неоднородностей при формировании тонкой структуры гидрофизических полей океана

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net