Наклонная дальность видимости в сложных метеорологических условиях (стр. 3 )

Пространственно-временные характеристики зон со сложными метеорологическими условиями (СМУ) соответствуют масштабам мезомасштабных атмосферных процессов и зависят от синоптической ситуации, времени года и суток:

- весна, осень, зима – мезомасштаб a (от 200 км. до 2000 км.);

- лето – мезомасштаб b (от 20 км. до 200 км.);

- лето и осень – мезомасштаб g (от 2,0 км. до 20 км.).

На пространственную изменчивость ВНГО и МДВ оказывают влияние рельеф местности, характер подстилающей поверхности. Существующие способы расчета и прогноза ВНГО и МДВ не учитывают этого влияния.

Для определения влияния рельефа местности, характера подстилающей поверхности на ВНГО и МДВ были получены уравнения регрессии:

H =a0+a1 h ум +a2 T + a3 Td + a4 ff (1)

S0 =b0+b1 h ум +b2 H + b3 T + b4 Td + b5 ff (2)

где: H – ВНГО, м; S0 – МДВ, м; h ум – значение превышения местности над уровнем моря, м; T – температура воздуха, ºС; Td – точка росы, ºС; ff – скорость ветра, м/с.

Перечень предикторов сформирован на основе физических процессов, влияющих на ВНГО и МДВ.

Уравнения регрессии (1), (2) позволяют рассчитывать значения ВНГО и МДВ в зависимости от высоты рельефа местности над уровнем моря.

Достоверность полученных уравнений расчета ВНГО и МДВ проведена по критериям успешности (R – коэффициент корреляции между рассчитанными и фактическими значениями; σ – средняя квадратическая ошибка расчета, м; η – средняя абсолютная ошибка расчета, м) и в сравнении с другими уже существующими методиками (таблицы 5, 6). Позволяет сделать вывод о возможности использования полученных регрессионных уравнений для расчета ВНГО и МДВ.

Таблица 5 - Критерии успешности (R, σ, η) расчета ВНГО с учетом высоты рельефа местности над уровнем моря в типовых синоптических ситуациях циклона при наличии леса и водных объектов (зимний период)

Син ситуация	По разработанной методике	Число случаев в выборке
R	σ, м	η, м	Обучающая	Контрольная
Тыл Zn	0,85	59,6	47,1	224	112
Перед. часть Zn	0,75	86,2	77,3	262	131
Теплый сектор Zn	0,81	64,3	52,5	278	139
Центр Zn	0,82	64,8	52,9	282	141

Таблица 6 - Критерии успешности (R, σ, η) расчета МДВ с учетом высоты рельефа местности над уровнем моря в типовых синоптических ситуациях циклона при наличии леса и водных объектов (зимний период)

Син ситуация	По разработанной методике	Число случаев в выборке
R	σ, м	η, м	Обучающая	Контрольная
Тыл Zn	0,89	351,3	279,1	224	112
Перед. часть Zn	0,73	1105,4	880,3	262	131
Теплый сектор Zn	0,85	471,4	391,5	278	139
Центр Zn	0,86	391,4	312,1	282	141

В случае отсутствия данных наземных наблюдений расчет изменений (уменьшения или увеличения) ВНГО и МДВ производится в зависимости от относительного превышения (понижения) рельефа местности в различных типовых синоптических ситуациях циклона по данным аэродрома (пункта) вылета:

ΔH = ± c ∆h, (3)

ΔS0 = ± d ∆h, (4)

где: ∆h – относительное превышение (понижение) рельефа местности, м; ΔH– изменение (уменьшение или увеличение) ВНГО, м; ΔS0– изменение (уменьшение или увеличение) МДВ, м; c, d – коэффициенты (знак «–» - относительное превышение, «+» - относительное понижение рельефа местности).

Результаты расчетов по формулам (3), (4) в качестве примера представлены на рисунках 5, 6.

Максимальные изменения ВНГО и МДВ наблюдаются в передней части циклона, что объясняется влиянием теплого фронта и сходимостью потоков перед линией теплого фронта. Наименьшая изменчивость наблюдается в тыловой части, что объясняется затоком холодного воздуха с запада и с северо-запада.

Достоверность полученных уравнений расчета ΔВНГО и ΔМДВ, проведенная по критериям успешности (таблицы 8, 9), позволяет сделать вывод о возможности использования полученных регрессионных уравнений для расчета изменения ВНГО и МДВ в зависимости от относительного превышения рельефа местности в радиусе до 150 км от исходной станции (пункта вылета).

ΔH, м   2   1   4   3   ΔВНГО, м   1 – тыл циклона; 2 – передняя часть циклона; 3 – теплый сектор циклона; 4 – центр циклона Рисунок 5 - Зависимость изменения (уменьшения) высоты нижней границы облаков (ΔВНГО) от относительного превышения рельефа местности (ΔH) в типовых синоптических ситуациях циклона для зимнего периода при наличии леса и водных объектов

ΔH, м   3   1   4   2   Δ МДВ, м   1 – тыл циклона; 2 – передняя часть циклона; 3 – теплый сектор циклона; 4 – центр циклона Рисунок 6 - Зависимость изменения (уменьшения) метеорологической дальности видимости (ΔМДВ) от относительного превышения рельефа местности (ΔH) в различных типовых синоптических ситуациях циклона для зимнего периода при наличии леса и водных объектов

Таблица 8 - Критерии успешности (R, σ, η) расчета изменения ВНГО с учетом относительного превышения рельефа местности в типовых синоптических ситуациях циклона при наличии леса и водных объектов (зимний период)

Син. ситуация	В радиусе =50 км	В радиусе =100 км	В радиусе =150 км
R	ΔH   σ, м	η, м	R	σ, м	η, м	R	σ, м	η, м
Тыл Zn	0,83	10,6	8,4	0,74	15,8	12,1	0,68	21,5	17,4
Перед. часть Zn	0,79	15,4	12,5	0,66	25,1	19,6	0,62	32,4	26,3
Тепл. сектор Zn	0,85	8,2	6,2	0,77	12,2	9,8	0,64	15,6	12,6
Центр Zn	0,85	8,3	6,3	0,77	12,1	9,7	0,63	15,2	12,4

Таблица 9 - Критерии успешности (R, σ, η) расчета изменения МДВ с учетом относительного превышения рельефа местности в типовых синоптических ситуациях циклона при наличии леса и водных объектов (зимний период)

Син. ситуация	В радиусе =50 км	В радиусе =100 км	В радиусе =150 км
R	σ, м	η, м	R	σ, м	η, м	R	σ, м	η, м
Тыл Zn	0,84	102,4	82,3	0,73	172,1	138,3	0,65	230,4	184,6
Перед. часть Zn	0,77	160,6	129,1	0,63	300,8	241,2	0,59	330,4	264,3
Тепл. сектор Zn	0,88	95,3	76,6	0,75	131,4	105,8	0,61	180,3	144,3
Центр Zn	0,88	95,1	76,2	0,75	131,1	105,2	0,60	180,3	144,3

Временная изменчивость ВНГО (ВВ) и МДВ исследована в типовых синоптических ситуациях и различных явлениях погоды по данным 30 мин. инструментальных измерений. В качестве примера характеристики временной изменчивости ВНГО (- среднее значение ВНГО, σ- среднеквадратическое отклонение, сv - -коэффициент вариации) и МДВ (,- среднее значение МДВ, σ- среднеквадратическое отклонение, сv - -коэффициент вариации) в снеге представлены в таблицах 10 и 11.