Метеорологический прогноз

Министерство образования РФ Тольяттинский государственный институт сервиса Контрольная работа по дисциплине Экология Тема Метеорологический прогноз Выполнил студент Энз-2 Белов Д.Ю. Проверил преподаватель Шаронова Л.Н. НОВОКУЙБЫШЕВСК 2004 Содержание. Введение 3 Служба погоды 4 Синоптический анализ и прогноз 6 Прогнозирование текущей погоды 9 Долгосрочные прогнозы 10 Предсказание в масштабах от сезона до межгодового 11 Перспективная оценка будущего климата 12 Многоходовая метеоклиматическая программа 13 Заключение 14 Литература 15 Введение. Национальные метеорологические и гидрологические службы выпускают ежегодно десятки миллионов прогнозов погоды.

Огромный опыт вместе с надежным комплектом данных об оценке точности, означает, что во многих случаях неопределенность в прогнозах погоды хорошо известна, а во многих случаях хорошо объяснима.

Так, например, улучшенное предсказание путей движения тропических циклонов позволило сберечь множество жизней во всех бассейнах, находящихся под угрозой этих циклонов. За последние несколько десятилетий благодаря улучшенным средствам наблюдений, возрастающему научному пониманию и более современным и сложным численным моделям, восприятие населением прогнозирования погоды постепенно сменилось от прогнозов, которые сообщество воспринимало таким образом, что они всегда неправильны, на идею о том, что прогнозы, предположительно, правильны.

В самом деле, прогнозы на трое суток для приземного давления настолько же хороши, как прогнозы на сутки, которые выдавались 20 лет назад, что является величайшим научным достижением. Несмотря на эти успехи, в прогнозах еще остается некая неопределенность и стопроцентный успех не будет достигнут никогда в жизни. Изменение атмосферы, а отсюда и погоды, определяют динамические и физические процессы, протекающие в атмосфере, а также взаимодействия с примыкающей средой например, поверхности суши, океана и льда. Научно обоснованные прогнозы погоды возможны лишь в случае, если процессы достаточно понятны, а текущее состояние атмосферы достаточно известно, для подготовки прогнозов будущих состояний.

Прогнозы погоды подготавливаются с использованием в основном систематического подхода, включающегося наблюдения и усвоение данных, процесс понимания, предсказания и распространения, каждой из этих компонент используются достижения науки и техники За последние несколько десятилетий, благодаря значительным достижениям в науке, появились улучшенные и более эффективные методы для проведения наблюдений и своевременного сбора данных от большого ряда источников, включающих радиолокаторы и спутники.

Использование данных этих наблюдений в научно обоснованных методах привело к значительному повышению качества прогнозов погоды, и в результате этого люди во всем мире стали полагаться на прогнозы погоды в качестве ценного вклада во многие процессы принятия решений.

Наиболее емкий сектор потребления специализированной гидрометинформации составляет авиация. Динамично развивается гидрометинформация морских отраслей, увеличиваются объемы обслуживания морских грузовых и пассажирских перевозок. Традиционно большим спросом пользуется гидрометинформация в аграрном секторе и дорожном хозяйстве. Предприятиям агропромышленного комплекса выдается специализированная информация, позволяющая выбрать оптимальные сроки посева и уборки сельскохозяйственных культур, структуру посевных площадей, а также провести ряд других мероприятий, способствующих повышению урожайности.

Гидрометинформация, предоставляемая дорожным службам, обеспечивает оптимальное распределение сил и средств при эксплуатации дорог, способствует снижению аварийности. На основании полученной гидрометинформации, предприятия коммунального хозяйства обеспечивают бесперебойную работу городского транспорта, выбирают наиболее экономичный режим теплоснабжения зданий.

Экспертные оценки показывают, что использование специализированной гидрометинформации при принятии хозяйственных решений позволяют снизить ущербы, связанные с погодными явлениями. Наибольшим спросом пользуются прогнозы погоды на 1-3 суток и первичная информация. Все более востребованной становится климатическая информация. Повышается интерес к информации о загрязнении природной среды и гидрологической информации. Совершенствуются формы и методы предоставления информации потребителям.

Внедряются новые технологии обслуживания потребителей, например, с применением сети Шегпес или через операторов мобильной связи. Служба погоды. Непрерывно происходящие изменения в состоянии погоды связаны в первую очередь с процессами общей циркуляции атмосферы. Смена дня и ночи вносит в погоду достаточно простые и регулярные изменения в виде суточного хода метеорологических элементов или в виде смены бризов и т. п. Но резкие и нерегулярные изменения, гораздо более характерные для погоды, являются результатом смены воздушных масс, прохождения разделяющих их фронтов, перемещения и эволюции циклонов и антициклонов.

В тропиках эти изменения значительно меньше, чем во внутритропических широтах, потому что условия атмосферной циркуляции там более устойчивы и циклоническая деятельность слабее. В связи с такой обусловленностью изменений погоды, в течение последнего столетия возникла так называемая служба погоды. В задачи ее входит своевременная информация населения, административных и хозяйственных организаций о существующих условиях погоды и предсказание условий погоды на будущее время.

Материальная база службы погоды состоит, во-первых, из сети синоптических станций, т. е. метеорологических станций, срочно передающих свои одновременные наблюдения в центры службы погоды. До 1920-х годов почти единственным средством связи при этом служил телеграф в настоящее время основное значение для службы погоды имеет радиосвязь.

С помощью радиосвязи удалось распространить действие службы погоды фактически на весь Земной шар. Однако до сих пор многие районы охвачены ею еще неудовлетворительно, в особенности океанические районы южного полушария. В подавляющем большинстве государств мира существуют центральные, а в больших странах также и областные учреждения службы погоды чаще всего их называют бюро погоды. Небольшие учреждения такого рода существуют также при аэропортах, в морских портах и т. д. Служба погоды России возглавляется Гидрометеорологическим центром России в Москве.

Современные метеорологические технологии, а также исследования и практические методы климатологии включают в свой арсенал обработку спутниковой информации детекция протон-электронных околоземных облаков т.н. солнечного ветра, вызывающего явления северного сияния в полярных широтах оптическое от инфракрасного до ультрафиолетового и широкодиапазонное радиосканирование атмосферы и поверхности Земли, обработку информации от маловысотных до границ стратосферы 50-80 км привязных и дрейфующих радиозондов, оптических и акустических аппаратов на метеошарах и стратостатах, информации от специальных авиасредств бортовая и наземная обработка и одноразовых метеоракет, а также информации от наземных средств оптического, акустического и радионаблюдения.

Наземная сеть метеонаблюдений образована системой национальных и международных метеопостов, оборудованных, в том числе, специальными радиофизическими приборами наблюдения и средствами компьютерной обработки метеоданных.

Основным источником информации о состоянии атмосферы, как и полвека назад, являются наземные синоптические метеостанции их сейчас около 10 000 в мире, 8 500 на Северном полушарии и станции аэрологические 600 и 500, соответственно имеется тенденция к уменьшению. Покрытие данными весьма неоднородно территория Европы, Китая и Сев. Америки в наилучшем положении. 23 земной поверхности составляет океан. Здесь имеется лишь несколько островных станций и кораблей погоды.

Обычные корабли часто измеряют и передают данные о температуре, давлении и ветре. Эта часть наблюдений называется конвенциональными. Наибольший объем наблюдений и, соответственно, большая часть метеоданных и значительная часть долговременных климатических параметров относятся к оперативной характеристике состояния ближней атмосферы температуре, давлению, влажности, градиенту смещения воздушных масс, наличию и динамике турбулентностейвихрей и воздушных неоднородностей-линз. Значительная часть радионаблюдений выполняется в ДВ-УКВ - диапазоне эти наблюдения относятся к локальной оценке влажности в атмосфере, к состоянию облачности по наличию окон в облачных слоях и составу облаков дождь-снег-град, к наблюдениям пылевых и вихревых опасность торнадо концентраций, к динамике смещения воздушных потоков на разных высотах пеленгом радиозондов и наблюдением за дрейфом радио-контрастирующих веществ, специально распыляемых в атмосфере на заданных высотах и т.д. Радиофизические принципы наблюдения перечисленных метеофеноменов основаны на разнице измеримых значений электрической или магнитной проницаемости среды, на изменении уровня калиброванных сигналов в направлении объекта на эффектах прямого отражения, поглощения и вторичного отражения от ионосферы, на измерении собственной электрической активности фон метеорологических неоднородностей, фазовых сдвигов эталонных сигналов при отражении, на использовании допплеровского эффекта и т.п. Штатные наземные метеопосты по необходимости оборудованы радиосредствами в том числе мегаапертурными с большой базой, специализированными антенными антенно-фидерными комплексами для изотропной и направленной детекции сигналов ДВ-УКВ - диапазонов.

В рамках Всемирной службы погоды особое внимание уделяется организации наблюдений с метеорологических спутников.

Данные со спутников NASA позволяют сделать метеорологические прогнозы более точными.

Информация с них будет использоваться для составления трехсуточных прогнозов погоды на прибрежные зоны США с применением синоптических моделей и данных с метеостанций, расположенных в открытом море. Система выдает трехмерную модель состояния поверхности океана с параметрами температуры, солености и течений.

При этом используются данные сенсора Quikscat со спутника NАSА SeaWinds уровень океанских вод с учетом высоты волн а также температура поверхностного слоя океана. В периоды значительного облачного покрытия предусмотрено выполнение аэросъемки с применением различных сенсоров и носителей, которые имеются в распоряжении ВМС США. Полученные таким образом данные используются для создания пространственных синоптических моделей, которые будут применяться для оперативного составления метеосводок и их оперативной корректировки, а также для планирования наблюдений на морских и наземных метеостанциях.

Измеряя с помощью бортовой аппаратуры спутника параметры излучения тепла различных слоев атмосферы, можно получить богатый материал для изучения происходящих в ней процессов.

Кроме того, спутник может служить хорошим средством для сбора информации с наземных метеорологических пунктов, разбросанных по всему земному шару. За время одного оборота вокруг Земли спутник собирает данные, которые в 100 раз превышают информацию, поступающую со всех метеорологических станций, и, кроме того, дает сведения о погоде на той части поверхности земного шара, которая является белым пятном для метеорологов. Качество этих данных в настоящее время уступает аэрологическим данным, однако прогресс в этом направлении имеется.

Поскольку таких данных много, несколько близких наблюдений осредняются в одно. Покрытие спутниковыми данными более однородно. Между ошибками наблюдений с одного участка орбиты имеется сильная коррелляция. Эти наблюдени называются неконвенциональными. Они наиболее важны там, где нет аэрологических станций. Обнаружение тайфунов и ураганов с помощью спутников стало обычным явлением. Так были обнаружены ураганы Бэтси, Эстер, тайфуны Ненси, Памела, которые наносят огромные убытки хозяйству.

Например, ураган Агнес, обрушившийся на восточную часть США 20 23 июня 1972 г унес 118 жизней, а причиненный им материальный ущерб оценивается в три с лишним миллиарда долларов. Объем осадков, выпавших на сушу во время урагана, составил около 100 куб. км. Гидрометцентром России разработана и реализована компьютерная программа на основе глобальной модели атмосферы. Эта модель представляет собой неоднородную сетку со сгущением в нижних слоях, около поверхности земли.

С ее помощью можно рассчитать погоду через промежуток в 6 часов заблаговременность прогнозов от 12 до 240 ч. В параметры модели входят следующие метеорологический элементы давления на уровне моря p0, мбар температура воздуха T,С относительной влажности воздуха R, зональная и меридиональная составляющие скорости ветра V, мс аналог вертикальной скорости гПа12ч среднее количество осадков мм12 ч рис.1

Синоптический анализ и прогноз

Характеризуется облачность плотность, высота и вид снимаются показания... Поскольку эта процедура стандартизирована Всемирной метеорологической ... Без регулярного синоптического обслуживания современная авиация работа... дает лучший результат, чем один из двух названных подходов, зависит не... Эти ограничения, по-видимому, обусловлены особенностями атмосферы и не...

Долгосрочные прогнозы

Долгосрочные прогнозы. Степень точности здесь неизбежно ниже, чем в прогнозах краткосрочных. сохранения знака аномалии погоды на некоторое время вперед, приводили ... Но и на этом пути достижений еще немного. Есть попытки и вычислительных долгосрочных прогнозов на базе уравнений...

Предсказание в масштабах от сезона до межгодового

Это происходит в связи с взаимодействиями между атмосферой, океанами и... Океанские волны и течения являются медленными, по сравнению с их атмос... Основными инструментами для динамического прогнозирования являются сов... Недавно получены обещающие результаты по групповой продукции, при кото... Наличие данных является ограничением, как для статистических моделей, ...

Перспективная оценка будущего климата

Одним из факторов, которые ограничивают уверенность в перспективной оц... Моделирование естественной изменчивости, например, Эль-Ниньо, циркуляц... Физические процессы и обратные механизмы связи, которые не являются ва... Перспективная оценка будущего климата. Понимание основных климатических процессов например, таких как включен...

Многоходовая метеоклиматическая программа

стали повседневной и непредсказуемой опасностью для наиболее плотно за... По мнению специалистов, адаптация общества к новым метеоусловиям произ... На первом этапе должна быть предельно усилена технология сбора и накоп... 3. Эта необходимость особенно резко усиливается для мегаполисов и географ...

Заключение

Заключение.

Успешность метеорологических прогнозов существенно продвинулась с середины ХХ-го столетия.

Это во многом связано с достижениями в вычислительной технике, в наблюдениях и системах телесвязи, а также с развитием моделей численного прогнозирования погоды и связанных с ними методов усвоения данных. Этому во многом способствовали огромный опыт, как прогнозистов, так и лиц, принимающих решения, при подготовке и использовании прогностической продукции. Тем не менее, каждому компоненту в пределах науки и технологии прогнозирования погоды и перспективных оценок присущи свои неопределенности.

Некоторые из них связаны с недостатком полного понимания или наследованного ограничения предсказуемости исключительно сложных процессов. Другие все еще связаны с необходимостью дальнейших достижений в методах наблюдений или в вычислительной технике, или с неадекватным переходом от исследований к оперативным работам. И, наконец, нельзя недооценивать важность надлежащей передачи метеорологических прогнозов хорошо подготовленным пользователям.

Несомненно то, что значительные выгоды будут получены в результате оказания постоянного внимания научным исследованиям и внедрению знаний, полученных от этой работы в практику прогнозирования. Кроме того, признание ограниченности прогнозов погоды и перспективных оценок климата и, когда возможно, оценки степени неопределенности, приведет в конечном итоге к улучшенному использованию прогнозов и другой метеорологической информации лицами, принимающими решения.

Литература

Литература . 1. Г.С.Булдовcкий, Г.К.Веселова.

Технология автоматизированной оценки успешности краткосрочных и среднесрочных прогнозов погоды. Труды Гидрометцентра России, 2000 вып.335 2. В. А. Гордин Математика, компьютер, прогноз погоды Л Гидромтеоиздат, 1991. 3. А. Д. Коваль, Ю. А. Тюрин Космос земле М. Знание 1989г. 4. Розинкина И.А Киктев Д.Б Пономарева Т.Я Рузанова И.В. Оперативный выпуск гидродинамических прогнозов по спектральной глобальной модели Гидрометцентра России. Труды Гидрометцентра России 2000 вып 334. с.52-68. 5. А. Х. Хргиан Очерки развития метеорологии Л Гидрометеоиздат, 1959. 6. Фролов А.В Важник А.И Свиренко П.И Цветков В.И. Глобальная система усвоения данных наблюдений о состоянии атмосферы.

Санкт-Петербург, Гидрометеоиздат, 2000, 188 с. 7. Заявление ВМО о научной основе и об ограничениях для прогнозирования погоды и перспективных оценок климата Комиссия по атмосферным наукам. Тринадцатая сессия. ОСЛО, НОРВЕГИЯ, 12-20 февраля 2002г. КАН-XIIIPINK 8 19.02.2002 г. 8. Приложение проекта AntenNet к задачам метеорологииклиматологии httpantennet.orgmeteoklimat.html.