Прогноз эволюции слоистообразной облачности на 12 – 18 часов по методу Т.П. Поповой

 

 

 Метод основан на учете связи эволюции облачности в слое 1-2, 2-4 или 4-6 км со значениями адвективных изменений температуры  и дефицита точки росы  на уровнях 850, 700 или 500 мбар. В зависимости от сочетаний значений этих параметров (, ) возможны [3] три соответствующие  им разделимые области. Для I-й области значений (,) в 87% случаев облачность не образуется или размывается, для II-й области – образование и размывание облачности равновероятно и для III-й – 77% случаев облачность образуется или сохраняется.

Аналитическое решение этой прогностической задачи обеспечивается аппроксимацией разграничительных линий соответствующими алгебраическими выражениями вида  и введением необходимых логических условий. Такой подход и реализован в данной работе, используя для этого представленный в [3] графический способ ее решения.

 

Рис.1 График для прогноза эволюции облачности слоистых форм

 

 

Алгоритм реализации метода.

 

1. Находится разность  между адвективными  и физическими  значениями температуры воздуха на рассматриваемом уровне (850, 700 или 500 мбар)

 

 

 

  2. Находится разность  между адвективным  и физическим  значениями дефицита точки росы на рассматриваемом уровне

 

 

  3. Устанавливается возможность попадания полученной точки     (, ) в область I, используя формулы, определяющие положение этой точки относительно ее границ:

 

Если                              ,

 

 то на рассматриваемом уровне прогнозируется отсутствие или размывание  облачности и дальнейшие расчеты прекращаются.

 

Если                              ,

 

то делается попытка раскрыть неопределенность относительно наличия или отсутствия слоистообразной облачности на рассматриваемом уровне.

4. Устанавливается попадание полученной точки (, ) в область III, используя формулы, определяющие  положение этой  точки относительно ее границ:

 

Если                              ,

 

то рассматриваемая точка принадлежит области Ш и прогнозируется наличие на  рассматриваемом уровне слоистообразной облачности.

 

Если                              ,

 

то образование и размывание облачности на рассматриваемом уровне равновероятно ( это соответствует попаданию точки в область II ).

 

Прогноз высоты нижней границы облачности в часы  наибольшего

развития конвекции

 

 

Существуют несколько различных формул для прогноза высоты нижней границы облаков в часы наибольшего развития конвекции, каждый из которых имеет единственный аргумент (предиктор) – дефицит точки росы  или относительную влажность воздуха у поверхности земли  на момент земли достигает максимального значения.

 

Расчетные формулы

 

1. Вычисляется ожидаемый дефицит точки росы или максимальная температура воздуха у поверхности земли

 

                    ,°С ;

 

2. Вычисляется высота нижней границы облаков по формуле Ферреля

 

                      ,м

 

3. Вычисляется высота нижней границы облаков по формуле Ипполитова

 

                      ,м

 

4. Вычисляется высота нижней границы облаков по формуле Лайхтмана

 

                        , м

 

5. . Вычисляется высота нижней границы облаков по формуле Селезневой

 

                        , м

 

 

Прогноз интенсивности ливневых осадков

по методу А.Ф. Заводченкова

 

Метод основан на использовании в качестве информативных предикторов четырех параметров:

  – температура воздуха на уровне 850 мбар;

 – температура точки росы на уровне 850 мбар;

() – разность между значениями температуры на уровнях 850 и 400 мбар;

 – суммарный дефицит точки росы на уровнях 850, 700, 500 и 400 мбар [10] .

На практике метод реализуется путем использования составной номограммы, выходом в которой является совокупность условий  {}, определяющих интенсивность осадков. В зависимости от сочетаний значений  и  возможно попадание в одну из четырех областей, разделенных дискриминантными линиями и соответствующих: отсутствию осадков, наличию слабого, умеренного или сильного дождя соответственно [10]. Попадание наблюдаемой точки условия (,) в ту или иную из этих областей и определяет формулировку прогноза по осадкам.

Для автоматизированного решения задачи прогноза ливневых осадков в данной работе получены методом аппроксимации номограммы аналитические выражения параметра  и трех дискриминантных линий .

 

Алгоритм реализации метода.

 

1. Находится температура точки росы на уровне 850 мбар

 

                           ,°С

 

2. Находится разность между значениями температуры воздуха на уровнях

850 и 400 мбар

 

                               ,°С

 

3. Вычисляется суммарный дефицит точки росы

 

                             

 

4. Вычисляется значение комплексного параметра  по формуле

 

Эта формула получена путем аппроксимации части номограммы, приведенной в [10], которая выражает  

5.По уравнению дискриминантной функции, описывающей линию разграничения области условий сильного дождя от области условий умеренного дождя, вычисляется пороговое значение суммарного дефицита точки росы

 

,°С

 

6.Если             ,                                                                                                        (1)

 

то в прогнозе указывается сильный дождь и дальнейшие расчеты прекращаются;

 

Если                ,                                                                                                        (2)

 

 то осуществляется переход на проверку возможности умеренного дождя;

7. По уравнению дискриминантной линии, разделяющей область условий умеренного дождя от области условий слабого дождя, вычисляется соответствующее пороговое значение суммарного дефицита точки росы по формуле

 

,°С

Эта формула получена путем аппроксимации указанной дискриминантной линии.

 8. Если           ,                                                                                                        (3)

 

то в прогнозе указывается умеренный дождь и дальнейшие расчеты прекращаются;

 

    Если            ,                                                                                                        (4)

 

то осуществляется переход на проверку возможности умеренного дождя;

 

9. По уравнению дискриминантной линии,  разделяющей область условий слабого дождя от области условий, при которых он невозможен, находится соответствующее ее пороговое значение  по формуле

 

,°С

Эта формула получена путем аппроксимации указанной дискриминантной линии.

        10. Если    ,                                                                                                     (5)

 

то в прогнозе указывается слабый дождь и дальнейшие расчеты прекращаются;

 

Если                ,                                                                                                        (6)

 

 то прогнозируется отсутствие дождя.

 

В формулах (1)-(6) величины А , В, С – переменные, обеспечивающие корректировку метода с учетом местных или сезонных условий. Их значения находится на основе статической обработки результатов прошлых наблюдений.

 

Используемая литература :

1.Методические рекомендации “Прогноз опасных явлений погоды”, Москва, Воениздат, 1988г.,76с., стр.51-52.

5.Отчёт о НИР ”Исследования по математическому и программному обеспечению специализированных вычислителей, предназначенных для решения задач метеорологического обеспечения авиации”, ВВВАИУ, Воронеж 1992 г, стр.60-67.