Способ составления краткосрочного прогноза оптической погоды Советский патент 1993 года по МПК G01W1/10 

Изобретение относится к метеорологии и может быть использовано на аэрологических станциях, в прогностических центрах и при планировании режимов работы аппаратуры по исследованию атмосферы как информационно-динамического канала распространения оптических волн.

Известны способы составления краткосрочных прогнозов погоды, основанные на детерминированных моделях атмосферы или моделях со случайными воздействиями, содержащих уравнения гидротермодинамики в форме уравнений Эйлера, Навье-Сто- кса, или интегродифференциальные уравнения в частных производных. Решение этих уравнений связано с существенны- ми затратами машинного времени

высокопроизводительных ЭВМ. Несмотря на это, формируемый по результатам решения этих уравнений прогноз обладает низкой точностью, так как его вероятность и вероятности иных возможных исходов априорно неизвестны.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявленному изобретению является способ, по которому составление краткосрочного прогноза погоды производится путем проведения текущих метрологических измерений, определения по этим измерениям аналога в ряду многолетних климатических данных и построения на основе выбранного аналога прогноза погоды. В качестве метрологических измерений исполь ч| Ю

ел

4 О

зуют данные аэрологического зондирования трех сроков наблюдений, а аналог определяют в виде синоптического процесса четырех дней. Недостатком прототипа является низкая точность прогноза, так как он не позволяет определять все возможные исходы состояния атмосферы на прогнозируемый период и их вероятности.

Целью изобретения является повышение точности прогноза.

Данная цель достигается тем, что проводят предварительное метеонаблюдения, составляют банк данных, проводят метеонаблюдения в начальный момент времени, предшествующий моменту прогноза и обрабатывают результаты наблюдений с учетом информации банка данных.

В отличие от прототипа, при проведении предварительных метеонаблюдений в начальный момент времени производят определение совокупностей форм облачности с учетом видов конвективной облачности и форм облаков на трех ярусах. При составлении банка данных определяют вероятности перехода каждой из совокупностей форм облачности в другие совокупности. При обработке результатов наблюдений учитывают вероятности перехода совокупности форм облачности соответствующей совокупности, определенной в начальный момент времени, в другие совокупности. Для определения вероятности появления той или иной совокупности форм облачности решают систему дифференциальных уравнений вида

Pl+C21Aj|P (1)

i(1,2..., I, с) I j

AJJ- вероятность перехода из i-ой совокупности в j-ую совокупность (из банка данных). В качестве начальных условий полагают

Ре 1; Pi . (2)

I - совокупность форм облачности, наблюдаемая в начальный момент времени;

PI - вероятности совокупностей форм облачности.

Интегрированием системы уравнений (1) на заданное время прогноза находятся искомые вероятности Pj(tn). Таким образом определяются возможные исходы состояний атмосферы k С. i на прогнозируемый период tn. их вероятности Pk(tn).

На фиг.1 приведена модель облачной атмосферы, характерная для центральных

районов европейской части СССР. На фиг.2,3.4,5 - примеры составления банка данных в виде размеченных графов состояний.

Способ реализуется следующим образом.

При проведении метеорологических измерений по оптическому режиму атмосферу можно разделить на два четко различимых

0 состояния: облачное и безоблачное. При этом выбирают модель трехярусного построения облачности В особую группу выделяются облака конвективного развития. Известно, что наиболее существенное

5 влияние на оптический режим оказывает временная изменчивость форм облачности. Данные о временной изменчивости форм облачности могут быть взяты из таблиц ТМ- 1, содержащих статистику многолетних на0 блюдений над облачными покровами, проводящихся сетью метеостанций Госком- гидромета. При реализации заявленного способа выполняются следующие действия, Заранее, по имеющимся данным метеоро5 логических наблюдений производится разбиение всех возможных состояний с учетом выбранной модели атмосферы на совокупности и составление банка данных, Так, на- пример, на фиг.2,3,4,5 приведены

0 результаты разбиений на совокупности форм облачности наблюдений Ростовского гидрометцентра для сезонов весна, лето,осень, зима за период 1978 - 1982 г. Результаты приведены в виде размеченных

5 графов состояний. Количество совокупностей форм облачности, которые были получены после обработки при составлении банка данных было больше, чем, представлено графами, например, для весны оно рав0 но 22. Однако, часть из них настолько маловероятна, что без особого ущерба для точности они могут быть опущены. Каждое состояние графов характеризуется двоичным пятизначным кодом, вероятностью и

5 средним временем непрерывного существования. Наличие 1 в соответствующих разрядах пятизначного двоичного кода соответствует наличию в наблюдаемой совокупности той или иной формы облачности.

0 Значения, проставленные у стрелок, указывающих направление переходов характеризуют их интенсивности. Для каждого из представленных графов может быть записана система дифференциальных уравнений

5 вида (1). Путем проведения текущих метеорологических наблюдений и сопоставления результатов наблюдений с параметрами совокупностей форм облачности определяют аналог текущего состояния атмосферы. Интегрированием системы дифференциальных уравнений (1) с начальными условиями (2), где Ре вероятность текущей совокупности форм облачности определяют вероятности наблюдения различных совокупностей форм облачности на заданный момент времени tn.

В отличие от аналогов и прототипа предложенный способ обеспечивает более высокую точность прогноза, так как позволяет определять априорно вероятности наблюдения всех совокупностей форм облачности в заданный момент времени.

Использование: метеорология, на аэрологических станциях в прогностических центрах, при планировании режимов работы аппаратуры по исследованию атмосферы. Сущность изобретения: по результатам предварительных метеонаблюдений, при которых определяют совокупность форм облачности с учетом конвективной облачности и форм облаков на трех ярусах, составляют банк данных с определением вероятностей перехода каждой из совокупностей форм облачности в другие совокупности. После проведения метеонаблюдений в начальный момент времени выбирают из банка данных совокупность форм облачности, соответствующую совокупности, определенной в начальный момент времени, и учитывают вероятности перехода выбранной совокуп- ности форм облачности в другие совокупно- ; 3 сти. 6 ил.7 ел С

Формула изобретения

Способ составления краткосрочного прогноза оптической погоды, включающий проведение предварительных метеонаблюдений, составление банка данных, проведение метеонаблюдений в начальный момент времени, предшествующий моменту прогноза и обработку результатов наблюдений с учетом информации банка данных, отличающийся тем. что, с целью повышения точности, при проведении предварительных метеонаблюдений и метеонаблюдений

в начальный момент времени производят определение совокупностей форм облачности с учетом видов конвективной облачности и форм облаков на трех ярусах, при составлении банка данных определяют вероятности перехода каждой из совокупностей форм облачности в другие совокупности, а при обработке результатов наблюдений учитывают вероятности перехода совокупности форм облачности соответствующей совокупности, определенной в начальный момент времени, в другие совокупности.

Фиг.1

Фиг. 6