Аннотация 2
1.Введение 4
2.Основная часть 8
2.1 состояние вопроса 8
2.2 проектный раздел 16
2.3 конструктивно - технологический раздел 24
Заключение 56
Список используемой литературы 62
Приложения 64
Купить

Издавна человеку приходилось сталкиваться с такой задачей как, что-то измерить, объяснить то или иное физическое, или природное явление. Таким образом, очень давно, примерно во времена античной Греции уже зарождалась метрология, наука об измерениях, а также методах и средствах, связанных с получением, обеспечением их единства и достижения точности любых видов измерений. Данная наука имеет колоссальное влияние на жизнь человека. Все начиналось с измерения длины, времени и расстояния, наука развивалась, и со временем находила все больше и больше сфер применения. В середине 20 века разработана и утверждена международная система единиц (СИ). Все страны мира делились опытом в сфере измерений, и к этому моменту в нашем мире почти не осталось чего либо, что человек не мог бы измерить и придать исчислению. Научные достижения в области метрологии позволили сделать окружающий нас мир более безопасным и более предсказуемым, а также помогли контролировать и воздействовать на те или иные параметры, что является очень важным фактором любого производства. Конечно же человек не мог обойти стороной окружающую его природу. Но природа, явление настолько сложное в исчислении, что для ее измерения, она была разбита на огромное количество параметров, которые в свою очередь вместе могли охарактеризовать столь сложное явление. Конечно воздействовать и управлять природой человек ещё не научился (но это не точно), но предсказывать её поведение и изменения получается отлично. Теперь прогнозы погоды везде в телевизоре, в интернете и даже в телефонах. Процесс прогнозирования погодных условий начинается с наблюдения за текущим состоянием атмосферы, благодаря этому мы можем затем прогнозировать изменения погодных условий в ближайшие дни, недели, месяцы и порой даже годы. Очень интересный факт, первый в истории прогноз погоды, был опубликован в английской газете Times 1 августа 1861 года под авторством Роберта Фицроя. Который в дальнейшем покончил жизнь самоубийством из-за неточности своих прогнозов. Многочисленные погодные датчики, размещаются на поверхности Земли, в воздухе, в морях и даже на орбите, которые помогают построить максимально точную картину погодных условий на всей планете. Сбором погодной информации занимаются метеорологические организации, а затем обмениваются ею с метеослужбами по всему миру. [1]
Самые основные погодные параметры: температура, атмосферное давление, влажность, скорость и направление ветра, осадки и их количество. Всё это измеряется наземными метеостанциями. 1670 метеостанций находятся по всей России, а, например, в Китае их больше 53000. Каждую станцию обслуживают специалисты-метеорологи, однако бывают и полностью автоматизированные станции. В США работает целая сеть автоматизированных систем наблюдений (ASOS) за поверхностью. Эти метеостанции располагаются в большинстве аэропортов в стране. Так же существуют погодные радары, позволяющие отслеживать местоположения и перемещение гроз, осадков, града, сильных поток ветра и других опасных явлений в реальном времени. Одним из новшеств является доплеровский радара, он отправляет импульсы радиоволн в атмосферу для сканирования. Метеобуи проводят измерения на воде по всему миру. Они так же измеряют высоту волн. Все измеренные данные после переработки буем транслируются по радио, или передаются другим способ в метеорологические центры для дальнейшего прогнозирования. Пришвартованный буй может измерять температуру воды на глубине до 3 метров. Пространство атмосферы измеряется метеозондами, запущенными в воздух. Таких метеостанций в мире не так много, а точнее около 870. Для измерения погодных условий выше атмосферы используются спутники. У России 4 метеоспутника, два из них геостационарные (постоянно находятся над одной и той же точкой земли). Это нужно для того что бы делать снимки целого полушария планеты. Ещё один удивительный способ предугадать дальнейшее поведение погоды — это рассчитать её. Да-да, рассчитать, как поведёт себя погода можно при помощи математических уравнений, и такая идея была впервые выдвинута в 1922 году Льюисом Фраем Ричардсоном. Однако для столь сложных расчётов в докомпьютерный век понадобилось бы 64 тысячи человек, что бы прогноз был своевременным и точным. В наше время появились суперкомпьютеры с действительно высокой производительностью. Миллионы измеренных метеорологических данных с тех или иных станций, единым потоком поступает в метеорологические центры обработки информации где обрабатывается самой современной компьютерной техникой. Менее мощной техникой пользоваться не получится, иначе прогнозы погоды будут поступать не своевременно. Для примера один из самых мощнейших компьютеров находятся в распоряжении Метеорологического бюро Соединенного Королевства, его название Cray XC400, и он имеет мощность в 7 петафлопс. В общей сложности прогнозирование это самая сложная и самая развитая область метеорологии. Прогнозирование погоды происходит по трем научным методам: синоптический, численный (гидродинамический), статистический. [2]
Рассмотрим традиционный подход прогнозирования - синоптический. Вплоть до 1950 года он был основным. Его суть в том, что строится синоптическая карта отдельно взятого временного периода, с выделением всех происходящих объектов (циклонов, атмосферных фронтов и т.д.) определяемых по погодным условиям. Таким образом, метеорологи строят серию таких карт, и по ним вычисляют эмпирические зависимости и правила. А дальше уже зная направления ветров, циклонов или антициклонов прогнозируется погода. Однако этот метод работает только при краткосрочных прогнозах.
Но были и другие способы, так вот численный (гидродинамический) состоит в том, чтобы преобразовать все происходящее в атмосфере в математическую модель. Данный метод предполагает решения колоссального количества формул гидродинамики и термодинамики в совокупности с основными законами физики. Все это стало возможным с развитием технологий, а именно с появлением ЭВМ, которые могли обрабатывать большое количество переменных, влияющих на погодные условия. [3]
Третий метод, статический, использует уже полученные ранее метеорологические данные. Дело в том, что с годами погодные условия могут повторятся, или как минимум вычислить благоприятные изменения, которые хорошо повлияют на погоду. Правда в таком случае не получится определить погодные условии на каком-то отдельно взятом участке, при использовании этого метода шаг по изучаемой территории крайне велик. Статистический метод имеет большое влияние на долгосрочные прогнозы.
В итоге мы видим большое изобилие высоких технологий, применяемых в данной сфере. Метеорадары, космические метеоспутники, всевозможные датчики и средства измерения, и даже суперкомпьютеры участвуют в нелёгкой задаче по прогнозированию погодных условий. Несомненно, данная сфера продолжит свой рост и развитие, и мы увидим новые системы и принципы обработки, которые предоставят нам более точные и детальные данные о погоде. Кто знает, может быть однажды мы будем знать точный прогноз погоды района или даже улицы, на нужный нам отрезок времени. [4]
Купить