ВВЕДЕНИЕ 1
1. Фронты 3
1.2 Теплые фронты 4
1.3 Холодные фронты 5
1.3.1 Холодный фронт 1 рода 6
1.3.2 Холодный фронт 2 рода 8
1.4 Фронты окклюзии 9
1.5 Опасные явления при холодном фронте 12
2. Холодные фронты: Статистический анализ и характеристики 14
2.1 Климат Санкт-Петербурга 14
2.2 Поиск холодных фронтов на картах приземного анализа 16
2.3 Сбор метеорологических параметров 20
2.4 Анализ данных и построение траекторий 24
2.5 Типичный холодный фронт 32
2.6 Нетипичный холодный фронт 36
3. Введение в LabVIEW 39
3.1 Описание внешнего вида тренажера 40
3.2 Процесс обработки данных в виртуальном приборе 44
3.3 Алгоритм работы с тренажером 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
ЛИТЕРАТУРА 51
«Ничто так не портит прогнозы, как погода.» Крутиер Б. Ю.
Атмосферные фронты являются одним из ключевых элементов погоды, и их динамика и воздействие на окружающую среду требуют более глубокого изучения. Тренажер позволит проводить эксперименты и анализировать разные виды поведения атмосферных фронтов: скорость передвижения, количество осадков, протяженность и влияние на климатические условия.
Актуальность данной работы заключается в том, что тренажеры для мониторинга холодных атмосферных фронтов предоставляют уникальную возможность для научных исследований в области метеорологии. С помощью этого тренажера будущие метеорологи и климатологи могут создавать различные сценарии атмосферных условий, включая холодные атмосферные фронты, и анализировать их воздействие на климатические процессы.
В контексте изменяющегося климата, важно понимать, какие изменения происходят в характере и интенсивности атмосферных фронтов. Тренажер сможет предоставит данные, необходимые для анализа этих изменений и оценить их влияния на местный и глобальный климат.
Главная цель этой работы научить студентов понимать природу холодных фронтов и их характеристики, помочь им улучшить точность прогнозирования погоды.
Задачи данной работы:
• Обнаружить все холодные фронты, проходящие через Санкт- Петербург, за период с 1 января 2023 по 19 декабря 2023 гг.
• Сформировать базу приземных синоптических карт за сроки прохождения фронтов через город.
• Сформировать базу метеорологических данных - температура, атмосферное давление, параметры ветра и осадки - за период прохождения фронтов через город.
• Выполнить статистический анализ данных, оценить динамику, длительность и траектории фронтальных линий, выявить особенности прохождения фронтов, разбить фронты на группы.
• В программной среде LabVIEW разработать виртуальные приборы - термометр, барометр и др., имитирующие наблюдения реальных приборов в заданные периоды прохождения фронтов через город.
Изучение холодных фронтов имеет широкий ряд возможностей в практическом применении. Точное прогнозирование движения и интенсивности фронтов позволяет метеорологам повысить точность прогнозов погоды, что важно для различных отраслей экономики и безопасности населения. Информация о фронтах используется в авиации для обеспечения безопасности полетов, в сельском хозяйстве для защиты урожая, а также в энергетике для прогнозирования потребления энергии.
Холодные фронты могут быть источником опасных погодных явлений. Сильные ветры, связанные с фронтом, способны вызвать шквалы и бури, повредить инфраструктуру и представлять угрозу для безопасности. Интенсивные осадки могут привести к наводнениям, а грозовая активность - к нарушениям в работе электросетей. В редких случаях, при определенных условиях, холодные фронты могут способствовать формированию смерчей.
Кроме влияния на локальную погоду, холодные фронты участвуют в глобальных процессах переноса тепла и влаги. Они влияют на формирование климатических зон и долгосрочные изменения погоды. Изучение этих процессов поможет в понимании климатических изменений и их последствий.
В ходе данной работы были успешно выполнены все поставленные задачи. Были обнаружены и проанализированы 36 холодных фронтов, прошедших через Санкт-Петербург в течение 2023 года. Была создана база синоптических карт и метеорологических данных, позволяющая изучать динамику фронтов. Статистический анализ данных показал, что наиболее часто фронты приходят с западного и северо-западного направлений. Прохождение холодных фронтов сопровождается характерными изменениями метеорологических параметров: падением температуры, повышением давления, смена направления ветра и усилением осадков.
В рамках работы был разработан тренажер для мониторинга холодных фронтов в среде LabVIEW. Тренажер позволяет студентам визуализировать данные, анализировать изменения погоды и прогнозировать последствия прохождения фронтов.
Данная работа вносит вклад в понимание динамики холодных фронтов в Санкт-Петербурге и может быть использована для повышения точности прогнозов погоды. Разработанный тренажер является эффективным инструментом для обучения студентов и может быть использован в учебном процессе по метеорологии и климатологии.
