Введение 2
1 Регион исследования - Вологодская область 5
1.1 Физико-географическое положение 5
1.2 Климатические особенности Вологодской области 7
1.3 Максимальные и минимальныес среднемесячные температуры
Вологодской области в промежутке 1990-2020гг 10
2 Используемые данные 17
3 Методы оценки качества прогнозов 28
3.1 Характеристики, используемые для оценки качества прогнозов 28
3.1.1 Оправдываемость прогноза погоды 29
3.1.2 Абсолютная и относительная погрешность измерения 30
3.1.3 Коэффициент корреляции, дисперсия и коэффициент вариации 31
3.1.4 Матрица сопряженности 31
4 Оценка качества прогноза для г.Вологда 34
4.1 Оценка статистических характеристик прогноза 41
4.2 Оценка прогнозов с использованием матрицы сопряженности 49
Заключение 54
Список использованных источников 56
Прогноз погоды - это физически обоснованное предположение о состоянии погоды через определенный промежут времени в определенном регионе. Существует несколько методов прогнозирования: синоптический метод; численный метод; статистический метод.
Прогнозы погоды делятся на разные типы согласно сроку прогнозирования:
• Наукастинг
• Сверхкраткосрочные
• Краткосрочные
• Среднесрочные
• Долгосрочные
Все прогнозы (температура, осадки, влажность и поле давления (геопотенциала) основаны на законах, описывающих гидродинамические процессы в атмосфере. Гидродинамические законы включают в себя уравнения движения, состояния газов, переноса тепла и влаги, сохранения массы. Решая эти уравнения численными методами для определенного состояния атмосферы, можно получить числовые значения будущих полей давления, температуры, ветра и др. В качестве начальных данных подставляются значения исходного состояния атмосферы. Точность численных прогнозов зависит от развития вычислительной техники.
Синоптический метод прогнозирования основан на анализе карт погоды (синоптических карт). Синоптические карты - это географические карты, на которых с помощью соответствующих символов и цифр отображается состояние погоды. Наблюдая за изменениями состояния атмосферы на обширной территории можно определить вероятные изменения погодных условий в определённом районе, а также узнать возможные изменение величин и сопутствующие им появление атмосферных явлений. Задачей синоптика является рассчет траектории движения частицы воздуха, которая переносит свойства воздушной массы. Синоптический метод позволяет дать достоверный прогноз не более, чем на 1 сутки, для более долгосрочного прогноза используют гидродинамический метод.
Существует большое количество источников, где каждый человек может посмотреть прогноз погоды, но не всегда он является качественным и точным. Именно поэтому статистический анализ - один из самых популярных источников гидрометеорологической информации - поможет понять какому прогнозу можно доверять.
В данной работе исследуется три сайта, дающие синоптический прогноз (Вологодский центр) и гидродинамический прогноз (“Расписание погоды”, Гидрометцентр России). Период исследования - с 30 ноября 2020 года по 29 декабря 2020 года.
Целью работы является проведение статистического анализа прогноза погоды, представленного тремя разными сайтами (Вологодский центр, Расписание погоды, Гидрометцентр России).
В задачи работы входит подготовка базы данных, расчет абсолютной и относительной погрешности, коэффициента корреляции, коэффициента вариации, оправдываемость и построение матрицы сопряженности по минимальной и максимальной температуре.
Список использованной литературы содержит 7 наименований.
В данной работе была подготовлена база данных: гидродинамический (“Расписание погоды”, Гидрометцентр России) и синоптический прогноз (Вологодский центр(ВСГМС)) на период с 30 ноября 2020 года по 29 декабря 2020 года.
По данным максимальной и минимальной температуры посчитаны статистические параметры: абсолютная и относительная погрешность, коэффициент корреляции, коэффициент вариации, критерий Стьюдента, оправдываемость и построены матрицы сопряженности по всем прогнозам.
Повторим все выводы, сделанные при статистической оценке прогнозов:
• Проанализировав результаты прогноза на предмет абсолютной и относительной ошибки, можно сделать вывод о том, что более качественный прогноз дает Вологодский центр (ВСГМС), так как все ошибки находятся в пределах от 0,006 до 0,26 по модулю.
• Рассчитанный коэффициент корреляции больше 0,9 по всем величинам, это значит, что характеристики статистически связаны. Для практической оценки статистической значимости посчитан критерий Стьюдента. При уровне значимости 5% tKp = 0,367, все рассчитанные значения t больше, чем 1кр, а это значит, что полученные коэффициенты корреляции значимы на уровне значимости 5%.
• Самый маленький коэффициент вариации ряда минимальной температуры имеет прогноз Росгидрометцентра, а ряда максимальной температуры прогноз ВСГМС. Самые большие значения коэффициента вариации рядов минимальной и максимальной температуры прогноз UK Met Office. Это говорит о том, что самую маленькую изменчивость в ряде данных имеет прогноз ВСГМС, а самую большую прогноз UK Met Office (сайт “Расписание погоды”).
• Прогноз Гидрометцентра РФ (сайт Метеоинфо) по максимальной и по минимальной температуре не оправдался 18 декабря 2020 года. Прогноз ВСГМС по максимальной температуре прогноз не оправдался 9 декабря 2020 года, а по минимальной температуре 3, 9 и 27 декабря 2020 года. Прогноз UK Met Office (сайт "Расписание погоды") по максимальной температуре прогноз не оправдался 19 декабря 2020 года, а по минимальной 20 декабря 2020 года.
• При анализе синоптических карт за те дни, когда прогноз не оправдался было выявлено, что самые большие ошибки наблюдаются в прогнозах при наличии антициклонов.
• Хуже всего прогноз был дан Вологодским центром (ВСГМС) в интервале от -8°С до -4°С по максимальной температуре, и в интервале от -16°С до -10°С по минимальной температуре. Самый качественный прогноз был у UK Met Office (сайт “Расписание погоды”), так как наибольшая часть прогнозируемых величин совпадает с фактическими значениями.
Исходя из всех вышеперечисленных выводов можно сделать заключительный вывод: прогноз Вологодского центра (ВСГМС) имеет минимальные погрешности и самую маленькую изменчивость, а прогноз UK Met Office (сайт "Расписание погоды") имеет самую высокую оправдываемость. Это значит, что прогнозы сайта "Расписание погоды" подходят для пользователей краткосрочного прогноза, а прогнозы Вологодского центра для среднесрочных и долгосрочных.
