ВВЕДЕНИЕ 3
1 Измерение скорости и направления ветра на высотах с 5
помощью радиозонда
2 Описание модели ветра и её возможностей 10
3. База экспериментальных и модельных данных 15
3.1 Подготовка базы экспериментальных данных 15
3.1.1 Приведение экспериментальных данных высотных профилей 16 направления и скорости ветра к формату модельных данных
3.2. Подготовка базы модельных данных 18
3.3 Осреднение высотных профилей направления и скорости ветра 21 по модельным расчетам и по экспериментальным данным.
4 Оценка ошибок модельных расчетов направления и скорости ветра 26 на основе экспериментальных данных
Заключение 47
Список используемых источников 49
Актуальность: Международная модель горизонтального ветра (HWM) используется для исследования закономерностей атмосферы, также для расчета траектории падения отделяемых частей ракетоносителей и более точного определения их места падения, а в случае его аварии для определения направления распространения токсичного облака, для определения направления распространения и размеров загрязнения в случае выбросов промышленных предприятий в городах, исследования распространения акустических волн от различных источников в атмосфере. В этой связи актуально оценить ее работоспособность.
Цель исследования: Оценка работоспособности модели ветра HorizontalWindModel 2014 на основе экспериментальных данных: 2014 и HWM 1993для станции города
Задачи исследования: скорости и направления ветра января, апреля, июля и октября 2021 года;
- Сформировать базу данных индексов солнечной (F10.7) и геомагнитной активности (Ар) за каждый день выбранных месяцев в 2021 году в Йокиойнене;
- Сформировать базу данных модельных высотных профилей скорости и направления ветра по моделям ветра HWM-14 uHWM-93 для станции Йокиойнен за каждый день января, апреля, июля и октября 2021 года;
- Сформировать базу данных осредненных за месяц высотных модельных и измеренных профилей скорости и направления ветра для данной станции и выбранных месяцев;
- Провести совместный анализ измеренных и модельных профилей скорости и направления ветра: рассчитать ошибки модельных расчетов, выявить закономерности изменения ошибок;
- Провести совместный анализ моделей HWM -14 и HWM-93 с использованием данных измерений: исследовать результативность современной модификации модели HWM -14
Выпускная квалификационная работа бакалавра состоит из введения, четырёх глав и заключения.
В первой главе описано измерение скорости и направления ветра с помощью радиозонда, местоположение аэрологической станции Йокиойнен, а также путь к получению данных о скорости и направлении ветра в различное время с сайта Вайоминг.
Во второй главе кратко описаны горизонтальные модели ветра, а также указаны новшества модели HWM -14.
В третьей главе описано составление измеренных и модельных баз данных, приведение измеренных баз данных к единому формату (узлы в м/с и неравномерный шаг в шаг величиной 1 км), а также как объясняется процесс осреднения.
В четвертой главе описан принцип расчета ошибок и анализ полученных осредненных высотных измеренных профилей направления и скорости ветра для станции Йокиойнен за январь, апрель, июль и октябрь 2021 года.
1. Сформирована база экспериментальных данных высотных профилей направления и скорости ветра для территории города Йокиойнен за каждый день января, апреля, июля и октября 2021 года за 12 часов мирового времени (UTC), всего 492 профиля. При помощи специализированных компьютерных программ на языке РОКТКАЫиолученная база данных была приведена к единой системе измерений (м/с). Это было сделано для того, чтобы появилась возможность их сопоставления и анализа;
2. Сформирована база данных индексов солнечной (F10.7) и геомагнитной активности (Ар) за каждый день выбранных месяцев в всего 8 файлов;
3. Сформирована база модельных данных высотных профилей направления и скорости ветра для территории города Йокиойнен за каждый день января, апреля, июля и октября 2021 года за 12 часов мирового времени (UTC), всего 984 профиля;
4. Показано, что, за исключением осеннего сезона, модель HWM93 более адекватно описывает реальные высотные профили скорости ветра для высот тропосферы и может быть использована для исследования данной области в указанные сезоны, при этом для данных месяцев минимальная ошибка расчета высотных профилей скорости ветра не превышает 12%. Средние ошибки модельных расчетов ( модельHWM93) по высотному профилю (в области тропосферы) для января, апреля и июля составили: 0,53 м/с; -0,44 м/с и -0,49 м/с, соответственно.
5. Получено, что для октября месяца более адекватны измеренному профилю модельные расчеты, выполненные по модифицированной модели горизонтального ветра HWM14 также для области тропосферы. Средняя ошибка модельных расчетов (модель HWM14) по высотному профилю в области тропосферы составила: -0,22 м/с.
6. Высотные профили направления ветра, рассчитанные по обеим модели, не адекватно отражает реальную картину на всем высотном промежутке и модели не могут быть использованы для расчета данного параметра.
