Прогноз температуры воздуха по методу М.К. Гиляровой для г. Санкт- Петербурга
|
Сокращения 3
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ФАКТОРЫ, ФОРМИРУЮЩИЕ ПРИЗЕМНЫЙ ТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ 7
1.1 Понятие температуры воздуха 7
1.2 Влияние подстилающей поверхности на приземную температуру воздуха 8
1.3 Влияние синоптических условий на температуру воздуха у земли 9
ГЛАВА 2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРИЗЕМНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА
11
2.1 Температура воздуха в прогнозах погоды 11
2.2 Основные методы прогноза температуры воздуха у земли 11
ГЛАВА 3. ПРОГНОЗ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ПО МЕТОДУ
М.К.ГИЛЯРОВОЙ ДЛЯ Г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГА 14
3.1 Краткие физико-географические и климатические особенности г.Санкт-
Петербурга 14
3.2 Систематизация и анализ исходных данных 15
3.2.1 Ход исследуемых температур в зимний период 19
3.2.2 Ход исследуемых температур в весенний период 23
3.2.3 Ход исследуемых температур в летний период 25
3.2.4 Ход исследуемых температур в осенний период 28
3.3 Прогноз температуры по результатам систематизации исходных данных. . 32
3.3.1 Обучающая выборка 32
3.3.2 Контрольная выборка 37
3.3.3 Прогноз по обучающей выборке 39
3.1 Прогноз температуры по методу М.К. Гиляровой 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 45
Приложение А 46
Приложение Б 82
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ФАКТОРЫ, ФОРМИРУЮЩИЕ ПРИЗЕМНЫЙ ТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ 7
1.1 Понятие температуры воздуха 7
1.2 Влияние подстилающей поверхности на приземную температуру воздуха 8
1.3 Влияние синоптических условий на температуру воздуха у земли 9
ГЛАВА 2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРИЗЕМНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА
11
2.1 Температура воздуха в прогнозах погоды 11
2.2 Основные методы прогноза температуры воздуха у земли 11
ГЛАВА 3. ПРОГНОЗ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ПО МЕТОДУ
М.К.ГИЛЯРОВОЙ ДЛЯ Г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГА 14
3.1 Краткие физико-географические и климатические особенности г.Санкт-
Петербурга 14
3.2 Систематизация и анализ исходных данных 15
3.2.1 Ход исследуемых температур в зимний период 19
3.2.2 Ход исследуемых температур в весенний период 23
3.2.3 Ход исследуемых температур в летний период 25
3.2.4 Ход исследуемых температур в осенний период 28
3.3 Прогноз температуры по результатам систематизации исходных данных. . 32
3.3.1 Обучающая выборка 32
3.3.2 Контрольная выборка 37
3.3.3 Прогноз по обучающей выборке 39
3.1 Прогноз температуры по методу М.К. Гиляровой 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 45
Приложение А 46
Приложение Б 82
Температура воздуха - это параметр состояния атмосферы, показывающий степень нагревания воздуха.
Информация о температуре воздуха у земли и её прогноз в настоящее время является востребованной во многих сферах деятельности человека.
Работа транспорта, ЖКХ, сельское хозяйство, энергетический комплекс и многие другие отрасли экономики сильно подвержены влиянию температуры воздуха, особенно экстремальным значениям.
В зимний период значения температуры воздуха наиболее важны для регулирования системы отопления. При понижении температуры воздуха необходимо увеличивать температуру теплоносителя для комфортного нахождения в помещениях.
Также температура воздуха у поверхности земли влияет на потребление электроэнергии, во время активного использования кондиционеров. В особенно жаркие периоды продолжительность использования кондиционеров увеличивается.
Также при повышении температуры длина разбега самолета увеличивается, при понижении - уменьшается.
Большой урон сельскому хозяйству могут оказывать как низкие температуры, так и высокие. Различным видам культур соответствуют различные пределы температур, которые могут быть губительны для растений. Летом, в вегетационный период, понижение температуры до - 5°С сопровождает гибель растений.
Поэтому своевременное предупреждение об ожидающемся температурном режиме поможет предотвратить возможные негативные последствия и минимизировать экономические потери.
В связи с этим очень важно развивать точность прогнозирования температуры воздуха у поверхности земли, а также суточных экстремумов.
К формированию термического режима в каждом конкретном месте приводят ряд факторов синоптического характера и особенности подстилающей поверхности.
В данной работе выявляется связь между суточными экстремумами температуры воздуха у земли и температурой на поверхности 850 гПа и рассматривается возможность прогнозирования приземной минимальной и максимальной температуры воздуха по методу М.К.Гиляровой для г.Санкт- Петербурга, а также производится оценка и сравнение результатов прогнозирования по двум вариантам метода (исходному и полученному в результате систематизации данных).
Цель работы: оценить точность прогнозирования и возможность адаптации метода М.К.Гиляровой для г.Санкт-Петербурга.
Задачи для выполнения поставленной цели:
- подготовить исходные данные для систематизации и анализа;
- рассчитать коэффициент корреляции между суточными экстремумами температуры воздуха у земли и температурой на поверхности 850 гПа;
- оценить точность прогноза суточных экстремумов температуры воздуха у земли по методу М.К.Гиляровой;
- оценить точность прогноза суточных экстремумов температуры воздуха у земли по результатам систематизации и анализа исходных данных;
Для решения поставленных задач использовались различные литературные источники. Кроме этого, были использованы данные ежедневных синоптических и аэрологических наблюдений в г.Санкт-Петербурге за период с 01.01.2018 по 31.12.2021 гг., архив синоптических приземных карт. Всего отобрано данных Тмакс, Тмин, Т-850(00), Т-850(12) -по 1096 каждой.
Работа состоит из введения, трёх разделов, заключения, списка использованных источников, приложения А (исходные данные) и приложения Б (таблицы М.К.Гиляровой).
В первом разделе рассматриваются основные факторы, формирующие термический режим.
Второй раздел посвящён описанию основных методов прогноза приземной температуры воздуха.
Третий раздел включает в себя краткий обзор физико-географических и климатических особенностей г.Санкт-Петербурга, описание исходных данных, результаты их систематизации и анализа, а также оценку точности прогноза суточных экстремумов приземной температуры воздуха по двум вариантам метода М.К.Гиляровой (исходному и полученному в результате систематизации данных).
Информация о температуре воздуха у земли и её прогноз в настоящее время является востребованной во многих сферах деятельности человека.
Работа транспорта, ЖКХ, сельское хозяйство, энергетический комплекс и многие другие отрасли экономики сильно подвержены влиянию температуры воздуха, особенно экстремальным значениям.
В зимний период значения температуры воздуха наиболее важны для регулирования системы отопления. При понижении температуры воздуха необходимо увеличивать температуру теплоносителя для комфортного нахождения в помещениях.
Также температура воздуха у поверхности земли влияет на потребление электроэнергии, во время активного использования кондиционеров. В особенно жаркие периоды продолжительность использования кондиционеров увеличивается.
Также при повышении температуры длина разбега самолета увеличивается, при понижении - уменьшается.
Большой урон сельскому хозяйству могут оказывать как низкие температуры, так и высокие. Различным видам культур соответствуют различные пределы температур, которые могут быть губительны для растений. Летом, в вегетационный период, понижение температуры до - 5°С сопровождает гибель растений.
Поэтому своевременное предупреждение об ожидающемся температурном режиме поможет предотвратить возможные негативные последствия и минимизировать экономические потери.
В связи с этим очень важно развивать точность прогнозирования температуры воздуха у поверхности земли, а также суточных экстремумов.
К формированию термического режима в каждом конкретном месте приводят ряд факторов синоптического характера и особенности подстилающей поверхности.
В данной работе выявляется связь между суточными экстремумами температуры воздуха у земли и температурой на поверхности 850 гПа и рассматривается возможность прогнозирования приземной минимальной и максимальной температуры воздуха по методу М.К.Гиляровой для г.Санкт- Петербурга, а также производится оценка и сравнение результатов прогнозирования по двум вариантам метода (исходному и полученному в результате систематизации данных).
Цель работы: оценить точность прогнозирования и возможность адаптации метода М.К.Гиляровой для г.Санкт-Петербурга.
Задачи для выполнения поставленной цели:
- подготовить исходные данные для систематизации и анализа;
- рассчитать коэффициент корреляции между суточными экстремумами температуры воздуха у земли и температурой на поверхности 850 гПа;
- оценить точность прогноза суточных экстремумов температуры воздуха у земли по методу М.К.Гиляровой;
- оценить точность прогноза суточных экстремумов температуры воздуха у земли по результатам систематизации и анализа исходных данных;
Для решения поставленных задач использовались различные литературные источники. Кроме этого, были использованы данные ежедневных синоптических и аэрологических наблюдений в г.Санкт-Петербурге за период с 01.01.2018 по 31.12.2021 гг., архив синоптических приземных карт. Всего отобрано данных Тмакс, Тмин, Т-850(00), Т-850(12) -по 1096 каждой.
Работа состоит из введения, трёх разделов, заключения, списка использованных источников, приложения А (исходные данные) и приложения Б (таблицы М.К.Гиляровой).
В первом разделе рассматриваются основные факторы, формирующие термический режим.
Второй раздел посвящён описанию основных методов прогноза приземной температуры воздуха.
Третий раздел включает в себя краткий обзор физико-географических и климатических особенностей г.Санкт-Петербурга, описание исходных данных, результаты их систематизации и анализа, а также оценку точности прогноза суточных экстремумов приземной температуры воздуха по двум вариантам метода М.К.Гиляровой (исходному и полученному в результате систематизации данных).
При выполнении работы были выполнены следующие задачи:
- подготовлены исходные данные для систематизации и анализа;
В качестве исходных данных были использованы ежедневные синоптические и аэрологические наблюдения в г. Санкт-Петербурге за 2018-2021 гг., архив синоптических приземных карт. Отбирались данные по температуре на поверхности 850 гПа за два срока зондирования (00 UTC и 12 UTC), данные по максимальной и минимальной температуре воздуха и количеству облачности в часы экстремумов.
- рассчитаны коэффициенты корреляции между суточными экстремумами температуры воздуха у земли и на поверхности 850 гПа.
Можно сделать вывод, что связь между исследуемыми температурами хорошо прослеживается в исследуемый период, что подтверждают результаты расчётов.
Значения коэффициента корреляции минимальны в ноябре и декабре, по шкале Чаддока это означает, что связь между температурой у поверхности земли и температурой на изобарической поверхности 850 гПа слабая. В сентябре коэффициент корреляции для экстремумов максимальный (для минимальной температуры составил 0,88, для максимальной - 0,89), что говорит о высокой связи.
- оценена точность прогноза суточных экстремумов температуры воздуха у земли по методу М.К.Гиляровой.
Из анализа полученных в ходе работы результатов можно сделать вывод, что оправдываемость прогноза Тмакс в июле и в октябре равна 40,94 %, что является наибольшим значением рассматриваемого периода. Оправдываемость прогноза Тмин наибольшая в октябре и составляет 38,71%. В январе оправдываемость исследуемых температур наиболее низкая, для Тмин равна 3,23%, для Тмакс - 25,81%.
- оценена точность прогноза суточных экстремумов температуры воздуха у земли по результатам систематизации и анализа исходных данных.
Наибольшая оправдываемость Тмакс наблюдалась в январе и составила 77,42%, а для Тмин в октябре - 70,97%. Наименьшие показатели
оправдываемости прогноза исследуемых температур наблюдаются в июле, для Тмакс это значение равно 38,71%, а для Тмин - 48,39%.
Полученные в результате работы выводы могут трактоваться как первый шаг к адаптации метода М.К.Гиляровой для условий г.Санкт-Петербурга и использоваться для дальнейшего развития методов прогноза суточных экстремумов по температуре воздуха на поверхности 850 гПа, принимая во внимание особенности термического режима мегаполиса, развивая точность прогноза за счёт увеличения рядов обучающей выборки, оптимизации прогностических градаций, учёта состояния подстилающей поверхности, направления ветра и вертикального профиля температуры.
- подготовлены исходные данные для систематизации и анализа;
В качестве исходных данных были использованы ежедневные синоптические и аэрологические наблюдения в г. Санкт-Петербурге за 2018-2021 гг., архив синоптических приземных карт. Отбирались данные по температуре на поверхности 850 гПа за два срока зондирования (00 UTC и 12 UTC), данные по максимальной и минимальной температуре воздуха и количеству облачности в часы экстремумов.
- рассчитаны коэффициенты корреляции между суточными экстремумами температуры воздуха у земли и на поверхности 850 гПа.
Можно сделать вывод, что связь между исследуемыми температурами хорошо прослеживается в исследуемый период, что подтверждают результаты расчётов.
Значения коэффициента корреляции минимальны в ноябре и декабре, по шкале Чаддока это означает, что связь между температурой у поверхности земли и температурой на изобарической поверхности 850 гПа слабая. В сентябре коэффициент корреляции для экстремумов максимальный (для минимальной температуры составил 0,88, для максимальной - 0,89), что говорит о высокой связи.
- оценена точность прогноза суточных экстремумов температуры воздуха у земли по методу М.К.Гиляровой.
Из анализа полученных в ходе работы результатов можно сделать вывод, что оправдываемость прогноза Тмакс в июле и в октябре равна 40,94 %, что является наибольшим значением рассматриваемого периода. Оправдываемость прогноза Тмин наибольшая в октябре и составляет 38,71%. В январе оправдываемость исследуемых температур наиболее низкая, для Тмин равна 3,23%, для Тмакс - 25,81%.
- оценена точность прогноза суточных экстремумов температуры воздуха у земли по результатам систематизации и анализа исходных данных.
Наибольшая оправдываемость Тмакс наблюдалась в январе и составила 77,42%, а для Тмин в октябре - 70,97%. Наименьшие показатели
оправдываемости прогноза исследуемых температур наблюдаются в июле, для Тмакс это значение равно 38,71%, а для Тмин - 48,39%.
Полученные в результате работы выводы могут трактоваться как первый шаг к адаптации метода М.К.Гиляровой для условий г.Санкт-Петербурга и использоваться для дальнейшего развития методов прогноза суточных экстремумов по температуре воздуха на поверхности 850 гПа, принимая во внимание особенности термического режима мегаполиса, развивая точность прогноза за счёт увеличения рядов обучающей выборки, оптимизации прогностических градаций, учёта состояния подстилающей поверхности, направления ветра и вертикального профиля температуры.
Подобные работы
- Исследование связи между температурой воздуха у земли и на поверхности 850 гПа для г.Ноябрьска
Бакалаврская работа, география. Язык работы: Русский. Цена: 4600 р. Год сдачи: 2021