ВЫЯВЛЕНИЕ ОЧАГОВ ЛОКАЛИЗАЦИИ ОПАСНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ ЮГА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
|
ВВЕДЕНИЕ 2
1. Климатическая обработка данных 5
1.1 Метеорологические ряды как основа базы данных в мировой сети 7
1.2 Проблемы сбора и обработки первичных телеграмм с наземных
метеостанций 13
1.3 Проблемы подготовки метеорологических данных к расчетам,
сложность формирования выборки 16
2. Эмпирическое исследование скорости ветра на юге Западной Сибири, число дней со скоростью ветра, равно или превышающей заданное значение .. 18
2.1 Экстремальные случаи скорости ветра на юге Западной Сибири 25
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 39
ПРИЛОЖЕНИЕ А 41
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 44
ПРИЛОЖЕНИЕ В 53
1. Климатическая обработка данных 5
1.1 Метеорологические ряды как основа базы данных в мировой сети 7
1.2 Проблемы сбора и обработки первичных телеграмм с наземных
метеостанций 13
1.3 Проблемы подготовки метеорологических данных к расчетам,
сложность формирования выборки 16
2. Эмпирическое исследование скорости ветра на юге Западной Сибири, число дней со скоростью ветра, равно или превышающей заданное значение .. 18
2.1 Экстремальные случаи скорости ветра на юге Западной Сибири 25
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 39
ПРИЛОЖЕНИЕ А 41
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 44
ПРИЛОЖЕНИЕ В 53
В настоящее время выявление очагов локализации опасных метеорологических явлений является одной из самых важных аспектов специалистов метеослужб, как по всей России, так и в отдельных административных регионах. В Сибири сосредоточено самое большое количество метеорологических станций в виду обширности территории. Так, взятая для исследования южная часть Западной Сибири, состоит из пяти областей, также туда входит самое большое болото - Васюганское, считающееся природным заповедником.
И для успешности любых научных проектов необходимо понимать, с какими проблемами может столкнуться специалист в области метеорологии. Основой эмпирических исследований выступают климатические данные, и теоретическая часть дипломной работы автора посвящена рассмотрению различных проблем, связанных с метеорологическими рядами, сбором и обработкой первичных телеграмм с наземных метеостанций, подготовкой метеорологических данных к непосредственным расчетам и сложностью формирования выборки, использование языка программирования и приложений статистической направленности .
В эмпирической части диплома рассматривается одно из важных метеорологических характеристик, являющееся опасным явлением и входящее в комплексные неблагоприятные явления - «сильный ветер». Влияние подстилающей поверхности в приземном слое велико, а юг Западной Сибири представляет собой сложный и разнообразный рельеф, способствующий развитию неблагоприятных условий. Автор выбрав за объект исследования «сильный ветер», исследовательский проект с целью проанализировать и обобщить данные сильного ветра за 2015-2020 гг., сравнить фактические значения с многолетними данными, разбор трех примеров сильного ветра.
в каких областях исследуемой территории метеорологические станции и прилегающие к ним участки подвержены большему влиянию подстилающей поверхности.
Цель данного исследования: обобщить за 2015-2020 гг. случаи сильного ветра, получить суммарное по территориям на юге Западной Сибири число дней с сильным ветром; проанализировать экстремальные значения ветра; отобразить на карте станции, где был зафиксирован ветер более 15 м/с.
Объектом исследования: ОЯ «Сильный ветер» на метеостанциях на юге Западной Сибири
Предмет исследования: анализ и обработка климатических данных по пяти регионам на юге Западной Сибири.
В соответствии с целью были сформулированы следующие задачи:
1. Из базы данных штормов WAREP составить таблицу с явлением «сильный ветер» по 134 станциям юга Западной Сибири за 2015-2020 года;
2. Сделать анализ числа дней с сильным ветром по градациям, суммируя по пяти административным областям;
3. Искусственно создать область Васюганского болота, методом отбора прилегающих метеостанций, так же сделать анализ числа дней с сильным ветром;
4. Найти и проанализировать случаи экстремальных скоростей, отобразить ситуацию картографическим способом.
Методы исследования:
Анализ литературы, описательная и сравнительная статистика, обобщение сведений, программирование, первичная обработка данных с последующим структурированием, анализ карт, графиков и таблиц.
Методики исследования:
1. Первичная и статистическая обработка базы данных WAREP осуществлялась с помощью Microsoft Excel, Access, SQLite.
2. Для картографической модуляции участков со станциями была создана программа на языке C# - «Weather journal»
И для успешности любых научных проектов необходимо понимать, с какими проблемами может столкнуться специалист в области метеорологии. Основой эмпирических исследований выступают климатические данные, и теоретическая часть дипломной работы автора посвящена рассмотрению различных проблем, связанных с метеорологическими рядами, сбором и обработкой первичных телеграмм с наземных метеостанций, подготовкой метеорологических данных к непосредственным расчетам и сложностью формирования выборки, использование языка программирования и приложений статистической направленности .
В эмпирической части диплома рассматривается одно из важных метеорологических характеристик, являющееся опасным явлением и входящее в комплексные неблагоприятные явления - «сильный ветер». Влияние подстилающей поверхности в приземном слое велико, а юг Западной Сибири представляет собой сложный и разнообразный рельеф, способствующий развитию неблагоприятных условий. Автор выбрав за объект исследования «сильный ветер», исследовательский проект с целью проанализировать и обобщить данные сильного ветра за 2015-2020 гг., сравнить фактические значения с многолетними данными, разбор трех примеров сильного ветра.
в каких областях исследуемой территории метеорологические станции и прилегающие к ним участки подвержены большему влиянию подстилающей поверхности.
Цель данного исследования: обобщить за 2015-2020 гг. случаи сильного ветра, получить суммарное по территориям на юге Западной Сибири число дней с сильным ветром; проанализировать экстремальные значения ветра; отобразить на карте станции, где был зафиксирован ветер более 15 м/с.
Объектом исследования: ОЯ «Сильный ветер» на метеостанциях на юге Западной Сибири
Предмет исследования: анализ и обработка климатических данных по пяти регионам на юге Западной Сибири.
В соответствии с целью были сформулированы следующие задачи:
1. Из базы данных штормов WAREP составить таблицу с явлением «сильный ветер» по 134 станциям юга Западной Сибири за 2015-2020 года;
2. Сделать анализ числа дней с сильным ветром по градациям, суммируя по пяти административным областям;
3. Искусственно создать область Васюганского болота, методом отбора прилегающих метеостанций, так же сделать анализ числа дней с сильным ветром;
4. Найти и проанализировать случаи экстремальных скоростей, отобразить ситуацию картографическим способом.
Методы исследования:
Анализ литературы, описательная и сравнительная статистика, обобщение сведений, программирование, первичная обработка данных с последующим структурированием, анализ карт, графиков и таблиц.
Методики исследования:
1. Первичная и статистическая обработка базы данных WAREP осуществлялась с помощью Microsoft Excel, Access, SQLite.
2. Для картографической модуляции участков со станциями была создана программа на языке C# - «Weather journal»
По итогам проделанной работы в соответствии с поставленными задачами нами был проведен анализ баз данных WAREP штормовых телеграмм по «сильному ветру», проанализированы доклады и диссертации отечественных работ по той же тематике, а также получены результаты эмпирического исследования.
Выводы по теоретической части:
Можно сказать, что перед тем, как приступить к практическим исследованиям, научный сотрудник вынужден тратить большой отрезок времени на подготовку, формирование и ранжирование необходимого массива данных, даже в условии автоматизированного обеспечения. И только когда генеральная совокупность собрана под нужды исследователя, можно приступать к эмпирическим расчетам, а следом к анализу полученных результатов.
Автор работы столкнулся с такими сложностями как: устаревший формат и версия документов, плохое качество и невозможность коррекции, брак и дубликаты при раскодировании баз данных WAREP, и более того, было принято решение создать вспомогательное ПО на языке C# Windows Form, с помощью которого подготовлены картографические макеты с точками метеостанций, где отмечены скорость и направление сильного ветра, в частности «экстремальные» случаи в период 2015-2020 годов.
Выводы по эмпирической части:
По результатам проведения сравнительного анализа всех станций по югу Западной Сибири со скоростью ветра более 15 м/с выявили, что за 5 лет не появилось «обновленных» станций, то есть, если сравнивать с многолетними показателями, превышения скорости ветра не фиксировалось.
КМЯ по своим параметрам не достигали критериев ОЯ, но, вероятней всего, затрудняли хозяйственную деятельность регионов. Эти 5 лет оказались довольно классическими по развитию. Зимний период начинался, как и положено, с ноября-декабря, когда идет установление Сибирского максимума над регионами, с последующим его развитием. Либо же активный переход на зиму начинался с октября месяца, как это показано на графиках по всем регионам за 2015 год, что обусловлено барическими перестройками системы. Зимний период 2020 года показывает большие значения по числу дней с явлением, указывающий на затяжные заморозки, которые отодвинули переход к лету к концу мая, сгладив температурный режим. В остальных случая летний переход совпадает во всех регионах, который начинается с конца апреля, начала мая. Переход к середине лета в 2015, 2016, 2017 и 2020 годах не сопровождался большим количеством явлений с ветром, поэтому можно судить о устоявшейся жаркой погоде, без обильных осадков.
Рассмотрев три примера ветра более 15 м/с, можно судить о влиянии подстилающей поверхности на ветер. Сам ветер у поверхности Земли из-за силы трения движется в сторону низкого давления. Благодаря силе трения скорость действительного ветра несколько меньше скорости градиентного ветра, однако, практически приравнивается к барическому градиенту. Выше уровня трения ветер близится к градиентному. Над морем и крупными водоемами сила трения меньше, чем над сушей, поэтому направление и скорость его всегда ближе к градиентному ветру, чем над сушей; над равнинной местностью действительный ветер ближе к градиентному, чем на холмистой.
Станции, на которых хотя бы раз фиксировался ветер более 15 м/с, расположены рядом с крупными и мелкими реками, близи озер и искусственных водоемов (водохранилище), некоторые расположены в болотах и низменностях, в горной и холмистой местности.
Выводы по теоретической части:
Можно сказать, что перед тем, как приступить к практическим исследованиям, научный сотрудник вынужден тратить большой отрезок времени на подготовку, формирование и ранжирование необходимого массива данных, даже в условии автоматизированного обеспечения. И только когда генеральная совокупность собрана под нужды исследователя, можно приступать к эмпирическим расчетам, а следом к анализу полученных результатов.
Автор работы столкнулся с такими сложностями как: устаревший формат и версия документов, плохое качество и невозможность коррекции, брак и дубликаты при раскодировании баз данных WAREP, и более того, было принято решение создать вспомогательное ПО на языке C# Windows Form, с помощью которого подготовлены картографические макеты с точками метеостанций, где отмечены скорость и направление сильного ветра, в частности «экстремальные» случаи в период 2015-2020 годов.
Выводы по эмпирической части:
По результатам проведения сравнительного анализа всех станций по югу Западной Сибири со скоростью ветра более 15 м/с выявили, что за 5 лет не появилось «обновленных» станций, то есть, если сравнивать с многолетними показателями, превышения скорости ветра не фиксировалось.
КМЯ по своим параметрам не достигали критериев ОЯ, но, вероятней всего, затрудняли хозяйственную деятельность регионов. Эти 5 лет оказались довольно классическими по развитию. Зимний период начинался, как и положено, с ноября-декабря, когда идет установление Сибирского максимума над регионами, с последующим его развитием. Либо же активный переход на зиму начинался с октября месяца, как это показано на графиках по всем регионам за 2015 год, что обусловлено барическими перестройками системы. Зимний период 2020 года показывает большие значения по числу дней с явлением, указывающий на затяжные заморозки, которые отодвинули переход к лету к концу мая, сгладив температурный режим. В остальных случая летний переход совпадает во всех регионах, который начинается с конца апреля, начала мая. Переход к середине лета в 2015, 2016, 2017 и 2020 годах не сопровождался большим количеством явлений с ветром, поэтому можно судить о устоявшейся жаркой погоде, без обильных осадков.
Рассмотрев три примера ветра более 15 м/с, можно судить о влиянии подстилающей поверхности на ветер. Сам ветер у поверхности Земли из-за силы трения движется в сторону низкого давления. Благодаря силе трения скорость действительного ветра несколько меньше скорости градиентного ветра, однако, практически приравнивается к барическому градиенту. Выше уровня трения ветер близится к градиентному. Над морем и крупными водоемами сила трения меньше, чем над сушей, поэтому направление и скорость его всегда ближе к градиентному ветру, чем над сушей; над равнинной местностью действительный ветер ближе к градиентному, чем на холмистой.
Станции, на которых хотя бы раз фиксировался ветер более 15 м/с, расположены рядом с крупными и мелкими реками, близи озер и искусственных водоемов (водохранилище), некоторые расположены в болотах и низменностях, в горной и холмистой местности.