СРАВНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА ПО ДАННЫМ ГА3ОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
|
АННОТАЦИЯ 3
Введение 4
1 Температура и относительная влажность воздуха 5
1.1 Температура воздуха 5
1.1.1 Методы измерения температуры воздуха 5
1.2 Влажность воздуха 6
1.2.1 Характеристики влажности воздуха 7
1.2.2 Методы измерения относительной влажности воздуха 9
2. Материалы и методы исследования 10
2.1 Приборы 10
2.1.1 Атмосферно-почвенный измерительный комплекс 10
2.1.2 Измерение температуры и относительной влажности воздуха
на метеостанциях 12
2.2 Материалы исследования 12
2.3 Характеристика территории и описание метеостанции 13
2.3.1 Метеорологическая станция Тунка 13
2.3.1.1 Описание окрестностей станции 13
2.3.1.2 Климат Тункинской котловины 14
2.3.2 Метеорологическая станция Баргузинский заповедник 15
2.3.1.1 Описание окрестностей станции 15
2.3.1.2 Климат Баргузинского заповедника 16
2.3.3 Метеорологическая станция Бакчар 17
2.3.1.1 Описание окрестностей станции 17
2.3.1.2 Климат Бакчарского района 18
2.4 Методы исследования 18
3 Результаты исследования 22
3.1 Проверка соответствия рядов нормальному распределению 22
3.2 Корреляционный анализ данных 24
3.2.1 Корреляционный анализ температуры 24
3.2.2 Корреляционный анализ влажности воздуха 24
3.3 Анализ соответствия разных сроков 25
3.3.1 Анализ данных температуры воздуха за разные сроки АПИК 25
3.3.2 Анализ данных относительной влажности воздуха за разные сроки АПИК 29
3.3.3 Вывод о соответствии данных 31
3.4 Анализ зависимости отклонений от температуры 32
3.4.1 Анализ зависимости отклонений температуры воздуха от измеряемой темпера¬
туры 32
3.4.2 Анализ зависимости отклонений влажности воздуха от температуры
в момент измерений 33
3.5 Коррекция данных измерения АПИК с помощью регрессионных уравнений 34
3.5.1 Введение регрессионных уравнений для данных температуры воздуха 3 5
3.5.2 Введение регрессионных уравнений для данных относительной влажности 36
Заключение 38
Список использованных источников и литературы 40
Приложение А Отклонения температуры воздуха на разных температурных интервалах 43 Приложение Б Отклонения относительной влажности воздуха на разных температурных ин¬тервалах 463.4 Анализ зависимости отклонений от температуры 32
3.4.1 Анализ зависимости отклонений температуры воздуха от измеряемой темпера¬
туры 32
3.4.2 Анализ зависимости отклонений влажности воздуха от температуры
в момент измерений 33
3.5 Коррекция данных измерения АПИК с помощью регрессионных уравнений 34
3.5.1 Введение регрессионных уравнений для данных температуры воздуха 3 5
3.5.2 Введение регрессионных уравнений для данных относительной влажности 36
Заключение 38
Список использованных источников и литературы 40
Приложение А Отклонения температуры воздуха на разных температурных интервалах 43 Приложение Б Отклонения относительной влажности воздуха на разных температурных ин¬тервалах
Введение 4
1 Температура и относительная влажность воздуха 5
1.1 Температура воздуха 5
1.1.1 Методы измерения температуры воздуха 5
1.2 Влажность воздуха 6
1.2.1 Характеристики влажности воздуха 7
1.2.2 Методы измерения относительной влажности воздуха 9
2. Материалы и методы исследования 10
2.1 Приборы 10
2.1.1 Атмосферно-почвенный измерительный комплекс 10
2.1.2 Измерение температуры и относительной влажности воздуха
на метеостанциях 12
2.2 Материалы исследования 12
2.3 Характеристика территории и описание метеостанции 13
2.3.1 Метеорологическая станция Тунка 13
2.3.1.1 Описание окрестностей станции 13
2.3.1.2 Климат Тункинской котловины 14
2.3.2 Метеорологическая станция Баргузинский заповедник 15
2.3.1.1 Описание окрестностей станции 15
2.3.1.2 Климат Баргузинского заповедника 16
2.3.3 Метеорологическая станция Бакчар 17
2.3.1.1 Описание окрестностей станции 17
2.3.1.2 Климат Бакчарского района 18
2.4 Методы исследования 18
3 Результаты исследования 22
3.1 Проверка соответствия рядов нормальному распределению 22
3.2 Корреляционный анализ данных 24
3.2.1 Корреляционный анализ температуры 24
3.2.2 Корреляционный анализ влажности воздуха 24
3.3 Анализ соответствия разных сроков 25
3.3.1 Анализ данных температуры воздуха за разные сроки АПИК 25
3.3.2 Анализ данных относительной влажности воздуха за разные сроки АПИК 29
3.3.3 Вывод о соответствии данных 31
3.4 Анализ зависимости отклонений от температуры 32
3.4.1 Анализ зависимости отклонений температуры воздуха от измеряемой темпера¬
туры 32
3.4.2 Анализ зависимости отклонений влажности воздуха от температуры
в момент измерений 33
3.5 Коррекция данных измерения АПИК с помощью регрессионных уравнений 34
3.5.1 Введение регрессионных уравнений для данных температуры воздуха 3 5
3.5.2 Введение регрессионных уравнений для данных относительной влажности 36
Заключение 38
Список использованных источников и литературы 40
Приложение А Отклонения температуры воздуха на разных температурных интервалах 43 Приложение Б Отклонения относительной влажности воздуха на разных температурных ин¬тервалах 463.4 Анализ зависимости отклонений от температуры 32
3.4.1 Анализ зависимости отклонений температуры воздуха от измеряемой темпера¬
туры 32
3.4.2 Анализ зависимости отклонений влажности воздуха от температуры
в момент измерений 33
3.5 Коррекция данных измерения АПИК с помощью регрессионных уравнений 34
3.5.1 Введение регрессионных уравнений для данных температуры воздуха 3 5
3.5.2 Введение регрессионных уравнений для данных относительной влажности 36
Заключение 38
Список использованных источников и литературы 40
Приложение А Отклонения температуры воздуха на разных температурных интервалах 43 Приложение Б Отклонения относительной влажности воздуха на разных температурных ин¬тервалах
В метеорологии и климатологии очень важную роль играют данные наблюдения, их наличие и правильность. Измерения даже одной и той же физической величины проводятся разными методами и разным оборудованием. Их выбор обусловлен многими причинами: в каких условиях проводятся измерения, какая точность измерений необходима и др.
С течением времени появляется новое оборудование и улучшается уже существующее. Возникает вопрос об использовании новых технологий в условиях, в которых ранее было невозможно проводить измерения с нужной точностью.
Но каждое оборудование нуждается в оценке правильности измерений. Помимо лабораторных тестов, важно протестировать работу оборудования в реальных условиях.
Целью данной работы было сравнение данных температуры и относительной влажности воздуха, полученных с помощью автоматических комплексов (используется атмосфернопочвенный измерительный комплекс - АПИК) и данных, полученных на трёх метеорологических станциях, входящих в систему Росгидромета. Для достижения цели решались следующие задачи:
1. Систематизировать данные.
2. Проверить ряды на нормальность.
3. Рассчитать коэффициенты корреляции между рядами
4. Рассчитать разности между данными температуры и относительной влажности воздуха, измеренными на метеостанции и с помощью АПИК.
5. Рассчитать статистические характеристики для отклонений на разных температурных интервалах.
6. Получить регрессионные уравнения для разных температурных промежутков. Использовать эти уравнения при расчёте температуры и влажности по данным АПИК для уменьшения отклонений данных измерений АПИК от данных стандартных метеорологических приборов.
Результаты данного научного исследования опубликованы в пяти работах.
С течением времени появляется новое оборудование и улучшается уже существующее. Возникает вопрос об использовании новых технологий в условиях, в которых ранее было невозможно проводить измерения с нужной точностью.
Но каждое оборудование нуждается в оценке правильности измерений. Помимо лабораторных тестов, важно протестировать работу оборудования в реальных условиях.
Целью данной работы было сравнение данных температуры и относительной влажности воздуха, полученных с помощью автоматических комплексов (используется атмосфернопочвенный измерительный комплекс - АПИК) и данных, полученных на трёх метеорологических станциях, входящих в систему Росгидромета. Для достижения цели решались следующие задачи:
1. Систематизировать данные.
2. Проверить ряды на нормальность.
3. Рассчитать коэффициенты корреляции между рядами
4. Рассчитать разности между данными температуры и относительной влажности воздуха, измеренными на метеостанции и с помощью АПИК.
5. Рассчитать статистические характеристики для отклонений на разных температурных интервалах.
6. Получить регрессионные уравнения для разных температурных промежутков. Использовать эти уравнения при расчёте температуры и влажности по данным АПИК для уменьшения отклонений данных измерений АПИК от данных стандартных метеорологических приборов.
Результаты данного научного исследования опубликованы в пяти работах.
В данной работе сравнивались данные измерений температуры и относительной влажности воздуха на трёх метеорологических стациях. Проанализированы срочные и средние суточные значения характеристик, полученные при использовании стандартных метеорологических приборов и Атмосферно-почвенного измерительного комплекса. Были получены следующие результаты:
1. Наименьшие различия между данными автоматического комплекса и данными метеостанции наблюдаются при измерениях АПИК за 30 и за 20 минут до окончания срока на метеостанции. Этот вывод был получен при анализе срочных и средних суточных данных.
2. Получено, что в пределах +1°C оказалось в среднем 83% отклонений между срочными данными АПИК и метеостанции, а в пределах +0,5° C средних суточных данных находятся 91-94% отклонений. Анализируя отклонения срочной относительной влажности было рассчитано: в пределы +10%, составляющих ошибку гигрометра, попадают 71-89% отклонений. Что касается отклонений средних суточных значений относительной влажности, в пределах +10% находится 96% от всех отклонений (по наблюдениям на метеостанции Тун- ка).
3. При анализе зависимости отклонений данных температуры воздуха от температурного интервала, было получено, что минимальные различия срочных данных при температуре ниже 0° C, а средних суточных при температуре выше 0° C.
4. Анализ зависимости отклонений данных относительной влажности от температуры показал разные результаты на разных станциях: в Тунке отклонения ниже при температуре ниже нуля, а в Баргузинском заповеднике при температуре выше нуля.
5. Для подробного исследования зависимости отклонений от температуры были рассчитаны статистические характеристики для данных в разных температурных интервалах, но другой зависимости, которая бы не отражалась в предыдущих пунктах, не обнаружилось.
6. Для уменьшения отклонений между данными были получены уравнения регрессии для разных температурных промежутков. Эти уравнения были использованы при расчёте температуры и влажности по данным АПИК.
7. Анализ отклонений данных измерений стандартных метеорологических приборов от данных АПИК, скорректированных с помощью регрессионных уравнений показал, что коррекция, предложенная в работе, позволяет «приблизить» данные измерений Атмосферно-почвенного измерительного комплекса к данным измерений стандартных метеорологических приборов, установленных на метеорологических станциях сети Росгидромет. Что в свою очередь дает возможность сравнения полученных результатов, при условии установки АПИК в районах, где метеорологические станции отсутствуют.
Результаты данного научного исследования опубликованы в следующих работах:
1. Куракова П.С., Воропай Н.Н. Сравнение температуры воздуха по данным разных измерительных приборов // Двенадцатое Сибирское совещание и школа молодых ученых по климато-экологическому мониторингу: Тезисы докладов российской конференции / Под ред. М. В. Кабанова. - Томск: ИМКЭС СО РАН, 2017. - С. 217-218.
2. Куракова П.С., Воропай Н.Н. Сравнительный анализ данных измерений влажности воздуха атмосферно-почвенным измерительным комплексом и измерений на метеорологической станции // Международная конференция и школа молодых ученых по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды «ENVI- ROMIS-2018. - Томск: Изд-во Томского ЦНТИ, 2018. - С.417-420.
3. Куракова П. С., Воропай Н. Н. Сравнительный анализ данных измерения температуры воздуха психрометрическим термометром и атмосферно-почвенным измерительным комплексом // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Современные тенденции и перспективы развития гидрометеорологии в России». - Иркутск, 2018. - С.570-573.
4. Киселев М.В., Воропай Н.Н., Дюкарев Е.А., Кураков С.А., Куракова П.С., Макеев Е.А. Автоматические метеорологические измерительные комплексы для микроклиматического мониторинга // Тезисы Международной географической конференции «Экономический коридор «Китай-Монголия-Россия»: географические и экологические факторы и возможности территориального развития». - Издательство: Институт географии им. В.Б. Сочавы Сибирского отделения Российской академии наук (Иркутск), 2018. - С.81-82.
5. Kiselev M V, Voropay N N, Dyukarev E A, Kurakov S A, Kurakova P S, Makeev E A Automatic meteorological measuring systems for microclimate monitoring // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 190 (2018) 012031 doi :10.1088/1755-1315/190/1/012031
1. Наименьшие различия между данными автоматического комплекса и данными метеостанции наблюдаются при измерениях АПИК за 30 и за 20 минут до окончания срока на метеостанции. Этот вывод был получен при анализе срочных и средних суточных данных.
2. Получено, что в пределах +1°C оказалось в среднем 83% отклонений между срочными данными АПИК и метеостанции, а в пределах +0,5° C средних суточных данных находятся 91-94% отклонений. Анализируя отклонения срочной относительной влажности было рассчитано: в пределы +10%, составляющих ошибку гигрометра, попадают 71-89% отклонений. Что касается отклонений средних суточных значений относительной влажности, в пределах +10% находится 96% от всех отклонений (по наблюдениям на метеостанции Тун- ка).
3. При анализе зависимости отклонений данных температуры воздуха от температурного интервала, было получено, что минимальные различия срочных данных при температуре ниже 0° C, а средних суточных при температуре выше 0° C.
4. Анализ зависимости отклонений данных относительной влажности от температуры показал разные результаты на разных станциях: в Тунке отклонения ниже при температуре ниже нуля, а в Баргузинском заповеднике при температуре выше нуля.
5. Для подробного исследования зависимости отклонений от температуры были рассчитаны статистические характеристики для данных в разных температурных интервалах, но другой зависимости, которая бы не отражалась в предыдущих пунктах, не обнаружилось.
6. Для уменьшения отклонений между данными были получены уравнения регрессии для разных температурных промежутков. Эти уравнения были использованы при расчёте температуры и влажности по данным АПИК.
7. Анализ отклонений данных измерений стандартных метеорологических приборов от данных АПИК, скорректированных с помощью регрессионных уравнений показал, что коррекция, предложенная в работе, позволяет «приблизить» данные измерений Атмосферно-почвенного измерительного комплекса к данным измерений стандартных метеорологических приборов, установленных на метеорологических станциях сети Росгидромет. Что в свою очередь дает возможность сравнения полученных результатов, при условии установки АПИК в районах, где метеорологические станции отсутствуют.
Результаты данного научного исследования опубликованы в следующих работах:
1. Куракова П.С., Воропай Н.Н. Сравнение температуры воздуха по данным разных измерительных приборов // Двенадцатое Сибирское совещание и школа молодых ученых по климато-экологическому мониторингу: Тезисы докладов российской конференции / Под ред. М. В. Кабанова. - Томск: ИМКЭС СО РАН, 2017. - С. 217-218.
2. Куракова П.С., Воропай Н.Н. Сравнительный анализ данных измерений влажности воздуха атмосферно-почвенным измерительным комплексом и измерений на метеорологической станции // Международная конференция и школа молодых ученых по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды «ENVI- ROMIS-2018. - Томск: Изд-во Томского ЦНТИ, 2018. - С.417-420.
3. Куракова П. С., Воропай Н. Н. Сравнительный анализ данных измерения температуры воздуха психрометрическим термометром и атмосферно-почвенным измерительным комплексом // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Современные тенденции и перспективы развития гидрометеорологии в России». - Иркутск, 2018. - С.570-573.
4. Киселев М.В., Воропай Н.Н., Дюкарев Е.А., Кураков С.А., Куракова П.С., Макеев Е.А. Автоматические метеорологические измерительные комплексы для микроклиматического мониторинга // Тезисы Международной географической конференции «Экономический коридор «Китай-Монголия-Россия»: географические и экологические факторы и возможности территориального развития». - Издательство: Институт географии им. В.Б. Сочавы Сибирского отделения Российской академии наук (Иркутск), 2018. - С.81-82.
5. Kiselev M V, Voropay N N, Dyukarev E A, Kurakov S A, Kurakova P S, Makeev E A Automatic meteorological measuring systems for microclimate monitoring // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 190 (2018) 012031 doi :10.1088/1755-1315/190/1/012031
