Модели оценки теплового состояния местности как предпосылка прогнозирования засух на юге России Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ МЕСТНОСТИ КАК ПРЕДПОСЫЛКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗАСУХ НА ЮГЕ РОССИИ

О.К. Рычко, профессор, д.г.н., профессор, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж

Тепловое состояние (ТС) - тепловые ресурсы (ТР) и теплообеспеченность (ТО) - местности предопределяет, при прочих равных условиях, термическую составляющую засух, как опасных природных процессов (ОПП) метеорологического характера. В связи с чем, вне зависимости от типа местности, необходима оценка территориальной и внутрисезонной изменчивости её ТС, как предпосылка прогнозирования метеорологических ОПП. Поэтому, главным направлением данного исследования явилась разработка моделей оценки фактических и ожидаемых значений ТР и ТО заданных ландшафтов.

В основу полученных методов определения ТР и ТО положены тесные связи между уже сложившимися геофизическим - термическими условиями формирования ТС, характеризуемыми прогностическими признаками (предикторами) и последующим их внутрисезонным распределением (предиктантами), то есть между исходным и будущим состоянием заданных термических элементов [1-2].

Анализ существующих способов и расчетных зависимостей по определению основных термических факторов, влияющих на ТР и ТО ландшафтов, показывает, что в качестве ведущего расчетного элемента, потенциально пригодного для прогнозирования засух, возможно использование температуры воздуха - Т (ввиду ее тесных связей с основными геофизическими параметрами местности, предопределяющими её ТС - суммарной, прямой и отражённой радиацией, радиационным балансом, - обусловливающими как саму температуру, так и основные метеорологические факторы формирования ТР и ТО), как результирующую притока-оттока тепловой энергии в геосистеме и интегральный показатель её ТС, ТР и ТО.

В разработанной группе моделей оценок ТР и ТО значения заданных факторов и показателей, в зависимости от степени нелинейности обусловливающих их процессов, определяются для установленных фактических и прогностических периодов по уравнениям типа:

1) у = апхп + ап - 1хп - 1 + .... + а1х + ао 2) у = ах 3) у = хп 4) у = к / х, 5) (у - Ь)3 = х + а, ' ' '

где у - искомые значения оцениваемого или прогнозируемого элемента (предиктанта), к примеру, тепловые ресурсы; х - исходное значение - предиктор, к примеру, даты устойчивого перехода температуры воздуха через заданный предел весной - Д.

С учетом вышеизложенного, нами, для оценки ТС ландшафтов (через суммы активных температур воздуха) различных внутригодовых периодов, за главный предиктор принята дата устойчивого перехода среднесуточной температуры воздуха через 5 0С весной (Д5), имеющая тесные связи с суммами тепловых ресурсов, накопленными за различные по продолжительности

внутрисезонные периоды.

В соответствии с вышеозначенной моделью ТР и ТО местности оцениваются по фактическим суммам активных температур воздуха за конкретные подекадные или другие периоды. Полученные модели позволяют, с заблаговременностью от одного до шести месяцев, оценивать ожидаемые значения тепловых ресурсов в пределах заданных ландшафтов за установленные внутригодовые периоды.

Оценка ТО осуществляется по оперативным данным гидрометеостанции или любого пункта наблюдений, репрезентативного для территории, по которой производится предвычисление.

Схема перспективной оценки ТР имеет вид:

Д5 ^ ТР (6)

где Д5 - дата устойчивого перехода среднесуточной температуры воздуха через 5 0С весной, отсчитываемая от 1 января; ТР - сумма тепловых ресурсов ландшафта за вычисляемый период.

Вычисление тепловых ресурсов местности, за различные от Д5 подекадно нарастающие периоды, производится по Д5 и по уравнениям аналогичным 1) - 5).

Последовательность выполнения оценок тепловых ресурсов ландшафта следующая:

- определяется дата устойчивого перехода температуры воздуха через 5 0С весной Д5 - наблюдение или прогноз;

- по Д5 вычисляются подекадно нарастающие суммы тепловых ресурсов за расчетный период - ТР - по уравнениям типа 1) - 5).

Значения тепловых ресурсов за более короткие, чем от Д5 подекадные периоды определяются по уравнениям вида:

ТР = ТР2 - ТР! (7)

где ТР - значение заданного фактора за искомый период; ТР2 - значение фактора на последующий срок; ТР1 - то же на предыдущий срок.

С помощью предлагаемых моделей оценки ТР и ТО определялись их ожидаемые значения в оперативных метеорологических условиях со средней оправдываемостью для тепловых ресурсов, составляющей 82 %.

Для повышения точности и достоверности результатов оценок, ожидаемых значений указанных элементов разработана система моделей уточнения (корректировки) прогностических данных.

Корректировка прогнозов ТР и ТО производится с помощью уточняющих коэффициентов, усовершенствованных методов и зависимостей или по результатам фактических наблюдений.

Так уточнение прогнозов тепловых ресурсов для смежных декад производится по коэффициентам (Т') (табл.). К примеру, известно значение тепловых ресурсов местности для третьей декады, начиная от Д5, равное 125 °С, тогда тепловые ресурсы четвертой декады от Д5, с учетом корректировки, будут равны:

125 * 1,14 = 142 (°С) и т.д.

Разработанные модели корректировки позволяют повысить оправдываемость спрогнозированных значений тепловых ресурсов, в среднем, на

Таблица

Значения корректировочных коэффициентов (Т') декадных величин __тепловых ресурсов ландшафта_

Значения коэффициента Номер декады от Д5

1 2 3 4 5 6 7

Т' 1,40 1,23 1,19 1,14 1,10 1,09 1,07

Значения коэффициента Номер декады от Д5

8 9 10 11 12 13 14

Т' 1,05 1,05 1,04 1,04 1,01 1,98 1,96

Значения коэффициента Номер декады от Д5

15 16 17 18 19 20

Т' 0,93 0,90 0,89 0,88 0,86 0,79

Предлагаемая система моделей обладает высокой степенью новизны и универсальности вследствие комплексности, несложности, требуемой заблаговременности и точности выявленных прогностических зависимостей и расчетных схем, что предполагает их широкое применение конкретными государственными, коллективными или частными потребителями, в первую очередь, для прогнозирования сроков наступления и продолжительности засух в южных регионах РФ.

Список использованной литературы

1. Рычко О.К. Методологические модели мониторинга агрометеорологических условий и агроклиматических ресурсов в аридных сельскохозяйственных ландшафтах / О.К. Рычко. - Оренбург: Изд-во ОГПУ, 2009. - 196 с.

2. Рычко О.К. Базовые методологические принципы и технологические требования к формированию региональной системы географического мониторинга / О.К. Рычко. - Вестник Воронежского гос. ун-та, сер.: География, Геоэкология, № 3, 2015. - С. 28-32.