CC BY
125
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ АВИАЦИЕЙ
В.В. Попов, заместитель начальника кафедры, к.г.н., доцент
ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г.Воронеж
П.А. Тимофеев, начальник центра Главный гидрометеорологический центр МО РФ, г.Москва
Метеорологические подразделения государственной авиации проводят работу по изучению и обобщению авиационно-климатических особенностей района базирования и полетов. Авиационно-климатические описания разрабатываются в метеорологических подразделениях объединений (соединений) по территории базирования, а в метеорологических подразделениях частей - для района аэродрома (полетов) и обновляются с периодичностью не реже, чем раз в пять лет. Авиационно-климатические описания используются: руководящим составом авиационных подразделений - при организации и планировании полетов;
техническим составом - для планирования мероприятий, обеспечивающих эксплуатационную готовность аэродромов и авиационной техники;
летным составом - для ознакомления с особенностями летно-метеорологических условий в различные сезоны;
метеорологами - для учета местных влияний на атмосферные процессы при составлении авиационных прогнозов погоды.
Климатические данные используются и соответствующими специалистами, занимающимися проектированием и строительством аэродромов, проектированием авиационной техники и др.
В авиационно-климатических описаниях помимо физико-географической характеристики района аэродрома, общих черт климата и характера атмосферной циркуляции приводится авиационно-климатическая характеристика по отдельным метеорологическим величинам и погодным комплексам по сезонам и в целом за год - данные по температурно-влажностному, ветровому режиму у земли и на высотах, данные о распределении давления, характеристиках облачности и видимости, а также данные об атмосферных явлениях.
Основными (базовыми) показателями температуры воздуха являются статистические характеристики (среднее, среднее квадратическое отклонение, коэффициент асимметрии, автокорреляционная функция) месячных, суточных, срочных рядов температуры, а также максимальных и
минимальных значений температуры за сутки по рядам данных экстремальных термометров [1].
При климатологической обработке к основным показателям относят также распределение средних суточных температур. При этом часто повторяемость выражается не в процентах или долях единицы, а в виде среднего числа дней.
Указываются также средние и крайние даты перехода средней суточной температуры через заданные пределы, даты первого и последнего мороза и характеристики непрерывной продолжительности температуры выше (ниже) заданных уровней.
Для характеристики многолетнего режима влажности воздуха вычисляются климатические показатели абсолютной и относительной влажности и дефицита точки росы. Чаще всего вычисляются средние месячные и средние годовые значения этих величин. В связи с тем, что относительная влажность имеет хорошо выраженный суточный ход, вычисляются также средние месячные и средние годовые ее значения в различные часы суток.
Ветер, в отличие от других метеорологических величин, величина векторная, поэтому климатологическую обработку проводят двумя способами: обрабатывается раздельно каждая из ее составляющих (в полярных координатах - это модуль вектора, или скорость ветра, и его направление) или скорость и направление ветра обрабатываются совместно.
Большая часть характеристик ветра определяется первым способом. В качестве базовых характеристик скорости ветра принято вычислять следующие: среднюю месячную скорость ветра, коэффициенты вариации и асимметрии для суток в целом и по срокам, автокорреляционную функцию срочных значений, месячный и годовой максимумы скорости, повторяемость различных градаций скорости ветра, а также число дней со скоростью ветра, равной или превышающей значение.
Направление ветра характеризуется повторяемостью различных румбов как по каждому из сроков, так и для всех сроков вместе. Климатическими характеристиками ветра как вектора служат модуль среднего вектора скорости ветра, который вычисляют только для решения прикладных задач, и повторяемость различных сочетаний скорости и направления ветра, по которым строится скоростная роза ветров.
Для характеристики многолетнего режима атмосферного давления чаще всего используются средние месячные и годовые значения. Среднее давление вычисляется на высоте станции (высоте барометра) и на уровне моря. Применяются и другие показатели, например максимум и минимум атмосферного давления, повторяемость различных его значений, межсуточную изменчивость давления и т.д.
Для государственной авиации особый интерес представляют климатические характеристики атмосферных параметров, которые оказывают существенное влияние на взлет и посадку летательных аппаратов на аэродромах. К таким параметрам относятся облачность, горизонтальная видимость, сложные и опасные явления погоды.
Стандартные наблюдения на метеостанциях ведутся за количеством, формой и высотой облаков. Основными климатическими показателями количества облаков являются среднее значение, повторяемость различных отметок облачности, среднее число ясных и пасмурных дней.
Климатические характеристики высоты нижней границы облаков имеют важное значение для оценки летно-метеорологических условий в районе аэродрома или по территории базирования. По результатам измерений высоты облаков вычисляются следующие климатические показатели:
средняя высота нижней границы облаков;
повторяемость различных градаций высоты нижней границы облаков.
Климатические характеристики видимости рассчитываются также как и характеристики высоты нижней границы облаков.
Для определения повторяемости атмосферных явлений обработке подвергаются по месяцам и срокам наблюдений все случаи явлений, которые могут оказывать негативное воздействие на деятельность авиации.
Как правило, в авиационно-климатических описаниях приводится информация о следующих явлениях: тумане, грозе, гололеде, метели, граде, пыльной или песчаной буре, дымке и мгле. Этот список может быть уточнен в соответствии с особенностями аэродрома. Если за какой-нибудь срок наблюдалось одновременно несколько явлений (например, гроза и град), то учитывается каждое из этих явлений. При выборке следует учитывать опасность пропуска кратковременных явлений погоды, отмеченных между сроками. Такие явления (например, гроза, град) учитываются, если они были между сроками и не отмечены в предыдущий или текущий срок.
Для оценки влияния атмосферных явлений на условия видимости на аэродроме определяется повторяемость градаций видимости при различных атмосферных явлениях. Кроме того, рассчитываются средняя и максимальная продолжительность атмосферных явлений.
Прогнозы погоды, разрабатываемые в метеорологических подразделениях объединений, соединений и воинских частей, по времени подразделяются на сверхкраткосрочные, срок действия которых составляет до 12 часов, краткосрочные, срок действия которых составляет до 36 часов от момента начала его действия, и долгосрочные, срок действия которых составляет более 36 часов.
Сверхкраткосрочные и краткосрочные прогнозы погоды и уточнения к ним разрабатываются всеми метеорологическими подразделениями, а долгосрочные - в соединениях с заблаговременностью до 3 суток, в объединениях с заблаговременностью до 5 суток и в центральных оперативно-прогностических центрах с заблаговременностью свыше 5 суток. На запрос и получение долгосрочных прогнозов нижестоящими метеоподразделениями отводится не менее 6 часов.
Долгосрочное прогнозирование осуществляется расчетными методами гидродинамического прогнозирования, которые базируются на численном (объективном) анализе полей гидрометеорологических величин.
Под численным (объективным) анализом понимают комплекс вычислительных процедур, реализуемых на ЭВМ, с помощью которых значения метеорологических величин пересчитываются со станций, где производились наблюдения, в узлы регулярной сетки точек - системы точек, нанесенных на карту и покрывающей территорию, в пределах которой выполняется анализ.
Численному анализу подвергаются как результаты наземных наблюдений, так и данные температурно-ветрового зондирования, поэтому регулярные сетки точек являются трехмерными [2]. Результаты объективного анализа используются: для построения карт изолиний с помощью специальных вычислительных алгоритмов;
в качестве начальных данных для численного гидродинамического прогноза.
В частности, исходными данными для гидродинамического прогноза являются определяемые в ходе температурно-ветрового зондирования атмосферы значения геопотенциала, температуры воздуха, дефицита точки росы, направления и скорости ветра на главных стандартных изобарических поверхностях. Особенности численного решения прогностической системы уравнений требуют задания перечисленных выше метеорологических величин в узлах регулярной сетки на каждой стандартной изобарической поверхности.
Методы объективного анализа условно делятся на: формальные (полиномиальная интерполяция, метод последовательных коррекций);
статистические (оптимальная интерполяция);
динамические (основаны на использовании уравнений динамики атмосферы).
Многие задачи метеорологии либо сводятся к процедурам интерполяции или экстраполяции, либо содержат в себе эти процедуры. Так, прогноз погоды представляет собой экстраполяцию метеорологических полей во времени. Также к экстраполяции в
пространстве сводится задача продолжения метеорологических полей за «обрез» карты.
Под формальными понимают методы, которые не базируются на каких-либо физических закономерностях анализируемых полей, а также содержащие эвристические и/или эмпирические соотношения. К методам этой группы можно отнести метод полиномиальной интерполяции и метод последовательных коррекций. Эти методы обеспечивают удовлетворительную точность объективного анализа и относительно просты по сравнению с другими.
Методы, обеспечивающие при их многократном применении наилучшие результаты с точки зрения той или иной статистической характеристики, принято называть статистическими. В этих методах широко используются закономерности, установленные путем статистической обработки массового материала наблюдений. Основным методом данной группы является метод оптимальной интерполяции.
Под динамическими методами понимают методы, основанные на уравнениях динамики атмосферы. Так, если некоторое уравнение динамики описывает пространственное распространение метеорологических величин, то его можно использовать для целей объективного анализа.
Процедуры объективного анализа выполняются после контроля гидрометеорологических данных на предмет поиска и исправления грубых ошибок.
Прогнозы погоды, разработанные в метеорологическом подразделении объединения по территории базирования, доводятся до соединений и отдельных частей, а разработанные в соединении - до частей данного соединения. Прогнозы погоды метеорологических подразделений вышестоящего штаба являются основой для разработки прогнозов метеорологическими подразделениями нижестоящих штабов.
Таким образом, в целях качественного гидрометеорологического обеспечения планирования и применения государственной авиации, для сбора, обработки и представления актуальной оперативной и климатической информации требуется методический аппарат, который объединит эти процессы и будет ориентирован на использование современных вычислительных и информационных технологий. Разработка такого методического аппарата предполагает создание базовых программно-технических комплексов, функционально обеспечивающих практическое решение задачи автоматизации процессов сбора, обработки и представления климатической информации в интересах обеспечения государственной авиации.
Список использованной литературы
1. Удриш В.В., Воронежцев В.В., Попов Д.А., Тимофеев П.А. Информационно-расчетная задача: оценка климатических характеристик и ожидаемых гидрометеорологических условий для планирования действий войск (сил) // Методологические аспекты развития метеорологии специального назначения, экологии и систем аэрокосмического мониторинга: сборник пленарных докладов по материалам Всероссийской научно-практической конференции (27-28 мая 2014 г.). Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2014. - С. 61-71.
2. Белов П.Н., Борисенков Е.П., Панин Б.Д. Численные методы прогноза погоды. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 376 с.
УЧЕТ ЕСТЕСТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ВОЗДУШНОЙ РАЗВЕДКИ ТЕРРИТОРИИ
В.В. Попов, заместитель начальника кафедры, к.г.н., доцент
А.Ю. Адамис, слушатель ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г.Воронеж
Практическое освоение методики анализа условий естественного освещения при выполнении полетов и перелетов авиации и определения освещенной зоны для решения задач по воздушной разведке оптического диапазона, спасения людей при чрезвычайной ситуации (ЧС) и перебазировании сил и средств является весьма актуальной.
При выполнении полета воздушного судна одна его часть может выполняться днем, а другая ночью, или наоборот, и важно знать, в какое время и в каком месте трассы произойдет встреча самолета с темнотой или рассветом, с восходом или заходом Солнца.
При выполнении задач воздушной разведки оптического диапазона очень важно знать условия освещенности наземных объектов (целей). Достаточная изменчивость наблюдается как в дневное время (особенно при изменении азимута подлета), так и в сумерки, когда от времени прошедшего с начала сумерек и от азимута подлета освещенность может изменятся в 10000 раз.
Время сумерек резко и точно отграничено от дневного времени моментами восхода и захода Солнца. Со стороны ночи никакой точной границы у сумерек нет, потому что свет, постепенно убывая, незаметно переходит в темноту ночи. Но для выполнения задач воздушной разведки, необходимо знать, когда заканчиваются сумерки и начинается ночь.
