Литература

1. Неижмак А.Н., Звягинцева А.В., Расторгуев И.П. Распознавание опасных метеорологических явлений конвективного происхождения в интересах управления авиацией // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4. № 10. С. 135-139.

2. Яковлев Д.В., Звягинцева А.В. Построение межотраслевой комплексной геоинформационной системы Воронежской области // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14. № 1-3. С. 923-930.

3. Авдюшина А.Е., Звягинцева А.В. Анализ статистики столкновений воздушных судов с птицами за 2002-2012 годы и современные средства обеспечения орнитологической безопасности полётов // Гелиогеофизические исследования. 2014. № 9. С. 65-77.

4. Авдюшина А.Е., Звягинцева А.В. Система видеонаблюдения и локализация природных объектов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2010. Т. 6. № 12. С. 107-109.

5.Гукенхеймер, Дж. Нелинейные колебания, динамические системы и бифуркации векторных полей / Дж. Гукенхеймер, Ф. Холмс. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований. 2002. 560 с.

6.Билетов, М.В. и др. Системы метеорологического, экологического и аэрокосмического мониторинга: монография / Под ред. В.В. Михайлова. М.: Радиотехника. 2015. С. 34–58.

7.Михайлов, В.В. Модель принятия метеозависимых решений на выполнение посадки самолета в условиях детерминированного хаоса / В.В. Михайлов, С.Л. Кирносов //

Системы управления и информационные технологии. 2014. № 2(56). С. 80–84.

8. Кирносов, С.Л. Научно-методический подход к метеорологическому обеспечению Воздушно-космических сил на основе теории фракталов и детерминированного хаоса / С.Л. Кирносов, И.Е. Кузнецов // Методологические аспекты развития метеорологии специального назначения, экологии и систем аэрокосмического мониторинга / Сб. пленарных докладов IV Всероссийской научно-практической конференции (29–30 мая 2018 г.). Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА». 2018. С. 45–54.

9. Бедрицкий, А.И. Проблема экономически выгодного использования метеорологических прогнозов / А.И. Бедрицкий, А.А. Коршунов, Л.А. Хандожко // Метеорология

игидрология. 1998. № 10. С. 21–32.

10.Емельяненко А.Р., Звягинцева А.В., Федянин В.И. Построение автоматизированной информационной системы оперативного предупреждения // Информация и безо-

пасность. 2008. Т. 11. № 3. С. 361-368.

11. Авдюшина А.Е., Звягинцева А.В. Локализация объектов в распределенной системе видеонаблюдения // Информация и безопасность. 2010. Т. 13. № 4. С. 583-586.

ФГКВОУ ВО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации», (ВУНЦ ВВС «ВВА»), Воронеж, Россия

S.L. Kirnosov, S.V. Ogurtsov

THE MODEL OF FUNCTIONING OF WEATHER - DEPENDENT AVIATION SYSTEMS USING INFORMATION ON THE DEGREE OF RANDOMNESS OF PARAMETERS

A model of the functioning of a weather-dependent aviation dynamic system is constructed, which allows taking into account the deterministic-chaotic parameters of its constituent elements.

Keywords: dynamic system, deterministic chaos, optimal conditions, meteorological information, aviation task.

Federal State State-Owned Military Educational Institution of Higher Education «Military Training and Research Center of the Air Force «Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin» (Voronezh) of the Ministry of Defense of the Russian Federation, (VUNTS Air Force «VVA»), Voronezh, Russia

113

УДК 551.509

Г.Н. Бакаев, И.В. Круссер, А.В. Помазанов

ИССЛЕДОВАНИЕ АДЕКВАТНОСТИ ПРОГНОЗА ВИДИМОСТИ В РАЗЛИЧНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Ключевые слова: метеорологические условия, безопасность полетов, синоптические ситуации, осадки, видимость, ошибки прогноза.

Метеорологические условия оказывают существенное влияние на безопасность полетов авиации и успешность выполнения задач боевой подготовки [1-7]. Они могут значительно усложнять выполнение полетных заданий, а в ряде случаев метеоусловия препятствуют их выполнению или создают угрозу безопасности полетов [8, 9].

Высота нижней границы облачности и метеорологическая дальность видимости являются основными факторами, которые, как раз, и определяют сложность погодных метеорологических условий и являются основным фактором оказывающим влияние на безопасность проведения полетов.

Видимость атмосферы значительно ухудшается посредством влияния атмосферных явлений (осадки, туманы, снежные заряды, пыльные (песчаные) бури и тому подобное). Поэтому представляет интерес получение прогностических зависимостей, которые позволяли бы прогнозировать значения метеорологических величин при прохождении этих явлений. Кроме того, поскольку метеорологические величины и явления определяются синоптическим положением, представляет интерес и анализ точности прогноза в различных синоптических ситуациях [10].

Для проведения такого анализа в качестве прогностического было взято уравнение для расчета метеорологической дальности видимости при выпадении снега, которое построено на основе данных наземных и радиолокационных наблюдений (1) [1]:

VP=2.57+0.66VD-0.18HV-0.64LZ+0.09TV-0.11SV-0.02R, (1)

где VP – прогностическая дальность видимости, км; VD – видимость на аэродроме до начала явления, км; HV – высота верхней границы облаков, км; LZ – логарифм радиолокационной отражаемости; TV – температура воздуха, °C; SV – скорость ветра, км/ч; R – влажность воздуха.

Данное уравнение обладает достаточной степенью точности, что позволяет провести детальный анализ зависимости ошибок прогноза от синоптической ситуации.

Была определена повторяемость синоптических ситуаций в дни с осадками разной интенсивности. Эти данные приведены в табл. 1. В табл. 1 выделено шесть основных типов синоптических ситуаций и других ситуаций.

Из анализа приведенных данных видно, что сильные зимние осадки чаще всего отмечаются при прохождении теплого фронта (21 %), а наименее часто – на фронте окклюзии. Слабые осадки наиболее часто связаны с прохождением фронта окклюзии.

114

Таблица 1 Повторяемость (%) типов синоптических ситуаций при осадках различной интенсивности

По направлению перемещения воздушных масс можно косвенно судить об их свойствах [2]. В табл. 2 представлена повторяемость осадков.

Таблица 2

Повторяемость направлений перемещения воздушных масс

Для проведения исследования зависимости статистических свойств ошибок при прогнозе от синоптической ситуации, необходимо проверить соответствие статистического распределения ошибок прогноза нормальному закону распределения. Для этого в работе использовался критерий Колмогорова А.Н. [3]:

115

Оценка статистических свойств прогноза была проведена для основных синоптических ситуаций, представленных в табл. 1.

В табл. 3 представлены результаты расчетов статистических характеристик ошибок при прогнозе метеорологической дальности видимости в снеге, определенной с использованием прогностического уравнения (1), в зависимости от синоптической ситуации.

Таблица 3 Статистические характеристики ошибок прогноза в зависимости от синоптической

ситуации

Анализ результатов вышеуказанной табл. 3 гласит о том, что наибольшее значение

средней абсолютной (δ) и средней квадратической (σ) ошибки в данном прогнозе выражается в условиях прохождения основных фронтов, то в этом случае ошибка детерминируется в соответствии с алгоритмом, реализованным в табл. 4.

116

Таблица 4

Алгоритм детерминации ошибки при прохождении атмосферных фронтов

Как было показано выше, распределение ошибок прогноза метеорологической дальности видимости соответствует нормальному закону.

117

В том случае, когда вероятность отклонения ошибки прогноза от доверительной вероятности имеет место, то она фиксируется по:

Допустим, в той ситуации, если падение снежных осадков детерминируется воздействием теплого фронта, величина метеорологической дальности видимости, вычисленные по прогностическому исчислению, равняется 2 км. Зная значение среднего квадратического отклонения, величина которого приведена в табл. 3 , наиболее вероятное значение ошибки прогноза и задав значение доверительной вероятности Р = 0.90 – достаточного при обеспечении безопасности полетов авиации и отвечающего требованиям руководящих документов, определяется по соотношениям (3) и (4) границы интервала, в пределах которого будет находиться с вероятностью Ристинное значение видимости.

В рассматриваемом примере значение видимости в снеге с вероятностью 90 % предрешено градацией от 1,15 до 2,15 км.

Аналогичным образом определяются границы интервала, в котором находится фактическое значение видимости при влиянии других синоптических ситуаций [11].

Выводы При использовании полученного ранее способа прогноза видимости при выпадении

осадков, необходимо учитывать рассчитанные значения ошибок прогноза при различных синоптических ситуациях.

Литература

1.Баранов, А.М. Видимость в атмосфере и безопасность полетов / Л.: Гидрометеоиздат. 1991. 207 с.

2.Билетов, М.В. и др. Радиометеорология / М.: Военное издательство. 1984. 208 с.

3.Матвеев, Л.Т. Физика атмосферы / СПб.: Гидрометеоиздат. 2000. 778 с.

4.Зверев, А.С. Синоптическая метеорология / Л.: Гидрометеоиздат. 1977. 712 с.

5.Кудашкин, А.С., Кудрявая, К.И. Теория вероятностей и математическая статистика в метеорологии / М.: Воениздат. 1985. 324 с.

6.Вентцель, Е.С. Теория вероятностей / М.: Физматгиз. 1962. 563 с.

7.Атлас, Д. Успехи радарной метеорологии. Пер. с англ. / Под ред. К.С. Шифрина. Л.: Гидрометеоиздат. 1967. 194 с.

8.Авдюшина А.Е., Звягинцева А.В. Анализ статистики столкновений воздушных судов с птицами за 2002-2012 годы и современные средства обеспечения орнитологической безопасности полётов // Гелиогеофизические исследования. 2014. № 9. С. 65-77.

9.Неижмак А.Н., Звягинцева А.В., Расторгуев И.П. Распознавание опасных метеорологических явлений конвективного происхождения в интересах управления авиацией // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4. № 10. С. 135-139.

10.Яковлев Д.В., Звягинцева А.В. Построение межотраслевой комплексной геоинформационной системы Воронежской области // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14. № 1-3. С. 923-930.

118

11. Авдюшина А.Е., Звягинцева А.В. Локализация объектов в распределенной системе видеонаблюдения // Информация и безопасность. 2010. Т. 13. № 4. С. 583-586.

ФГКВОУ ВО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военновоздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации», (ВУНЦ ВВС «ВВА»), Воронеж, Россия

I.V. Krusser, G.N. Bakaev

STUDY OF THE ADEQUACY OF THE VISIBILITY FORECAST IN VARIOUS

METEOROLOGICAL CONDITIONS

The article is devoted to the study of the adequacy of the forecast of meteorological visibility range during precipitation using information from remote sensing of the troposphere in various synoptic situations.

Keywords: meteorological conditions, flight safety, synoptic situations, precipitation, visibility, forecast errors.

Federal State State-Owned Military Educational Institution of Higher Education «Military Training and Research Center of the Air Force «Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin» (Voronezh) of the Ministry of Defense of the Russian Federation, (VUNTS Air Force «VVA»), Voronezh, Russia

119

УДК 551.582.2

В.С. Ножкин, М.Е. Семенов, И.И. Ульшин

СТОХАСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АДВЕКТИВНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА В АТМОСФЕРЕ

В работе предлагается новый подход к решению стохастического дифференциального уравнения переноса массовой доли в атмосфере. Подобран и обоснован закон распределения проекции скорости ветра. Аппроксимирована функция, описывающая случайный процесс, с помощью бионической модели адаптивного поискового поведения.

Ключевые слова: водяной пар, массовая доля, дифференциальное уравнение, вариационная производная, характеристический функционал, аппроксимация функции.

Метеорологические условия оказывают существенное влияние на производство полетов авиации и выполнение ею боевых задач [1-7]. Анализ статистических данных показывает, что значительное число авиационных инцидентов связано с так называемым «человеческим фактором», под которым понимается неудовлетворительная подготовка экипажей, ошибки при управлении полетами, нарушения (упущения) в метеорологическом обеспечении полетов, авиационной техники и тому подобное [7, 8]. При этом большая часть авиационных происшествий связана с пренебрежением метеоусловиями [1]. Проведенный анализ данных показал, что 62 % авиационных происшествий вызваны ухудшением полетной видимости и низкой облачностью, 11 % – высокой турбулентностью атмосферы, 7 % – связаны с обледенением воздушного судна, остальные обусловлены влиянием других причин [1, 7]. Таким образом, явления, связанные с повышенным содержанием в воздухе водяного пара, могут приводить к наиболее существенным нежелательным последствиям при производстве полетов [9, 10]. Исходя из вышеозначенного описания, цель изысканий - повышение качества прогнозирования метеорологических условий [10]. Базовые положения модели реализованы в табл. 1.

Таблица 1 Регламентированные условия моделирования прогнозирования метеорологических

условий

120