книги из ГПНТБ / Абузяров З.К. Морские гидрологические информации и прогнозы учеб. для гидрометеорол. техникумов

Таким образом, при разложении полей гидрометеорологиче­ ских элементов по естественным составляющим можно учитывать меньшее количество членов ряда (примерно в два раза), чем при разложении полей по полиномам Чебышева. Другим важным преимуществом этого способа разложения является то, что можно выбирать произвольную форму области и произвольное располо­ жение точек в пределах этой области для аналитического пред­ ставления полей (рис. 24).

§ 6. РАСЧЕТЫ СКОРОСТИ И НАПРАВЛЕНИЯ ВЕТРА НАД МОРЯМИ

При расчетах волнения, течений, дрейфа льда, сгонно-нагон­ ных явлений иа морях приходится уделять большое внимание рас­ четам ветра. Поле ветра рассчитывается по полю атмосферного давления. Для того чтобы перейти от поля атмосферного давления к полю ветра, необходимо выполнить целый ряд последовательных операций:

1)снять с карты изобар горизонтальные градиенты в опреде­ ленных точках моря;

2)рассчитать скорость градиентного ветра;

3)перейти от градиентного ветра к ветру, дующему в непо­ средственной близости от поверхности моря;

4) определить ветровые условия в прибрежных районах моря.

АР

где ф — широта места, — горизонтальный градиент атмосфер­

ного давления.

Чтобы снять с синоптической карты горизонтальные градиенты атмосферного давления, предварительно вычерчивают сетку гра­ дусных или километровых квадратов на прозрачной бумаге (вос­ ковке). Накладывая ее на карту, определяют значения атмосфер­ ного давления в заранее намеченных точках путем интерполяции. По снятым значениям атмосферного давления легко рассчитать ве-

тального градиента давления. Величина полного горизонтального

111

Далее, из отношения скорости ветра на высоте 10 м над морем Vw к скорости градиентного ветра Ѵѵ легко можно определить ско­ рость ветра над морем. Направление его определяется по углу от­ клонения ветра от изобары в сторону меньшего давления ß

(табл. 19).

Таблица 19

Соотношение между градиентным ветром и ветром над морем при различном состоянии атмосферы

Пример расчета поля ветра приведен на рис. 25.

§ 7. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА МЕТОДОВ И ОПРАВДЫВАЕМОСТИ МОРСКИХ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ПРОГНОЗОВ

Как уже отмечалось, больший или меньший разброс точек на графике связи зависит от точности наблюдений, от того, насколько полно учтены факторы, влияющие на изменение данного элемента режима моря, и т. д. Естественно, чем больше разброс точек, тем хуже связь, тем вероятность ошибок в прогнозах увеличивается. В некоторых случаях полученные связи вообще могут быть непри­ годны для практического использования.

Для того чтобы оценить пригодность метода для использования в практической деятельности, разработаны достаточно объективные критерии. Такими критериями являются коэффициент корреляции

R, среднеквадратичная ошибка прогноза S и среднеквадратичное отклонение предсказываемого явления от нормы о.

Среднеквадратичная ошибка прогноза вычисляется по формуле

где 2ф — фактическое (наблюдаемое) значение явления, гр — рас­ четное (вычисленное) значение прогнозируемого явления, п — чи­ сло членов ряда, т — число постоянных величин в прогностических зависимостях.

114

Среднеквадратичное отклонение явления от нормы (от сред­ него значения за весь ряд наблюдений) вычисляется по формуле

ными отсутствует.

Проверка методов прогнозов заключается в сопоставлении фак­ тической величины в ряду наблюдений 2ф с расчетной величиной прогнозируемого элемента zp. Ошибка расчета определяется как разность между фактической величиной элемента режима моря и величиной, рассчитанной по прогностической зависимости:

Для проверки точности метода и оценки оправдываемое™ про­ гнозов устанавливается допустимая ошибка, которая дает то пре­ дельное значение погрешности расчета или прогноза, при котором последний считается оправдавшимся. Так, например, для большин­ ства методов гидрологических прогнозов при заблаговременности прогнозов до двух месяцев за критерий допустимой погрешности принимается погрешность 0,674а, при заблаговременности от двух до шести месяцев — погрешность 0,8а и при заблаговременности более шести месяцев — погрешность а.

Прогноз считается оправдавшимся, если его ошибка равна или меньше допустимой ошибки. После того как по прогностическому уравнению произведены расчеты для всего ряда и выявлены ошибки, подсчитывается обеспеченность метода, которая затем сравнивается с природной или с инерционной обеспеченностью, взя­ той в качестве эталона.

Обеспеченность метода определяется отношением оправдав­ шихся прогнозов к общему числу прогнозов и выражается в про­ центах.

Эффективностью метода называется превышение обеспеченно­ сти метода по сравнению с природной или инерционной обеспечен­ ностью.

116

Природной обеспеченностью называется обеспеченность клима­ тологических прогнозов, т. е. прогнозов, в которых в качестве про­ гнозируемой величины дается среднее многолетнее значение явле­ ния (норма).

Инерционной обеспеченностью называется обеспеченность инер­ ционных прогнозов, т. е. прогнозов, в которых в качестве прогнози­ руемой величины дается наблюдаемое в данный момент значение

коэффициенты разложения полей атмосферного давления, у — раз­ ность между температурой воды и воздуха.

Расчет обеспеченности производился по градациям через 5 и 19 условных единиц деловитости.

По рис. 26 можно определить обеспеченность метода и природ­ ную обеспеченность. Как видно из рисунка, обеспеченность метода при ошибке 16,5 составляет 93%, а природная обеспеченность при той же ошибке равна 58%. Таким образом, эффективность данного' метода равна 35%.

117

ВО П Р О С Ы

1.На каких основных закономерностях основываются морские гидрологические

2.Как классифицируются морские гидрологические прогнозы по заблаговремен­ ности?

3.Какие существуют подходы при разработке морских гидрологических прогно­

зов?

4.Чем выражается теснота связи между прогнозируемым элементом и факто­ рами его обусловливающими?

5.Что выражают индексы атмосферной циркуляции?

Г Л А В А II

ПРОГНОЗЫ ВОЛНЕНИЯ И ИХ ОЦЕНКА

§ 1. П Р Е Д В А Р И Т Е Л Ь Н Ы Е ЗА М ЕЧ А Н И Я

Наиболее выразительной и удобной формой представления про­ гнозов волнения являются карты волнения. Прогностические карты волнения в С С С Р и за рубежом стали составлять сравнительно не­ давно в связи с выбором наивыгоднейшпх курсов плавания судов в океане. В настоящее время такие карты составляются в целом ряде стран и передаются в эфир по факсимиле.

При расчете и прогнозе элементов воли учитывается распреде­ ление ветра над морем и влияние дна в мелководных районах. По­ скольку прогноз волнения основывается на прогнозе ветра, то его

118

волн влияние дна не учитывается. Если же глубина моря меньше половины длины волны, то при прогнозах волнения необходимо учитывать глубину моря.

Волны в море отличаются большим разнообразием. Для количе­ ственного описания разнообразия волн пользуются функциями обеспеченности, определяющими связь между значениями элемента

Рис. 27. Безразмерные функции распределе­ ния элементов волн на глубокой воде.

периодов, отнесенных к среднему периоду.

волны и вероятностью превышения этих значений. Обобщенные безразмерные кривые обеспеченности высот и периодов волн на глубокой воде приведены на рис. 27.

Характерной величиной, определяющей вид безразмерной функ­ ции обеспеченности высот или длин волн на мелководье, является

отношение средней высоты Іг или средней длины L к глубине-

119'

места U. Функции обеспеченности высот волн для различных отно­

шении — показаны на рис. 28.

гі

Для того чтобы определить значение элемента волны заданной обеспеченности, необходимо знать среднее значение этого элемента. Тогда по заданному значению обеспеченности по безразмерной кривой на рис. 27 определяют соответствующую ординату. Умно­ жив среднее значение элемента на эту ординату, получают иско­ мое значение элемента.

Если необходимо определить обеспеченность заданного значе­ ния элемента при известном среднем его значении, то нужно задан-

г\

Рис. 28. Относительные высоты волновых колебании раз­ личной обеспеченности (%) в зависимости от отношения

средней высоты к глубине места —п~-

ное значение элемента разделить на среднее его значение. Полу­ ченный результат определяется по ординате рис. 27. Затем по без­ размерной кривой на оси абсцисс находится величина искомой обеспеченности.

§ 2. Ф АКТОРЫ , О П Р Е Д Е Л Я Ю Щ И Е Р А ЗВ И Т И Е ВОЛ Н

Основными факторами, определяющими развитие волн на по­ верхности моря, являются скорость ветра, продолжительность его действия и разгон. В мелком море существенную роль в развитии волн играет также глубина моря.

Под продолжительностью действия ветра понимается время, в течение которого ветер с постоянной средней скоростью и напра­ влением воздействует на поверхность моря.

120