Способ составления долгосрочного прогноза погоды

 

Использование: в метеорологии Сущность изобретения: наблюдения метеопараметров производят не менее сорока лет. При определения приливообразующих сил Луны и Солнца в атмосфере Земли для предшествующего оценочного периода и для дней прогноза дополнительно фиксируют время суток, при обработке результатов наблюдений дополнительно находят для дней-аналогов и дней прогноза значения результирующего гравитационного воздействия на Солнце планет Солнечной системы, а при суждении о прогнозируемых значениях метеопараметров учитывают значения результирующего гравитационного воздействия на Солнце планет Солнечной системы соответствующих дней-аналогов и производят интерполяцию метеопараметров ближайших по значениям результирующего гравитационного воздействия дней-аналогов; 1 иа

(19) KU (11) (51) 5 О 61 и 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5023345/10 (22) 22.01.92 (46) 30.10,93 Бюл. Ия 39 — 40 (76) Бухаров Михаил Васильевич; Алимов Владимир

Михайлович (54) СПОСОБ СОСТАВЛЕНИЯ ДОЛГОСРОЧНОГО ПРОГНОЗА ПОГОДЫ (57) Использование: в метеорологии. Сущность изобретения: наблюдения метеопараметрав производят не менее сорока лет. При определения приливообраэующих сип Луны и Солнца в атмосфере

Земли для предшествующего оценочного периода и для дней прогноза дополнительно фиксируют время суток при обработке результатов наблюдений дополнительно находят для дней-аналогов и дней прогноза значения результирующего гравитационного воздействия на Солнце планет Солнечной системы, а при суждении о прогнозируемых значениях метеопараметров учитывают значения результирующего гравитационного воздействия íà Солнце планет Солнечной системы соответствующих дней-аналогов и производят интерполяцию метеопараметров ближайших по значениям результирующего гравитационного воздействия дней-аналогоа

1 ил.

2002282

25

35

40 л5

Изобретение относится к метеорологии, а точнее — к способам предсказания состояния погоды в конкретных районах земного шара на месяц, сезон, год и более вперед на основе поиска по параметрампредикторам аналогов прогнозируемой погоды в прошлом, и наиболее эффективно может быть использовано во всех областях человеческой деятельности, которые наиболее,зависимы от погодных условий, например в сельском хозяйстве, транспорте, туризме и др, Основу метода поиска аналоroD прогнозируемой погоды в конкретном районе земного шара составляет ежегодная повторяемость условий облучения такого района Солнцем. а также установленная разными авторами зависимость погоды от солнечной активности, приливного воздействия Солнца и Луны на атмосферы Земли и других факторов.

Известен способ составления долгосрочного прогноза погоды, при котором в районе прогноза ежедневно в течение предшествующего оценочного периода проводят наблюдения метеопараметров и находят значения приливообразующих сил луны и Солнца в атмосфере Земли, при обработке результатов наблюдений выбирают из предшествующего оценочного периода дни-аналоги, соответствующие дням прогноза, значения приливообраэующих сил для которых близки к значениям нриливообразующих сил для соответствующих дней прогноза, и судят î rià÷åíèÿõ метеопараметров, принятый в качестве прототипа(см., например, Т.Ржеплинский, Самсонов день и погода на лето, — Наука и жиз. M., "Правда", М. б, 1991, с. 74-77).

Недостатком указанного способа является невысокая достоверность прогноза декадных и ежесуточных значений метеорологических параметров, особенно в годы с большой изменчивостью солнечной активности, так как при этом связь прогнозируемых погодных условий с предшествующим (сроку прогноза) состоянием погоды быстро нарушается.

Целью изобретения является повышение достоверности долгосрочного прогноза значений метеорологических параметров.

Технический результат в способе, при котором в районе прогноза ежедневно в течение предшествующего оценочного периода проводят наблюдения метеопараметров и находят значения приливообразующих сил Луны и Солнца в атмосфере земли, при обоаботке результатов наблюдений выбирают из предшествующего оценочного периода дни-аналоги, соответствующие дням прогноза, значения приливообраэующих сил для которых близки к значениям приливообраэующих сил для соответствующих дней прогноза и судят о значениях метеопараметров, достигают за счет того, что предшествующие наблюдения метеопараметров производят не менее сорока лет при определении приливообраэующих сил луны и

Солнца в атмосфере Земли, для предшеству1ощего оценочного периода и для дней прогноза, дополнительно фиксируют время, при обработке результатов наблюдений дополнительно находят для дней-аналогов и дней-прогноза значения результирующего гравитационного воздействия на Солнце планет солнечной системы, а при суждении о прогнозируемых значениях метеопараметров учитывают значения результирующего гравитационного воздействия на

Солнце от планет солнечной системы в соответствующие дни-аналоги и производят интерполяцию метеопараметров, ближайших по значениям результирующего гравитационного воздействия в дни-аналоги.

Согласно известным иэ практики долгосрочных прогнозов закономерностям, основными причинами неповторяемости погоды иэ года в год являются: непостоянство во времени потока солнечной энергии и отсутствие годичной синхронности припивных воздействий другими небесными телами на атмосферу Земли и Солнца.

Причем, если доминирующий вклад Луны и

Солнца в величину атмосферных приливов

Земли признается бесспорным фактом, то влияние планет на солнечную активность, а следовательно, и на величину потока энергии от него до сих пор не получило общепризнанного обоснования, Количественный анализ, проведенный заявителем, показал, что изменение гравитационного воздействия планет на Солнце может являться гричиной, достаточной для стимулирования возникновения пятен солнечной активности на отдельных участкахего поверхности, При этом наиболее значимым (по приливным воздействиям на атмосферу Солнца) оказывается влияние следующих планет: Юпитера, Венеры, Земли, Меркурия и Сатурна, а наиболее значимым по возмущениям гравитационного взаимодействия, периодически возникающим из-за некруговой формы орбит, являются: влияние Юпитера, Меркурия, Сатурна, Марса и Земли (по мере убывания влияния).

В соответствии с этим минимальный перечень планет, влияние которых на солнечную активность следует учитывать, имеет вид:

Юпитер, Меркурий, Венера, Земля, Марс и

Сатурн. Сидерический период вращения

Юпитера, который (по оценкам) наиболее

2002282

10

40 — э -э г а„= ппс.у. М,18„, Липс = - апс-2Гс1Впс (2) 45

55 сильно влияет на солнечную активность, со.ставляет 11,9 лет. И именно к этой величине ближе всего экспериментально наблюдающаяся длительность основного цикла пятнообразования на Солнце (11-12 лет).

Г1оскол ьку периоды полного обращения

1Опитера и других планет вокруг Солнца существенно больше периода обращения Луны вокруг Земли. то целесообразным оказывается проведение поиска интервалов аналогов по гравитационному и приливному воздействию планет на атмосферу

Солнца и, в пределах найденных интервалоо-аналогов, поиск дней-аналогов приливного воздействия Луны и Солнца на атмосферу Земли. При этом основным неизвестным параметром, значение которого позволяет рассчитать гравитационное и приливное воздействие планет на Солнце, а также Луны и Солнца на Землю, является соответственно векторное расстояние между ними.

В результате реализации предложенного способа повышение достоверности долгосрочного прогноза (по отношению к любому из известных аналогичных способов) обеспечивается за счет того, что выбор интервалов (дней и месяцев) аналогов проводится на основе обобщенного учета всех главных факторов, влияющих на повторяемость погоды в конкретном месте Земного шара. При этом способ позволяет получать долгосрочный прогноз значений практически всех метеорологических параметров, измерение и регистрация которых проводились в прошлом, о пределах найденных дней-аналогов.

Необходимым и достаточным условием для реализации предложенного способа является наличие архивов ежесуточных значений метеорологических параметров эа период не менее 40 лет, а также данных об эфемеридах небесных тел за этот же период и на год прогноза. Все перечисленные материалы в настоящее время имеются и могут быть получены соответственно из архивов метеорологической информации, поступающей о Гидрометцентр и ВНИИГМИ МЦД, а также из регулярно публикуемого "Астрономического ежегодника".

Способ поясняется чертежом, на котором представлена обобщенная блок-схема последовательности реализации способа долгосрочного прогноза.

Циф>рами обозначены: 1 — сеть пунктов измерения и уточнения координат планет; 2 — архив данных о предшествующих значениях координат планет; 3 — данные о прогнозируемых координатах планет; 4 — блок сравнения и определения интервалоо-аналогов; 5 — блок сравнения и определения дней-аналогов; 6 — сеть пунктов измерения ежесуточных значений метеорологических параметров: 7 — архив ежесуточных данных о метеорологических параметрах; 8 — блок отбора и регистрации метеорологический информации на срок прогноза.

Способ реализуется следующим образом. Вначале на сети 6 стационарных пунктов, в течение длительного (например, 40 лет) времени проводят ежедневные измерения значений метеопараметров (температуры воздуха, давления, осадков и др.).

Результаты мгновенных измерений и среднесуточные значения метеопараметров заносят в архив 7 ежесуточных метеоданных.

Одновременно с этим на сети 1 пунктов (т.е, обсерваториях) измеряют точные координаты небесных тел и их изменение со временем. Результаты измерений используют для уточнения исходных данных при последующем прогнозе положения небесных тел, который составляет в институте теоретической астрономии на срок до двух лет вперед. При этом данные о наблюдавшихся координатах небесных тел заносятся в архив 2, а прогноэируемые координаты — в блок 3 данных прогноза.

Определение основных компонент гравитационного и наибольшего приливного воздействия от каждой планеты на атмосферу, например, Солнца можно провести по величине среднего ускорения, создаваемого гравитационным притяжением каждой планеты, а также по наибольшему изменению ускорения (т.е. приливному воздействию) по мере удаления от центра массы

Солнца к его атмосфере: где апс и Ь апс среднее ускорение и наи.— большее его изменение соответственно, создаваемые гравитационным п1эитяжением планеты в атмосфере Солнца; flnc — единичный вектор (e гелиоцентрической системе координат), направленный от Солнца к планете; y — постоянная тяготения; М, — масса планеты; Яс и Rt — радиус Солнца и расстояние от него до планеты соответственно.

Знак +. в соотношении (2) учитывает наличие двух направлений наибольшего приливного воздействия, возникающих соответственно на ближайшей и наиболее удаленной от планеты сторонах Солнца, Расчет величины гравитационного и приливообразующего воздействия луны и

2002282

Солнца на атмосферу Земли проводится по формулам, аналогичным (1) и (2), после замены В«на расстояние от Луны и Солнца до

Земли; а Rc — на радиус земли.

Длл поиска интервалов времени в прошлом, которые явллются аналогами по значениям векторов гравитационного и приливного воздействия планет на атмосферу Солнца, может быть использован сле дующий количественный критерий: стояние от Земли до Луны и Солнца соответственно(т.е. N =2); 41и 12 на время начала и окончания суток прогноза; qn — на весовые множители приливного влияния луны и Сол5 нца в атмосфере Земли. В результате для каждых суток срока прогноза выделяют группу дней аналогов по приливному влиянию Луны и Солнца, Конкретизацию днл-аналога длл каж10 дых суток прогноза определяют по его принадлежности к одному из выделенных (во вторую группу) интервалов-аналогов гравитационного и приливного воздействия планет на атмосферу Солнца. В том случае, 15 когда обнаруживаетсл несколько дней-аналогов, принадлежащих соответственно разным интервалам-аналогам, то в качестве конкретного дня-аналога выбирают такой день, для которого значение критерия (3)

20 минимально.

Длл найденного таким образом дняаналога в блоке 8 подбирают (из архива 7) выдаваемые в качестве прогноза для конкретного района значения метеопараметров, 25 например среднесуточные значения температуры воздуха на уровне 1000 гПа, количество осадков за сутки и др.

Проверка предложенного способа долгосрочного прогноза показала, что, по срав30 нению с прототипом и другими аналогичными способами, он обеспечивает получение сверхсуммарного эффекта в виде повышения достоверности прогноза. Это связано с тем. что предложенный способ

35 одновременно учитывает влияние на повторяемость погоды не только приливных возмущений в атмосфере земли, но и более медленных квазипериодических изменений солнечной активности, возникающих под

40 влиянием гравитационного и приливного воздействия планет солнечной системы.

AK =gqn f ) Б «(t) — (1 — КТз) (й, (3) n=1 t) где qn — весовой множитель приливного влияния каждой планеты; и — номер планеты по мере ее удаленил от Солнца; N = 6 для первых шести планет; Тз — период обращения земли вокруг Солнца; К вЂ” целое число лет между годом прогноза и рассматриваемым годом в прошлом; т1, T2 — время, соответству|ощее началу и концу анализируемого интервала времени, который охватывает одновременно группу QT нескольких суток прогноза до 2 — 3 месяцев. При этом:

Г« = n><.R><, qn = Лa«/(Ла>< Р«), Используя критерий (3), в блоке 4 определяют интервалы (например, длительностью в 1 мес) — аналоги по гравитационному и приливному воздействию планет на атмосферу Солнца. Поскольку основной вклад в изменения такого воздействия на Солнце дает гравитационное притяжение!Опитера, то значения К оказываются квазипериодичны с периодом, близким к 10 — 14 годам. В результате длл каждого интервала времени срока прогноза выделлют вторую группу, например из 5-6 интервалов-аналогов в прошлом.

Определение дней-аналогов осуществляют в блоке 5. При этом может быть использован количественный критерий, аналогичный(3), но с заменой: R i — на рас(56) Ржеплинский Г. Самоснов день и погода на лето, — Наука и жизнь. M., "Правда", N - 6, 45 1991, с. 74-77.

Формула изобретения приливообразующих сил, для которых

СПОСОБ СОСТАВЛЕНИЯ ДОЛГО- 50 близки к значениям приливообразующих

СРОЧНОГО ПРОГНОЗА ПОГОДЫ, при ко- сил для соответствующих дней прогноза, и тором в районе прогноза ежедневно в те- судят о значениях метеопараметров, отличение предшествующего оценочного чающийся тем, что предшествующие напериода проводят наблюдения метеопара- блюдения метеопараметров производят не метров и находят значения приливообра- 55 менее сорока лет, при определении прилизующих сил Луны и Солнца в атмосфере вообразующих сил Луны и Солнца в атмосЗемли, при обработке результатов наблю- фере Земли для предшествующего деций выбирают из предшествующего оце- оценочного периода и для дней прогноза ночного периода дни-аналоги, дополнительно фиксируют время суток, соответствующие дням прогноза значения при обработке результатов наблюдений

2002282

Составитель Т.Иванова

Редактор Т.Лошкарева Техред М,Моргентал Корректор В.Петраш

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3173

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 дополнительно находят для дней-аналогов и дней прогноза значения результирующего гравитационного воздействия на Солнце планет солнечной системы. а при суждении о прогнозируемых значениях ме- 5 тео параметров учитывают значения результирующего гравитационного воздействия на Солнце от планет Солнечной системы в соответствующие дни-аналоги и производят интерполяцию метеопараметров, ближайших по значениям результирующего гравитационного воздействия, в дни-аналоги.