География и геология/2. Наблюдение, анализ

и прогноз метеорологических условий

Асп. Белова К.В., проф. Глухов В.Г.

Государственная морская академия имени адм. С.О. Макарова, Россия

К анализу опасных гидрометеорологических явлений

За последние десятилетия бурное развитие технологий в различных областях строительства, транспорта и эксплуатации различных объектов, широкое освоение новых территорий значительно расширило масштабы воздействия факторов внешней среды на человеческую деятельность. К таким факторам относятся и опасные гидрометеорологические явления, которые представляют собой ключевое звено в системе безопасности эксплуатируемых объектов.

С другой стороны, например в рыночных условиях современной России наметилась опасная тенденция к «либерализации» критериев безопасности в различных сферах деятельности. Многие строительные транспортные и энергетические компании стремятся тем или иным (в том числе и законодательным) образом освободиться от жестких нормативов по учету опасных факторов внешней среды с целью удешевления проектирования, строительства и эксплуатации объектов.

Тем самым мы можем приблизиться вплотную к той зыбкой грани, где максимальная коммерческая выгода соприкасается с прямой угрозой безопасности объектов. Приближаться к этой грани не следует, особенно учитывая общий пониженный уровень производственной и технологической дисциплины. В настоящей работе сделана попытка выделить основные проблемы, связанные с анализом и прогнозом опасных гидрометеорологических явлений, указать существующие трудности и наметить некоторые пути их решения.

Параметры явлений. – Знание их имеет принципиально важное значение для оценки воздействий на объекты, используемые человеком, а также на жизнь и здоровье людей. Общие для всех явлений параметры – вероятность и продолжительность (как непрерывная, так и суммарная за месяц, сезон и т.п.); территория охвата.

Другие параметры:

Облачность: высота нижней границы, толщина.

Волнение: высота, длина, скорость, период, направление.

Ветер: скорость, направление.

Осадки: интенсивность, видимость.

Дымка, туман, пыльная и песчаная бури: видимость.

Атмосферное и брызговое обледенение: интенсивность, толщина, вес и плотность отложения льда.

Снежный покров, лавины: толщина, плотность, запас воды.

Метель: интенсивность, видимость.

Лед: толщина, сплоченность и т.п.

Град: размер частиц.

В ряде случаев фиксируется только факт наличия самого явления (гроза, смерч).

Точность и надежность определения параметров опасных явлений в значительной мере зависит от качества исходной гидрометеорологической информации (технические возможности измерительной аппаратуры, пространственно-временная дискретность наблюдений).

Оперативный анализ опасных явлений предшествует их краткосрочному прогнозу и должен повышать эффективность работы системы предупреждений и оповещений об этих явлениях. При должной эффективности системы предупреждений их число должно строго соответствовать числу зарегистрированных опасных явлений. Исключение составляют некоторые мезомасштабные явления (местные грозы, смерчи). При недостаточной густоте сети станций наблюдения они могут проходить между последними и не регистрируются.

К сожалению, повышению эффективности системы оповещений об опасных гидрометеорологических явлениях препятствуют принципиальные недостатки, содержащиеся в принятом в 2001 году в новом руководящем документе Росгидромета России [4]. В указанном документе в отличие от прежнего неоправданно объединены две различные категории этих явлений – «опасные» и «особо опасные»; оставлены только «опасные». При этом критерии самих явлений сдвинуты в сторону особо опасных явлений. Тем самым существенно снижается уровень безопасности для объектов, наиболее уязвимых по отношению к гидрометеорологическим факторам.

Так, например, применительно к туманам, в новом Руководстве указан только один критерий: «сильный туман» с видимостью менее 100 м. Тем самым любой туман с видимостью более 100 м опасным явлением не считается и при наличии такого тумана в соответствии с новым Руководством метеостанция не обязана давать штормовое оповещение в соответствующие адреса.

Климатологический анализ имеет целью установление тенденций большей или меньшей вероятности опасных явлений в долгосрочном плане, выявлению закономерностей их распределения по территории, особенностей сезонного хода. При определении в ходе этого анализа типовых и вероятных параметров опасных явлений следует использовать многолетние ряды наблюдений. Такие рекомендуемые ряды для различных гидрометеорологических элементов даны например в [7].

При недостаточно длительных рядах наблюдений весьма важно оценить надежность полученных климатологических характеристик опасных явлений с помощью, например, доверительных интервалов заданной обеспеченности, что делается, к сожалению, не всегда.

Анализ пространственно-временных закономерностей опасных явлений имеет конечной целью районирование территории по всем параметрам этих явлений, которые могут быть известны из экспериментальных данных. По некоторым из опасных явлений карты районирования имеются в нормативных документах []. Исключение составляют акватории морей и океанов.

При выполнении районирования следует оценить его оптимальность (соотношение между числом выделяемых районов и ошибкой самого районирования) с помощью, например, индекса, предложенного в [5]:

(1)

Где - ощибка районирования; - максимальная (критическая) ошибка районирования; m – число используемых пунктов наблюдений; N –число районов; - дисперсия данного параметра в каждом из районов; x_min и x_max – минимальное и максимальное значения параметра в данном ряду; n_i – число пунктов наблюдений в каждом районе.

Слабым местом в проблеме районирования являются горные районы. Существующая в них пространственная дискретность сети станций не позволяет говорить о сколь-нибудь надежном районировании, а составленные до настоящего времени карты носят сугубо схематический характер.

Учитывая, что воздействие опасных явлений носит зачастую внезапный характер, особое значение имеет знание параметров временной структуры этих явлений в интервале по крайней мере 24 либо 12 часов. Существующая дискретность наблюдений этого не позволяет сделать. В связи с этим на наш взгляд необходимо ввести в практику наблюдений на сети станций учащенные наблюдения на период действия опасного явления, что позволяет лучше уяснить механизм действия опасного явления.

Представляется, что в условиях современной России повышение безопасности эксплуатируемых объектов требует не огрубления критериев опасных гидрометеорологических явлений и не «либерализации» нормативов, касающихся учета экстремальных факторов внешней среды, а напротив, детализации и дифференциации опасных явлений, что означает введение дополнительных параметров этих явлений.

Примером указанной детализации могут служить представленные в [2] вероятности ухудшения видимости в тумане до 1 кбт и менее, а также вероятности усиления штормового ветра до ураганного.

Особое значение для каждого района имеют опасные явления, влияющие на работу отраслей, являющихся в данном в этом районе жизнеобеспечивающими.

Оценить степень погодозависимости таких отраслей в каждом регионе можно с помощью предложенного в [3] индекса

[0<К_п<1] (2)

Где n₁ – число метеоэлементов и явлений, оказывающих влияние на работу отрасли; n₂ – число наружных работ в этой отрасли, ограничиваемых по метеоусловиям; f_i – повторяемость отдельного элемента, влияющего на работу отрасли; p_j – повторяемость элемента, наблюдающегося в районе; N₁ – число гидрометявлений, наблюдающихся в районе; N₂ - число наружных работ в отрасли.

Углубленный анализ опасных явлений позволит уточнить их характеристики и повысить безопасность эксплуатируемых объектов.

Литература:

1. Ведомственные строительные нормы ВСН-2001. - М. Стройиздат, 2002.

2. Глухов В.Г. Детализация параметров опасных для мореплавания явлений погоды. «Эксплуатация морского транспорта», труды ГМА. Вып. 45. СПб, 2006.

3. Глухов В.Г. Критерии оценки регионально-отраслевой погодозависимости. «Эксплуатация морского транспорта», труды ГМА. Вып. 45. СПб, 2006.

4. Критерии опасных гидрометеорологических явлений и порядок подачи штормового сообщения РД 52.04.563-2002. – М.: Гидрометеоиздат, 2003.

5. Мирвис В.М. К вопросу об объективизации проведения границ в задачах прикладной классификации климатов. – Труды ГГО, 1975, вып. 330, с. 156-170.

6. Строительные нормы и правила СниП-01.85-2001. Нагрузки и воздействия. – М.: Стройиздат, 2002.

7. Строительные правила СП 11-103-97 «Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства» СП 10.07.97. - М.: Госстрой России.