Програма дисципліни "Методи кліматичної обробки метеоінформації" Упорядник: доц. Затула В.І. Затверджено на засіданні кафедри " " 2007 р., протокол №
| Вид материала | Документы |
- Програма дисципліни "Автоматизовані системи обробки метеоінформації " Упорядник: ас., 71.05kb.
- Програма дисципліни "Статистичні методи обробки інформації" Упорядник: проф. Сніжко, 77.9kb.
- Програма вивчення дисципліни філософія* київ 2002 Підготовлено доктором політичних, 320.09kb.
- Програма дисципліни освітньо-професійної програми спеціальності „080000 Високі технології, 402.48kb.
- Програма дисципліни "Міжнародні гідрометеорологічні дослідження" для студентів Vкурсу, 85.76kb.
- Розробники програми д.іст н., проф. Шкляж Йосип Михайлович > к.іст н., в о. доц. Акунін, 88.13kb.
- Програма дисципліни "Екологічний моніторинг атмосфери" Упорядник: проф. Сніжко С.І., 68.19kb.
- Робоча програма затверджена на засіданні кафедри технологій виробництва продукції тваринництва, 349.05kb.
- Робоча навчальна програма дисципліни затверджено на засіданні кафедри міжнародного, 325.03kb.
- Програма дисципліни "Динаміка глобального клімату" Упорядник: доц. Затула В.І, 286.85kb.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
Географічний факультет
Кафедра метеорології та кліматології
Затверджено
Радою географічного факультету
"___" ______________ 2007 р., протокол № __
Голова Ради ____________ проф. Олійник Я.Б.
ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ
"Методи кліматичної обробки метеоінформації"
Упорядник: доц. Затула В.І.
Затверджено на засіданні кафедри
"___" ______________ 2007 р., протокол № __
Зав. кафедри __________________ Сніжко С.І.
Київ – 2007
ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ
"Методи кліматичної обробки метеоінформації"
ПЕРЕДМОВА
Методика кліматологічної обробки метеорологічної інформації є спеціальною частиною кліматології. Вона полягає в одержанні з результатів регулярних метеорологічних спостережень тих чи інших числових характеристик клімату і має на меті забезпечити точність висновків і надійність порівняння даних по різних районах і за різні періоди. Крім того, залежно від конкретної мети дослідження визначається, які саме характеристики найбільш придатні для відображення особливості клімату.
В основі методики кліматологічної обробки метеоінформації лежать загальні методи математичної статистики, які застосовні не тільки до метеорологічних даних, але й до будь-яких інших масових матеріалів спостережень або дослідів. Однак для успішного застосування цих методів конче необхідно добре знати специфіку метеорологічного матеріалу, що підлягає обробці, оскільки вона багато у чому визначає самі методи обробки.
Фізичні властивості атмосферних процесів позначаються на структурі метеорологічних величин. Зокрема, метеорологічні величини не завжди можна вважати випадковими величинами, якими переважно оперує математична статистика. Значення різних метеорологічних величин звичайно пов'язані між собою, а також у часі і просторі.
Метеорологічні ряди часто не є однорідними через відмінності умов і методів спостережень. Більша ж частина статистичних методів розрахована на однорідні спостереження.
На різних метеорологічних станціях ряди спостережень мають неоднакову довжину, внаслідок чого статистична точність обчислених за ними узагальнених характеристик клімату різна, а тому й самі вони не є цілком порівняними. Разом з тим, зіставлення кліматичних даних у просторі є однією з найважливіших проблем кліматології, і тому необхідні методи, які дозволили б зрівняти точність характеристик, отриманих за рядами різної довжини.
Унаслідок значних відмінностей характеру і стану підстильної поверхні, поля метеорологічних величин також доволі часто не можна вважати статистично однорідними та застосовувати до них відомі статистичні методи аналізу полів випадкових величин.
Для того, щоб оцінити вплив клімату на різні сторони діяльності людини, необхідно одержувати спеціальні характеристики клімату, за допомогою яких враховуються конкретні запити практики. Ці характеристики входять безпосередньо у розрахункові формули при розв’язанні низки інженерних задач або враховуються при ухваленні господарських рішень. Методи обчислення таких спеціалізованих характеристик розробляються на основі фізичного аналізу впливу кліматичних умов на той чи інший об'єкт. Іноді для цієї мети потрібне перетворення початкового ряду даних до нового виду.
Методи кліматологічної обробки метеоінформації викладаються у 5-му семестрі. Програма дисципліни передбачає, що студенти вже ознайомилися з основами метеорології і кліматології, а також математичної статистики. Основна увага при її вивченні приділяється особливостям застосування відомих методів статистичної обробки матеріалів до даних стандартних метеорологічних спостережень.
Навчальним планом підготовки бакалаврів на вивчення дисципліни відводиться 28 аудиторних годин (по 14 год. на лекції і на практичні роботи) та 6 год. на самостійну роботу студентів під керівництвом викладача. Ще 3 год. відводиться на семестрові консультації. Навчальний матеріал дисципліни розбитий на два модулі, які завершуються написанням модульних контрольних робіт. Рекомендованою формою їх проведення є тестування, а формою підсумкового контролю знань студентів – залік (2 год.). Загальний обсяг навчального навантаження складає 39 год.
Навчально-тематичний план
курсу "Методи кліматичної обробки метеоінформації"
| № п/п | Назва теми | Кількість годин | |||
| лекції | практично-семінарські заняття | консультації | самостійна робота | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1. | Вступ. Загальні методи кліматологічної обробки. Поняття про кліматологічні ряди. | 2 | | 1 | |
| 2. | Характер кривих розподілу метеорологічних величин. | 2 | | | |
| 3. | Основні кліматичні показники. | 2 | | | 1 |
| 4. | Точність кліматичних характеристик. | 2 | | | |
| 5. | Методи аналізу якості метеорологічних рядів. | | 2 | | 1 |
| 6. | Приведення рядів до одного періоду. | | 2 | | |
| 7. | Методи непрямих обчислень. | | 2 | | |
| | Особливості кліматологічної обробки даних деяких стандартних метеорологічних спостережень | | | 1 | |
| 8. | Кліматологічна обробка температури повітря і ґрунту | 2 | | | |
| 9. | Кліматологічна обробка напряму і швидкості вітру | | 2 | | |
| 10. | Кліматологічна обробка хмарності, опадів і снігового покриву | | 2 | | |
| 11. | Кліматологічна обробка вологості повітря, атмосферного тиску, атмосферних явищ. | | | | 2 |
| | Методи просторового осереднення кліматологічної інформації | | | 1 | |
| 12. | Засоби узагальнення. Методи осереднення кліматичних характеристик по площі. | 2 | | | |
| 13. | Метод оптимальної інтерполяції. | | 2 | | |
| 14. | Методи побудови класифікації кліматів і кліматичного районування. | | 2 | | |
| 15. | Задачі оптимізації метеорологічної мережі | 2 | | | 2 |
| | ВСЬОГО: | 14 | 14 | 3 | 6 |
Вступ
Поняття про методику кліматологічної обробки метеорологічної інформації як спеціальний розділ кліматології.
Джерела кліматичної інформації і завдання кліматологічної обробки.
Внесок А. А. Камінського, Є. С. Рубінштейн, О. А. Дроздова, І.А. Кібеля, Г. Пановського, В. Мейнардуса, А.М. Яглома, Р.Л. Кагана та ін. у створення сучасної теорії методики обробки метеоінформації.
Загальні методи кліматологічної обробки
Поняття про кліматологічні ряди. Представлення статистичної сукупності у вигляді простого статистичного ряду або серії, або ж у вигляді статистичного розподілу. Абсолютна і відносна частота інтервалів. Накопичені частоти. Ранжування рядів.
Характер кривих розподілу метеорологічних величин. Гістограми розподілів. Види кривих розподілу: одновершинні, U-подібні (без вершини), дво- і багатовершинні. Симетричні і несиметричні одновершинні розподіли. Різко асиметричні розподіли. Умови формування U-подібних та дво- і багатовершинних розподілів.
Основні кліматичні показники. Повторюваність даної градації метеорологічної величини. Середнє. Середнє арифметичне. Медіана і мода. Крайні значення. Показники мінливості: середнє абсолютне, середнє квадратичне відхилення і коефіцієнт варіації. Нормальний розподіл. Міри асиметрії і крутизни. Моменти, або моментні характеристики розподілу. Показники атмосферних явищ. Комплексні показники. Повторюваність поєднань значень величин, що комплексуються. Кореляційний зв'язок. Коефіцієнт кореляції. Кореляційне відношення. Спеціалізовані комплексні параметри. Показники часової структури.
Точність кліматичних характеристик. Поняття про генеральну сукупність. Помилки середнього арифметичного, середнього квадратичного відхилення, коефіцієнта асиметрії, коефіцієнта ексцесу (крутизни), коефіцієнта кореляції, повторюваності.
Методи аналізу якості метеорологічних рядів. Випадкові, систематичні і грубі похибки, або промахи. Причини виникнення похибок при проведенні метеорологічних спостережень. Первинний контроль результатів спостережень. Використання даних сусідніх метеостанцій для виявлення похибок. Причини порушення кліматологічної однорідності рядів. Методи виявлення та усунення кліматологічної неоднорідності рядів: метод порівняння даних однієї і тієї ж метеостанції по рокам, метод відповідних різниць, метод відповідних відношень. Метод автоматизованої перевірки однорідності. Використання обчислювальної техніки для масової перевірки рядів на однорідність. Критерій Стюдента. Вимоги до періоду осереднення (об'єму вибірки).
Приведення рядів до одного періоду. Методи приведення рядів: метод різниць та метод відношень. Критерій доцільності приведення рядів. Непряме приведення.
Методи непрямих обчислень. Метод "номограм". Поняття про номограму. Побудова номограми. Підбір теоретичних законів розподілу. Побудова спеціальних сітківок з функціональними шкалами. Імовірнісні сітківки.
Особливості кліматологічної обробки
даних деяких стандартних метеорологічних спостережень
Кліматологічна обробка даних деяких стандартних метеорологічних спостережень: температури повітря, напряму і швидкості вітру, хмарності, опадів і снігового покриву, температури ґрунту, вологості повітря, атмосферного тиску, атмосферних явищ.
Методи просторового осереднення кліматологічної інформації
Засоби узагальнення. Методи осереднення кліматичних характеристик по площі. Методи обчислення площинних характеристик. Види інтерполяції даних спостережень у вузли координатної сітки: за картами, поліноміальна, оптимальна. Використання поліноміальної апроксимації для опису поля кліматичної величини у деякій області.
Метод оптимальної інтерполяції. Проблема чутливості оптимальної інтерполяції до щільності метеомережі і точності її даних. Етапи оптимальної інтерполяції: пошук станцій, які найбільшою мірою впливають на вузли регулярної мережі, обчислення інтерполяційних ваг, власне інтерполяція.
Метод трикутників і метод полігонів.
Методи побудови класифікації кліматів і кліматичного районування. Основні принципи класифікації. Кліматичні районування за обмеженою кількістю ознак. Застосування елементів теорії розпізнавання образів для побудови кліматичної класифікації. Етапи розпізнавання: відбір інформативної системи ознак та побудова правила розмежування класів у багатовимірному просторі ознак. Евклідова метрика, метрика Колмогорова та ін. Приклади об’єктивних кліматичних класифікацій.
Задачі оптимізації метеорологічної мережі
Оптимізація метеорологічної мережі. Планування опадомірної мережі.
ЛІТЕРАТУРА
Основна
Алисов Б.П., Дроздов О.А., Рубинштейн Е.С. Курс климатологии / Под ред. Е.С. Рубинштейн: В 2-х ч. – Л.: Гидрометеоиздат, 1952. – С. 337-477.
Гандин Л.С., Каган Р.Л. Статистические методы интерпретации метеорологических данных. – Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – 359 с.
Кобышева Н.В., Костин С.И., Струнников Э.А. Климатология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1980. – С. 198-344.
Кобышева Н.В., Наровлянский Г.Я. Климатологическая обработка метеорологической информации. – Л.: Гидрометеоиздат, 1978. – 296 с.
Костин С.И., Покровская Т.В. Климатология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1953. – С. 255-412.
Школьний Є.П., Лоєва І.Д., Гончарова Л.Д. Обробка та аналіз гідрометеорологічної інформації: Підручник. – Одеса.: ОГМІ, 1999. – 600 с.
Додаткова
Бойченко С.Г., Сердюченко Н.М. Оптимізація мереж метеорологічних спостережень та проблема вибору репрезентативних кліматичних станцій // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, 2004. – № 4. – С. 42-48.
Гулинова Н.В. Методы агроклиматической обработки наблюдений. / Под ред. Ю.И. Чиркова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. – 152 с.
Климатология: Учебник / Дроздов О.А., Васильев В.А., Кобышева Н.В., Раевский А.Н., Смекалова Л.К., Школьный Е.П. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 568 с.
Кобышева Н.В. Косвенные расчеты климатических характеристик. – Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1971. – 192 с.