Гидрометеорологическое обеспечение плавания и промысла
Практическая часть
I. Построить океанографический разрез, найти значение и слой максимального градиента температуры на одной из станций разреза.
№ станц. |
1 |
|
Долгота (вост) |
34020 |
|
Н, м |
Температура |
|
0 |
24,16 |
|
10 |
23,88 |
|
20 |
14,78 |
|
30 |
10,94 |
|
50 |
7,38 |
|
75 |
7,34 |
|
100 |
7,48 |
|
150 |
8,48 |
|
200 |
8,64 |
, gradT = 0,776
По значениям температуры мы видим, что наиболее медленно температура с глубиной уменьшается на двух участках, первый - до 10м., второй - между 50 и 100м. Максимальный градиент температуры будет находиться в слое 10-20 метров, далее температура падает с некоторым постоянством. Глубже 75м можно наблюдать скачкообразное повышение температуры с максимальным градиентом на глубинах 100-150м.
II. Построить T, S - кривые для одной из станций тропической Атлантики и одной черноморской. Определить экстремумы температуры и солености на T, S - кривых в качестве признаков водных масс.
Тропическая часть Атлантического океана
Горизонт |
0 |
50 |
75 |
100 |
150 |
200 |
300 |
500 |
750 |
1000 |
|
Т0 |
23,02 |
22,95 |
22,97 |
20,39 |
17,68 |
15,22 |
11,86 |
7,98 |
5,66 |
4,90 |
|
S‰ |
36,35 |
36,49 |
36,53 |
36,31 |
36,27 |
35,90 |
35,55 |
34,99 |
34,90 |
34,83 |
График этих характеристик позволяет визуально и по экстремальным значениям выделить три типа вод:
1. В пределах слоя 0-75 м водная масса имеет высокую температуру и некоторую увеличивающуюся с глубиной соленость.
2. Слой 75-500 м характерен стабильно высокой соленостью и обычным для открытого океана снижением температуры с глубиной.
3. От 500 до 1000 м происходит снижение температуры и солености до наименьших значений.
Значения экстремумов обозначим по следующей схеме (где положительные обозначены буквой В, отрицательные - Н):
Характеристики |
Т |
S |
|||
Экстремумы |
В |
Н |
В |
Н |
|
Водные массы |
|||||
А |
+ |
||||
В |
+ |
||||
С |
+ |
+ |
Тип А соответствует верхнему прогретому слою, существующему в открытой тропической зоне Мирового океана без существенных изменений по сезонам, характерному максимальной температурой. Промежуточная водная масса (тип В) с максимумом солености (слой 75-500 м) образуется в этих широтах за счет интенсивного осолонения вод при испарении. Нижний слой (500-1000 м) представляет собой океанскую глубинную воду (С) с наименьшими значениями температуры и солености.
Черное море
Горизонт |
0 |
10 |
20 |
30 |
50 |
75 |
100 |
150 |
200 |
|
Т0 |
24, 20 |
20,74 |
8,16 |
7,39 |
7,23 |
7,36 |
8,08 |
8,58 |
8,68 |
|
S‰ |
17,34 |
17,56 |
18,10 |
18, 19 |
18,41 |
18,97 |
20,42 |
21,16 |
21,50 |
График этих характеристик позволяет визуально и по экстремальным значениям выделить три типа вод:
1. В пределах слоя 0-20 м водная масса имея высокую температуру на поверхности происходит резкое уменьшение температуры на 66%. На этой же глубине происходит скачёк солёности.
2. Слой 20-75 м характерен стабильными показателями соленостью и температуры.
3. От 75 до 200 м происходит второй скачёк солености до наибольших значений и некоторый рост температуры с последующей стабилизацией.
Значения экстремумов обозначим по следующей схеме (где положительные обозначены буквой В, отрицательные - Н):
Характеристики |
Т |
S |
||||||||
Экстремумы |
В |
Н |
В |
Н |
||||||
Водные массы |
||||||||||
А |
+ |
+ |
||||||||
В |
+ |
+ |
+ |
|||||||
С |
+ |
III. По уравнению Зверева определить индекс суммарного ветрового нагона при следующих исходных данных.
Время (часы) |
Направление ветра (град) |
Скорость ветра (м/с) |
|
7 |
150 |
5 |
|
8 |
180 |
8 |
|
9 |
220 |
10 |
|
10 |
230 |
12 |
|
11 |
240 |
20 |
|
12 |
250 |
18 |
|
13 |
250 |
20 |
|
14 |
260 |
15 |
|
15 |
270 |
16 |
|
16 |
280 |
10 |
|
17 |
290 |
8 |
|
18 |
300 |
8 |
Варианты |
Полушарие |
Характер берега |
Направление берега (град. куда) |
|
3 |
северное |
отмелый |
60 |
где - сумма проэкций ветра;
Wi - скорость ветра (м/с);
i - угол между направлением ветра и направлением максимального сгона или нагона.
Время (часы) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Направление (град. откуда) |
150 |
180 |
220 |
230 |
240 |
250 |
250 |
260 |
270 |
280 |
290 |
300 |
|
Скорость (м/с) |
5 |
8 |
10 |
12 |
20 |
18 |
20 |
15 |
16 |
10 |
8 |
8 |
|
Угол () |
90 |
120 |
160 |
170 |
180 |
190 |
190 |
200 |
210 |
220 |
230 |
240 |
|
Сos |
0,00 |
-0,50 |
-0,94 |
-0,98 |
-1,00 |
-0,98 |
-0,98 |
-0,94 |
-0,87 |
-0,77 |
-0,64 |
-0,50 |
|
Эффект нагона WСos |
0 |
-4,0 |
-9,4 |
-11,8 |
-20,0 |
-17,7 |
-19,7 |
-14,1 |
-13,9 |
-7,7 |
-5,1 |
-4,0 |
|
СГОН Wcos=-127,4 |
IV. рассчитать и построить кумулятивную (интегральную) кривую.
Годы |
3 |
аК |
||
1960 |
20 |
-2,3 |
-2,3 |
|
1961 |
10 |
-12,3 |
-14,5 |
|
1962 |
16 |
-6,3 |
-20,8 |
|
1963 |
7 |
-15,3 |
-36,1 |
|
1964 |
16 |
-6,3 |
-42,3 |
|
1965 |
19 |
-3,3 |
-45,6 |
|
1966 |
11 |
-11,3 |
-56,9 |
|
1967 |
14 |
-8,3 |
-65,2 |
|
1968 |
20 |
-2,3 |
-67,4 |
|
1969 |
16 |
-6,3 |
-73,7 |
|
1970 |
21 |
-1,3 |
-75,0 |
|
1971 |
25 |
2,7 |
-72,2 |
|
1972 |
22 |
-0,3 |
-72,5 |
|
1973 |
18 |
-4,3 |
-76,8 |
|
1974 |
27 |
4,7 |
-72,0 |
|
1975 |
19 |
-3,3 |
-75,3 |
|
1976 |
26 |
3,7 |
-71,6 |
|
1977 |
21 |
-1,3 |
-72,8 |
|
1978 |
24 |
1,7 |
-71,1 |
|
1979 |
28 |
5,7 |
-65,4 |
|
1980 |
31 |
8,7 |
-56,7 |
|
1981 |
34 |
11,7 |
-44,9 |
|
1982 |
39 |
16,7 |
-28,2 |
|
1983 |
30 |
7,7 |
-20,5 |
|
1984 |
32 |
9,7 |
-10,7 |
|
1985 |
33 |
10,7 |
0,0 |
n=26
При построении кривой аК для декады 1960-1970 гг можем отметить резкое уменьшение значений, в период с 1970 по 1978 - равномерные колебания, и с 1978 по 1985 резкое повышение значений показателя.
Т0=579
V. Рассчитать коэффициенты разложения в ряд поля атмосферного давления по полиномам Чебышева - А00, А01, А10.
VI. Рассчитать матрицы переходных вероятностей по исходным рядам:
Годы |
W |
A00 |
Годы |
W |
A00 |
Годы |
W |
A00 |
|
1960 |
В |
Н |
1973 |
С |
В |
1986 |
Н |
В |
|
1961 |
С |
С |
1974 |
С |
С |
1987 |
Н |
В |
|
1962 |
С |
Н |
1975 |
Н |
С |
1988 |
В |
Н |
|
1963 |
Н |
Н |
1976 |
Н |
В |
1989 |
В |
В |
|
1964 |
Н |
В |
1977 |
Н |
В |
1990 |
В |
В |
|
1965 |
Н |
Н |
1978 |
С |
С |
1991 |
В |
В |
|
1966 |
С |
Н |
1979 |
В |
Н |
1992 |
С |
В |
|
1967 |
С |
С |
1980 |
В |
Н |
1993 |
С |
В |
|
1968 |
В |
Н |
1981 |
В |
Н |
1994 |
Н |
С |
|
1969 |
В |
Н |
1982 |
В |
В |
1995 |
Н |
Н |
|
1970 |
В |
Н |
1983 |
С |
С |
1996 |
Н |
С |
|
1971 |
С |
Н |
1984 |
С |
С |
1997 |
Н |
С |
|
1972 |
С |
В |
1985 |
Н |
С |
1998 |
С |
С |
|
1973 |
С |
В |
1999 |
С |
С |
Строим матрицу вероятных переходов для чего подсчитываем частоту и относительную вероятность комбинаций переходов Н в Н, Н в С, Н в В, С в Н и т.д.
Нt-1 |
Сt-1 |
Вt-1 |
||
Нt |
9/0,69 |
4/0,27 |
- |
|
Ct |
3/0,23 |
9/0,6 |
4/0,33 |
|
Bt |
1/0,08 |
2/0,13 |
8/0,67 |
|
13 |
15 |
12 |
||
|
40 |
Строим матрицу вероятных переходов для чего подсчитываем частоту и относительную вероятность комбинаций переходов Н в Н, Н в С, Н в В, С в Н и т.д.
Нt-1 |
Сt-1 |
Вt-1 |
||
Нt |
7/0,5 |
4/0,33 |
2/0,14 |
|
Ct |
3/0,21 |
6/0,5 |
4/0,29 |
|
Bt |
4/0,29 |
2/0,17 |
8/0,57 |
|
14 |
12 |
14 |
||
|
40 |
Строим матрицу вероятных переходов для чего подсчитываем частоту и относительную вероятность комбинаций переходов Н в Н, Н в С, Н в В, С в Н и т.д.
Нt-1 |
Сt-1 |
Вt-1 |
||
Нt |
3/0,5 |
4/0,33 |
2/0,14 |
|
Ct |
4/0,21 |
6/0,5 |
4/0,29 |
|
Bt |
5/0,29 |
2/0,17 |
8/0,57 |
|
12 |
12 |
14 |
||
|
40 |
Как видим, в данных матрицах переход любого состояния в последующее осуществляется с вероятностью не более 38%, что не может быть основанием для использования в прогностических целях. Если хотя бы одна из вероятностей достигала 80%, мы бы получили возможность прогноза с такой (приемлемой в практике) вероятностью. И то, только по одному из состояний текущего года.
Матрицы такого типа могут быть использованы и для сопоставления двух синхронных рядов. Тогда, вместо связи последующего состояния с предшествующим, можно определить степень совпадений разных состояний в анализируемых рядах.
VII. Рассчитать границы 3-х равновероятных классов (низкие значения - Н, средние - С и высокие - В по принципу: , С "от" - "до", В).
Подсчитать количество значений каждого класса.
Среднегодовая биомасса зоопланктона в восточной части Черного моря
Годы |
||
1960 |
45 |
|
1961 |
45 |
|
1962 |
63 |
|
1963 |
50 |
|
1964 |
61 |
|
1965 |
55 |
|
1966 |
85 |
|
1967 |
133 |
|
1968 |
107 |
|
1969 |
81 |
|
1970 |
103 |
|
1971 |
110 |
|
1972 |
85 |
|
1973 |
161 |
|
1974 |
99 |
|
1975 |
61 |
|
1976 |
47 |
|
1977 |
42 |
|
1978 |
27 |
|
1979 |
65 |
|
1980 |
113 |
|
1981 |
118 |
|
1982 |
44 |
|
1983 |
70 |
|
1984 |
70 |
|
1985 |
74 |
|
1986 |
58 |
|
1987 |
77 |
|
1988 |
84 |
Величина градации
Расчетная таблица
Градации |
Частота |
Рi |
Рi |
Средние градаций |
|
27-40 |
1 |
0,034 |
1 |
34 |
|
41-54 |
6 |
0, 207 |
0,966 |
48 |
|
55-68 |
6 |
0, 207 |
0,759 |
62 |
|
69-82 |
5 |
0,173 |
0,552 |
76 |
|
84-96 |
3 |
0,104 |
0,379 |
90 |
|
97-110 |
4 |
0,138 |
0,275 |
104 |
|
111-124 |
2 |
0,069 |
0,137 |
118 |
|
125-144 |
1 |
0,034 |
0,068 |
135 |
|
145-158 |
0 |
0 |
0,034 |
152 |
|
158-171 |
1 |
0,034 |
0,034 |
165 |
|
=29 |
=1,000 |
При интерполяции в предпоследнем столбце для границ Р 0,33 и 0,67 получаем значения обозначенных классов:
Н С В
68?69-102102
Количественное распределение величин:
Н-13, С-8, В-8
YIII. Дать прогноз по нижеследующим прогностическим уравнениям (по два уравнения на вариант).
1. Прогноз даты перехода через 140 температуры воды в порту Батуми - начала путины черноморской хамсы.
где Д - количество дней после 31 октября;
Тб-Х1 - средняя температура воды в ноябре в порту Батуми.
Годы |
Тб-ХI |
Д |
|
1960 |
18,1 |
45,2 |
|
1961 |
16,9 |
37,8 |
|
1962 |
17,3 |
40,3 |
|
1963 |
16,3 |
34 |
|
1964 |
16,5 |
35,3 |
|
1965 |
13,9 |
19,2 |
|
1966 |
18,8 |
49,6 |
|
1967 |
17,5 |
41,5 |
|
1968 |
17,7 |
42,7 |
|
1969 |
14,2 |
21 |
Прогноз урожайности черноморской ставриды.
где Р - численность черноморской ставриды в млн. штук;
Е - эксцесс распределения сеголетков ставриды в температурном поле поверхностного слоя Черного моря при их оценочной съемке.
Годы |
Е |
Р |
|
1960 |
2,5 |
92 |
|
1961 |
10,8 |
13,8 |
|
1962 |
12,6 |
11 |
|
1963 |
34,0 |
2,2 |
|
1964 |
0,5 |
265 |
|
1965 |
41,2 |
1,4 |
|
1966 |
10,0 |
15,2 |
|
1967 |
4,6 |
45,5 |
|
1968 |
3,8 |
58 |
|
1969 |
20,2 |
5,52 |