автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Судовой прогноз движения циклона и относительного перемещения судна в его ветро-волновом поле

На правах рукописи 005004163 —

МАРКИН АНАТОЛИЙ ПАВЛОВИЧ

СУДОВОЙ ПРОГНОЗ ДВИЖЕНИЯ ЦИКЛОНА и ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ СУДНА В ЕГО ВЕТРО-ВОЛНОВОМ ПОЛЕ

Специальность 05.22.19 Эксплуатация водного транспорта, судовождение

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

-1 ДЕК 2011

Новосибирск - 2011

005004163

ФБОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта»

доктор технических наук, профессор Сичкарёв Виктор Иванович

доктор технических наук, профессор Вьюгов Виктор Васильевич

кандидат технических наук, доцент Осокин Михаил Викторович

Морской государственный университет им. адмирала Г.И. Невельского, г. Владивосток

Защита состоится 23.12. 2011 года в 1430часов в ауд. 227 на заседании диссертационного совета Д 223.008.02 при ФБОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта» по адресу: 630099, г. Новосибирск, ул Щетинкина, 33, ФБОУ ВПО НГАВТ (тел./факс: (383) 222-49-76. E-mail: nqavt@nqs.ru или ese_sovet@mail.ru).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта»

Автореферат разослан «/г^» 2011 г.

Г

Работа выполнена в

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Учёный секретарь /> л

диссертационного совета ^¡¿¿¿¿JxujSs Михайлова Т.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Гидрометеорологическое обеспечение судоходства является традиционно актуальной темой морского судовождения, несмотря на успехи судостроения в создании всепогодных судов неограниченного района плавания. По данным Гидрометцентра РФ, около половины аварий на морском флоте происходит по причине гидрометеорологических условий, или в косвенной связи с ними, или отягощено ими. Кроме того, в последние полвека активно развивается морское судоходство на судах смешанного река-море плавания (ССП), которые обладают существенно большей гидрометеозависимостью, чем морские суда. Так. к морскому плаванию эти суда допускаются только с ограничением по высоте волны в районе плавания и с ограничением маршрута по удалению от порта-убежища. Следовательно, актуальность прогноза гидрометеоусловий (ГМУ) для безопасного плавания ССП многократно возрастает по сравнению с морскими судами.

Обеспеченность морского судовождения информацией по анализу и прогнозу ГМУ в настоящее время можно считать достаточной только для отдельных районов Мирового океана. В районах с недостаточной обеспеченностью существенно возрастает роль судового прогноза ГМУ. Но судовой прогноз ГМУ необходим также и в районах с хорошим покрытием прогностической информацией гидрометцентров различных стран в силу специфики судовождения, высокого уровня ответственности судоводителей за принятие управленческих решений, необходимостью оценивать динамику изменений ГМУ в сложных гидрометеорологических условиях чаще, чем с принятой в гидрометцентрах дискретностью в 6-24 часа, а также в связи с необходимостью хотя бы ориентировочной проверки справедливости прогнозов гидрометцентров.

Прогнозы гидрометцентров различных стран, в том числе и Гидрометцентра РФ, строятся на основе численного решения уравнения баланса волновой энергии для спектральных составляющих или для параметров спектра волнения. Это требует сложного вычислительного оборудования, баз данных по исходным ГМУ в узлах сеточной области на обширные районы Мирового океана, больших затрат машинного времени и высокого профессионализма персонала. Поскольку в судовых условиях отсутствуют все составляющие этого процесса, также как и необходимость получения прогноза по всей акватории Мирового океана или моря, судовой прогноз ГМУ должен строиться на альтернативной методологии. Такую возможность для получения прогноза ГМУ в отдельных точках маршрута плавания судна даёт синоптический метод, основной проблемой в котором является прогноз перемещения синоптического объекта (СО) - циклона, антициклона, атмосферного фронта, воздушной массы и т.п.

Традиционно применяемые в судовождении методы графической линейной или криволинейной экстраполяции движения СО не обладают достаточной точностью для заблаговременности прогноза свыше 12-18 часов. Поэтому актуальной задачей для судового синоптического прогноза является повышение его точности.

Для решения практических задач судовождения, связанных с учётом ГМУ для обеспечения гидрометеорологической безопасности плавания, необходима разработка судоводительских приёмов решения задач относительного перемеще-

ния судна в ветро-волновом поле СО с учётом ветро-волновых потерь скорости судна, что также актуально в современном судовождении.

Цель работы. Основными целями диссертационной работы являются:

- разработка доступного в судовых условиях метода повышения точности прогноза положения СО и, следовательно, их барических полей, определяющих ветро-волновые условия плавания;

- разработка основных задач судоводительского использования гидрометеорологического прогноза положения СО в интересах безопасности судовождения.

Для достижения поставленных целей потребовалось решение следующих основных задач:

- выбор способа судового прогноза перемещения СО;

- выявление причин недостаточной точности прогноза традиционным в судовождении способом;

- разработка и анализ способов сглаживания исходной информации о движении СО и способа прогноза сглаженных элементов его перемещения;

- статистическая оценка точности разработанных видов формального прогноза по архивным материалам;

- разработка основных задач прогноза относительного перемещения судна в поле СО с графическим и аналитическим решением, обеспечивающих безопасное плавание при наличии в СО опасных волновых зон.

Степень проработанности проблемы. Прогноз ГМУ уже давно находится в поле зрения метеорологов и океанологов, а также моряков и учёных, работающих на нужды судостроения и судовождения. Их трудами созданы удовлетворительные по точности методы прогноза метеовеличин и параметров волнения, применяющиеся в синоптической метеорологии и в современных численных методах, представлено воздействие ГМУ на судно.

Однако, судоводительская практика продолжает испытывать дефицит достаточно простых, применимых в судовых условиях, и в то же время достаточно точных методов прогноза ГМУ, а также методов их использования для обеспечения безопасности плавания.

Объект исследования: перемещение СО со свойственными им гидрометеорологическими условиями.

Предмет исследования: моделирование прогностического перемещения СО и относительного положения движущегося судна в ветро-волновом поле этого СО.

Методы исследования. Для описания движения СО в основном использованы методы навигационного аналитического счисления. Для сглаживания параметров движения циклона - метод наименьших квадратов. Для оценки точности прогноза применены методы сравнения с архивными материалами и статистический анализ. Для решения задач относительного перемещения судна применены штурманские методы графической прокладки относительного движения и методы аналитической геометрии.

Научная новизна. Выполнен сопоставительный анализ точности графического и аналитического прогноза перемещения СО, показавший невозможность достижения требуемой точности при традиционном графическом прогнозе.

Разработан математический аппарат аналитического счисления для описания предшествующего движения и прогноза движения СО.

Разработан метод сглаживания исходной информации о движении СО аппроксимирующей функцией с использованием метода наименьших квадратов.

Получены статистические оценки точности прогноза движения СО на архивном материале северной части Тихого океана, на основе которых выбраны лучшие по точности аппроксимирующие функции.

Разработаны способы графического решения и намечены пути аналитического решения трёх основных задач прогноза относительного перемещения судна в ветро-волновом поле СО с учётом ветро-волновых потерь скорости судна.

Практическая ценность работы. Создана методология повышения точности прогноза перемещения СО, пригодная для использования в судовых условиях.

Разработано графическое решение основных задач относительного перемещения судна в ветро-волновом поле СО с учётом потери скорости судна, что способствует повышению уровня безопасности плавания.

За сезон максимальной штормовой активности северной части Тихого океана (январь-март 2006 г.) получена большая статистика положений идентифицированных СО за последовательные сроки наблюдений.

Результаты работы внедрены в учебный процесс на судоводительском факультете ФБОУ ВПО НГАВТ, а также в виде разработанных рекомендаций на судах.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Применение сглаживания исходной гидрометеоинформации путём её аппроксимации методом наименьших квадратов с последующим применением аппроксимирующей функции для прогноза перемещения СО.

2. Статистика позиций идентифицированных СО северной части Тихого океана по последовательным срокам наблюдений.

3. Среднестатистические значения ошибок прогноза положения циклонов северной части Тихого океана на срок от 6 до 36 часов различными методами аппроксимации и выбор наилучшей аппроксимации.

4. Постановка прямой и двух обратных задач относительного перемещения судна в поле СО с разработанным методом графического решения и подходом к аналитическому решения.

Достоверность результатов достигается применением апробированного математического и программного аппарата, а также достигнутым удовле-

творительным для практики результатом сравнения полученных оценок с архивными гидрометеорологическими материалами.

Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО НГАВТ в 2007,2009, 2011 годах.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 16 печатных работах, в том числе в 4 статьях периодических изданий по перечню ВАК. В публикациях в соавторстве личный вклад соискателя составляет не менее 50%.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста и содержит введение, четыре главы, заключение, список литературы и 2 приложения на 18 страницах, в том числе 22 рисунка, 17 таблиц, 139 литературных источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, изложены цели и задачи исследования, объект и предмет исследования, указаны методы исследования, представлены научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, описаны апробация, публикации, структура и объём диссертации.

В первой главе рассмотрены методы прогноза морской гидрометеорологической обстановки, применяемые в Гидрометцентре РФ и гидрометцентрах других стран, сделан вывод о невозможности использования этих методов в судовых условиях. Сформулированы цели и задачи исследования.

Рассмотрено применение традиционного в судовождении графического метода прогноза положения произвольного СО, вскрыты источники ошибок и сделан вывод о необходимости поиска нового метода прогноза положения СО, обеспечивающего лучшую точность и большую заблаговременность.

Поиск этого метода осуществляется в направлении сглаживания исходной информации о движении СО для выявления характера нестационарности его движения. К перспективным видам сглаживания, подлежащим исследованию, отнесены: сглаживание координат траектории движения СО, сглаживание направления и скорости движения СО. Показано, что сглаживание методом скользящего среднего не приводит к существенному улучшению результатов.

Во второй главе разрабатывается способ сглаживания элементов движения СО методом наименьших квадратов. Рассмотрены линейная и параболическая аппроксимации, для коэффициентов которых получены общие вычислительные формулы методом наименьших квадратов. Показана возможность применения общих формул к различным частным случаям, используя в

качестве аргумента и функции различные пространственно-временные параметры, формируемые из координат позиций СО методами навигационного аналитического счисления. Так, если в гринвичские сроки наблюдений Т ¡

сняты координаты q>¡, позиций СО, то разность широт /-й позиции СО A q>i=q>.~(px\ отшествие A (0¡ - (Я, - Я,)- cos ^ ; оперативное время ti =Тгр1 -7^,,,/ = 1,2,...,я; п - объём аппроксимируемого множества;

, Я1, Т,р, - координаты и время позиции, принятой за начальную. Траектория СО может быть задана в явном виде как Д<р(Дю), или в параметрическом виде Л<р(/),Л<у(/),а также значениями его курса (направления движения) К и скорости V:

А<р, [90° при Аю, > 0.

A: =arcíg——+{ (1)

Ao)¡ 1270° яры Асо, < 0;

^ = д/д^+Аш,2. (2)

Показано использование полученных аппроксимаций известного за предшествующие сроки положения СО для получения прогноза движения СО. При параметрической аппроксимации по оперативному времени t прогностическое движение определяется экстраполяцией оперативного времени на нужное число прогностических сроков: t = í¡+2, íj+3,..., ti+n , где п -предельно допустимое число прогностических сроков, устанавливаемое статистическими методами из условия допустимости точности прогноза. Например, при задании траектории СО значениями К и V приращения координат A(pi+J = Vj+J-cosKi+j; Acoi+J = Ví+J -sin Ki+J; j = \,...,n (j - прогнозируемые

позиции СО); а прогнозируемые координаты СО: <Pi+J=<p,+j-i+A(Pi+j;

AXi+j = Ami+j sec 9,+J-1*<Ph-J ■ x.+J = Ai+;._j + дя/+/. (3)

Представлены некоторые соображения о требуемой максимальной точности прогноза перемещения СО. Достаточно жёстким требованием к точности прогноза положения СО будет непревышение в относительном положении судна расстояния между соседними изобарами: Аппр <Апр, где Аппр -

ошибка прогноза; Апр - расстояние между изобарами в прогнозируемом

относительном положении судна в поле СО.

Обработка факсимильных карт ASAS JMH (Токийского центра) в широтном диапазоне от 12°N до 58°/V для различных сезонов даёт следующие средние значения Апр со среднеквадратическими отклонениями: зима

2,00°±0,81°; лето 2,71°±1,38°; осень 2,66°±1,07°; весна2,30°±0,8Г. Таким образом, по первому критерию точность прогноза положения СО должна быть около 2-3°.

Другое жёсткое требование можно получить из условия непревышения ошибки относительного положения судна в поле СО расстояния между изолиниями высот волн на картах анализа волнения: Аппр < Ащ , где ДяЛ - расстояние между изолиниями высот волн. Исследованы СО, в которых выделено 96 зон максимумов волнения. Распределение минимальных расстояний между изолиниями высот волн в зонах максимума волнения в северной части Тихого океана представлено на рисунке 1.

Из распределения видно, что около 74% расстояний АмЛ находится в пределах от 1° до 2°, и лишь 11% - в пределах от 0,5° до 1°.

Однако, поскольку в современных условиях такой точности прогноза на большую заблаговременность получить не всегда удаётся, необходимо при планировании относительного положения судна в поле СО прибавлять вероятную ошибку прогноза к радиусу опасной зоны СО.

N%

38,5

- 35,4

11,5 12,5

2,1 1-1

1,0 2,0 3,0 án°

Рисунок 1 - Распределение минимальных расстояний между изолиниями высот волн в зонах максимума волнения

В третьей главе исследуется точность прогноза перемещения СО с применением разработанной методологии аппроксимации известного движения СО и его экстраполяцией на срок прогноза.

Применение формального прогноза возможно для различных представлений способа прогнозирования и вида аппроксимации, рисунок 2.

Исследование точности прогноза проведено статистическими методами. Для этого выполнена подборка факсимильных карт ASAS JMH на самый активный в штормовом отношении сезон с января по март 2006 г. за последовательные сроки наблюдений на 00,06, 12,18 часов UTC, на которых выделены для исследования синоптические объекты (циклоны и антициклоны), представляющие интерес для судоводителя, с продолжительностью существования не менее пяти сроков.

Рисунок 2 - Структурная схема метода формального прогноза движения синоптического объекта

для исследования его точности

Каждый идентифицированный таким образом СО описан географическими координатами своего центра и другими метеорологическими параметрами. Всего набрано для исследования 128 циклонов и антициклонов северной части Тихого океана, из которых 67 имеют не менее 5 сроков существования.

Вычисленные прогнозные положения СО на сроки, для которых известны его действительные положения, позволяют вычислить ошибку прогноза исследуемого метода. Применением данного приёма к достаточно большому массиву СО получена статистика ошибок прогноза и сделаны соответствующие статистические выводы, приведённые ниже.

Для расчётов создана серия алгоритмов расчёта ошибок прогноза для каждого вида аппроксимирующих функций и для каждого способа прогнозирования. Вычисления на основе разработанных алгоритмов выполнены на одной и той же выборке СО, содержащей информацию о 67 циклонах за всё время их существования над океаном, насчитывающее от 5 до 24 сроков наблюдений (по 6 часов каждый).

Рассмотрены следующие способы прогнозирования из приведённых на рисунке 2: с преобразованием исходных координат относительно первого наблюдения; относительно предшествующего наблюдения; через курсы и скорости СО. Каждый способ прогнозирования реализован в следующих функциях регрессии (аппроксимации исходных данных):

- линейная функция времени вида

A(p = avt + b<fi;Ao} = aJ + bia; (4)

- полиномиальная функция времени вида

Ац> = а/ + bj + с„; Асо = af + bj + cffl; (5)

- логарифмическая функция времени вида:

Д<р = ö„ \nt + bv; А(й = аю InV + bj ; (6)

где а, b и с с соответствующими индексами - параметры аппроксимации, вычисляемые методом наименьших квадратов по стандартным компьютерным программам аппроксимации пакета программ «STATISTICA». За исходное предшествующее движение СО принималось во всех случаях 4 срока наблюдений. Для проверки точности прогноза с любой жизненной стадии соответствующего СО проводилось смещение сроков наблюдений, принимаемых за предшествующее движение СО. Вычисленные прогностические координаты сравнивались с фактическими и вычислялась ошибка прогностических координат:

А(рош, = А- Д<pnpt\ Дш0Ш, = Дю, - Дco„pi; (7)

а также радиальная ошибка (невязка) прогноза

ci = т/Дфош/ +AO.L • (8)

Результаты расчётов позволили составить интервальные ряды ошибок прогноза, получить точечные статистические оценки ошибок прогноза, по-

10

строить гистограммы плотности распределения ошибок прогноза, построить графики средних значений ошибок по срокам прогноза, на основании которых сделать определённые выводы о лучшем из рассмотренных способе формального прогноза движения СО. На рисунке 3 представлены графики ошибок по срокам прогноза и видам аппроксимации с вычислением приращений координат относительно первой позиции.

Сравнение средних ошибок прогноза на рисунке 3 показывает невысокую точность прогноза традиционным судоводительским методом по курсам и скоростям циклона: среднестатистическая ошибка 5° накапливается уже при !8-часовом прогнозе, при суточном прогнозе - 7,5°, при полуторасуточном - 13,5°.

относительно первого наблюдения

При вычислении относительных координат как разности текущих и предшествующих координат и аппроксимации начального движения линейной, полиномиальной и логарифмической функциями наблюдается почти двукратное ухудшение точности прогноза по сравнению с аналогичными видами аппроксимации, но с расчётом относительных координат как разности текущих и начальных координат. Таким образом, выбор лучшего способа прогноза необходимо вести между линейной , полиномиальной и логарифмической аппроксимациями с относительными координатами относительно первого наблюдения:

ЛФ, = <р, - чу, Дш, = (к, - А,)- = Тгр1 - Тгр1. (9)

Сравнение результатов для этого случая на рисунке 3 и представленных в диссертации гистограмм плотности распределения ошибок приводит к следующим выводам.

При прогнозе с 6-часовой заблаговременностью любой вид аппроксимации обеспечивает остромодальную плотность распределения ошибки с модой 0° - 0,5°. При этом лучший результат даёт полиномиальная аппроксимация: с вероятностью 47% ошибка прогноза не превышает 0,1°.

С увеличением заблаговременное™ прогноза острота моды постепенно снижается, а вероятнейшее значение ошибки прогноза возрастает. Так, на 12-часовую заблаговременное«, мода при всех видах аппроксимации приходится на ошибки 1° - 2°.

На заблаговременность свыше 12 часов полиномиальная аппроксимация резко ухудшает точность прогноза, мода ошибки приближается к 10°. При линейной и логарифмической аппроксимации точность прогноза с увеличением забла-говременности также ухудшается, плотность распределения ошибок всё более приближается к равномерной.

Таким образом, на заблаговременность прогноза до 9 часов полиномиальная аппроксимация представляется наилучшей.

На заблаговременность прогноза от 9 до 18 часов незначительные преимущества имеет линейная аппроксимация.

На заблаговременность от 18 до 36 часов наилучшую точность даёт логарифмическая аппроксимация.

В четвёртой главе рассматриваются задачи прогнозирования относительного перемещения судна в ветро-волновом поле СО. В первом приближении решение этих задач строится на предположении квазистационарности ветро-волнового поля, что можно считать допустимым на срок до принятия очередной аналитической гидрометеорологической информации.

Задача прогноза относительного перемещения судна в поле СО представляет интерес в связи с различными ветро-волновыми условиями в разных частях СО. Следовательно, решая эту задачу, можно определить, какие высоты волн, скорость ветра, курсовые углы ветра и волнения и другие параметры ожидают судно в процессе его движения. Задачу относительного движения судна в поле СО можно разделить на два типа:

- прямая задача - определение относительного пути судна, движущегося заданным курсом с заданной скоростью;

- обратная задача - определение курса и скорости судна для движения по заданному относительному пути в поле СО.

Обратная задача разделяется на две самостоятельные практические задачи: выхода из опасной зоны СО в неопасную и обхода опасной зоны СО.

Решение прямой задачи можно получить, используя методы относительного движения в инерциальной и переносной системах координат. В качестве абсолютного движения принимается движение судна Ус в географической системе координат, в качестве переносного - движение циклона а в качестве относительного - движение судна Уот„ относительно СО. Тогда векторное уравнение относительного движения судна в поле СО

У,т„=Ус-Уч. (10)

Геометрическое решение этой задачи удобно вести построением скоростного треугольника при центре СО, перенося в центр СО вектор скорости судна своим началом. Тогда вектор относительной скорости судна У,ши пройдёт из конца вектора скорости СО в конец вектора скорости К, рисунок 4.

V

отн

К

Рисунок 4 - Графическое определение перемещения судна относительно центра циклона за один прогностический срок

Полученный вектор относительной скорости необходимо перенести в позицию судна и представлять, что относительно центра СО судно будет перемещаться по этому вектору.

Для аналитического решения задачи введём положение СО на последний имеющийся срок наблюдений Ц^ {(рц., А.ц.), а также положение судна на этот

же срок С Д<рс., Ас.). Исходное относительное положение судна в поле СО

можно описать расстоянием от центра СО до судна и направлением А^., а

также относительными координатами , рисунок 5:

/ \ Фс- +<Ри-

^сщ =1Яе. - Хц. }■ СОЗ ' ' ■

"сц! Ц:

Рисунок 5 - Перемещение судна относительно циклона в относительной системе координат ЛФ!(, АО)(, АФС, АПС

Расстояние от центра СО до судна

(13)

а направление от центра СО на судно

ДфС1(, (90° приАсо^Х)-,

ЛСЦI = -агщ — +1 Т7Л о Л .п (14)

Дю^, 1270° при АюП(/ < 0. Таким образом, Асщ и Эсщ позволяют описать ветро-волновые условия в

месте начального расположения судна, и, соответственно, достижимую скорость судна.

Вектор прогностического перемещения СО в координатной форме:

ГчМ{А(р11М,АО)11М}: (15)

где

где

А<Рчм=Гчм-<жКчм->

Вектор движения судна в координатной форме на тот же срок УсМ{А(рсМ,Аа)сМ};

^(Рсм = Км АасМ=УсМ-шИКм.

(16)

(17)

(18)

(19)

Тогда вектор относительной скорости судна в поле СО

Уотнм{&(ротМЛ(Оот„м}> (21)

где

Ь<р„тн^=&<рсм-&%м 5 (22)

(23)

Следовательно, прогностические координаты относительного положения судна в поле СО

СсцМ^сцМ'Аюсцм1

где

А<РсЧМ=А(РсЩ Прогнозируемое расстояние от центра СО до судна

а направление от центра СО на судно по аналогии с первоначальным

[90° прикшсцМ >0;

А м=-агс(д--К

¡^270 при сцМ <0.

По первой / + 1 позиции судна в поле СО вычисляются новые прогностические ветро-волновые условия для судна и новая достижимая скорость судна. Далее на необходимую заблаговременность процесс может быть продолжен аналогично.

Решению первой обратной задачи по выходу судна из опасной волновой зоны синоптического объекта в неопасную должно предшествовать принципиальное решение вопросов:

- есть ли возможность двигаться судну в опасной зоне любым курсом;

- есть ли возможность или необходимость штормового плавания в опасной зоне на носовых курсовых углах;

- есть ли возможность или необходимость штормового плавания в опасной зоне на кормовых курсовых углах.

Эти возможности определяются исходя из соотношения между параметрами волнения в опасной зоне и параметрами допустимого волнения для судов ограниченной мореходности, из наличия зон резонансной бортовой или килевой качки, зон опасного слеминга, заливания, брочинга или пониженной остойчивости на попутном волнении, а также из навигационных условий.

Вначале, используя факсимильные карты приземного анализа и анализа волнения, необходимо определить исходное положение судна в опасной зоне СО, а также определить в этой географической точке направление ветра и высоту волн.

При графическом решении первой обратной задачи построение скоростных треугольников удобно вести при центре СО. В этом случае построение удобно

(24)

(25)

(26)

(27) (28)

вести также на маневренном планшете или на листе бумаги, задавшись определённым масштабом и расположив СО в центре планшета.

В начало вектора скорости СО Уц необходимо перенести географическое направление ветра IV из местоположения судна и относительно этого направления сориентировать полярную диаграмму скорости судна, соответствующую высоте волны в местоположении судна и масштабу У,,, рисунок 6. Эту же полярную диаграмму скорости судна необходимо изобразить в месте расположения судна С относительно направления ветра.

Проводя из центра полярной диаграммы радиус-вектор, соответствующий скорости судна Ус на выбранном курсовом угле волнения, и замыкая в него вектор относительной скорости из конца вектора Уц, получим поле векторов относительной скорости . Параллельным переносом это поле необходимо перенести в местоположение судна. В результате относительно местоположения судна очертится годограф относительной скорости судна в поле СО.

Анализируя одновременно два годографа: скорости судна в поле СО и относительной скорости судна в поле СО, можно сделать некоторые выводы о возможности выхода судна из опасной зоны СО.

Если Уц >Ус(к, д) при любых ц, где (/ - курсовой угол ветра и волнения,

то выход судна из опасной зоны СО в обратном направлении невозможен. Чем более различаются Уч и Ус при Уц > Ус , тем более узким оказывается сектор относительных перемещений судна в опасной зоне, и тем более он ориентирован в направлении, обратном движению СО.

Для опасной зоны, расположенной в тёплом секторе циклона, скорость относительного движения в опасной зоне возрастает при движении судна на носовых курсовых углах ветра (например, Ус2 - Уп2; Ус3 ~ Уо3; УсА -Уо4 ).

В этом случае опасную зону можно пройти за минимальное время. Движение на кормовых курсовых углах ветра всё равно приводит к проходу через всю опасную зону, но относительная скорость прохода опасной зоны при этом становится минимальной (на рисунке 6 Ус7 -У„7; Ус8 - У0%), поэтому время

прохода опасной зоны увеличивается. Движение лагом к волне, даже если оно возможно, только при близких по величине Уц и Ус или при Уц < Ус может бьггь кратчайшим по выходу из опасной зоны; при Уц > V., судно проходит

значительную часть опасной зоны (на рисунке 6, УсХ - Уо]; Ус5 - Уо5).

Таким образом, при Уц > Vс, исходя из необходимости минимального

времени пребывания в опасной зоне, рекомендуется выходить го неё на носовых курсовых углах волнения.

Для опасных зон, расположенных в тылу холодного фронта или в холодной части циклона, скорость относительного движения возрастает, когда она противоположна скорости Уц, но при этом в тылу холодного фронта движение судна окажется лагом к волне, а в холодной части циклона — по волне.

Кб цг

Направление ветра в местоположении судна С, т/ перенесённое к центру а циклона - ось симметрии полярной диаграммы

а) при центре циклона

Годограф относительной скорости судна в поле циююна, полученный параллельным переносом из скоростного треугольника при центре т/ циклона *п

Годограф действительной скорости судна в поле циклона - полярная

диаграмма скорости &

6) в местоположении судна

К,

Ус — скорость судна

У — относительная скорость судна в поле СО

Рисунок б - Векторные скоростные треугольники при центре циклона и годограф относительных скоростей в местоположении судна В тылу холодного фронта движение на носовых курсовых углах к волне выводит судно из опасной зоны со средними относительными скоростями, а в холодной части - с минимальными. Поэтому в холодном секторе циклона миниму-

му времени пребывания в опасной зоне будет соответствовать движение по волне. Аналитическое решение задачи минимизации времени выхода из опасной зоны СО сводится к решению обыкновенного дифференциального уравнения, в которое входит аналитическое описание контура конкретной опасной зоны.

Графическое решение второй обратной задачи по обходу опасной зоны синоптического объекта строится следующим образом, рисунок 7.

Рисунок 7 - Выбор курса или скорости судна для обхода опасной зоны синоптического объекта

Пусть известно: местоположение судна в поле СО и расположение опасной зоны (03); прогнозируемое перемещение СО УцМ, направление ветра и высота

волны в местоположении судна и предполагаемая скорость движения судна Fc(+1

с учётом высоты и курсового угла волны. Необходимо проверить, существует ли опасность входа судна в опасную зону, и если существует, то необходимо выбрать такой курс и/или скорость судна, которые обеспечивают судну обход опасной зоны.

Для решения этой задачи область опасной зоны необходимо увеличить до расчётного размера по всему её периметру на величину возможной ошибки Д прогноза перемещения СО. Из местоположения судна Q провести по касательной к расчётной опасной зоне линии ожидаемого относительного движения ЛООД[ и ЛООД2 . Параллельным переносом в конец вектора F1(+; провести линии, параллельные ЛООД, и ЛООД2, которые ограничивают сектор опасных относительных курсов судна (COOK). В точку начала V4 перенести вектор скорости судна Vc ,+;. Если конец вектора Vct+t оказался внутри COOK, то движение судна предполагаемым курсом и скоростью Vа+\ приведут судно в опасную зону. Таким образом, проверка осуществляется достаточно просто.

Для решения задачи обхода опасной зоны из начала вектора V4 необходимо построить годограф скорости судна аналогично первой обратной задаче (или дугу окружности радиусом Vc, если скорость судна вне опасной зоны мало отличается от скорости на тихой воде). Все вектора скорости судна, не входящие в COOK, есть поле возможных векторов скорости судна для обхода опасной зоны. Он может быть дополнен сектором векторов скорости судна, ограниченным направлениями на точки пересечения годографа с одним из лучей COOK (ближайшим к судну) и длиной - до соприкосновения с этим же лучом COOK. Конкретный выбор маневра обхода опасной зоны из поля возможных манёвров зависит от конкретных условий, прежде всего - навигационных.

Аналитическое решение этой задачи возможно тогда, когда имеется аналитическое представление опасной зоны в виде уравнения. В общем виде эта задача доведена до нахождения курсов судна в обход опасной зоны СО и относительной скорости, с которой судно будет проходить мимо опасной зоны.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В процессе реализации поставленных целей решены следующие задачи.

1. Для выполнения судовых прогнозов выбран альтернативный профессиональному прогнозированию синоптический метод.

2. Выявлены и исследованы причины недостаточной точности графического прогноза положения синоптического объекта, применяемого в судоводительской практике. Показано, что даже применение сглаживания не приводит данный метод к достаточному повышению точности прогноза на заблаговременность до 1,5 суток.

3. Разработаны аналитические способы описания предшествующего движения синоптического объекта с использованием географических координат, приращений координат над координатами начальной точки, приращения координат над координатами предыдущей точки местоположения синоптического объекта, направлений и скоростей движения синоптического объекта. Для этих способов описания движения разработаны различные аппроксимирующие аналитические модели с применением сглаживания методом наименьших квадратов.

4. Выполнена трудоёмкая работа но анализу факсимильных карт обширного северотихоокеанского региона за январь-март 2006 года для идентификации синоптических объектов и снятия координат их местоположения в процессе движения и описания их эволюции. Эта работа использована для различных способов описания движения синоптических объектов и различных аппроксимирующих функций.

5. Проведена статистическая оценка точности разработанных способов прогноза при применении различных способов описания движения и различных аппроксимационных функциях. Полученные результаты позволили дать рекомендацию по применению описания движения в виде приращений координат над координатами начальной точки и применению логарифмической аппроксимации для заблаговременности прогноза более суток.

6. Выявлены и разработаны приёмы решения задач судовождения с учётом прогнозируемого положения синоптического объекта с его ветро-волновым по-

лем. Дано решение прямой и двух обратных задач графически и двух задач - аналитически.

Таким образом, представленное исследование создаёт методологические предпосылки для повышения безопасности мореплавания, как морских судов, так и судов смешанного плавания в изменяющихся гидрометеорологических условиях.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях перечня ВАК РФ

1. Маркин, А.П. Оценка высот волн в зоне максимума волнения быстро-движущегося циклона /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин //Науч. проблемы трансп. Сибири и Дал. Востока, 2007 /Новосиб. гос. акад. вод. транш. -Новосибирск, 2007. -№ 2. - С. 68-76.

2. Маркин, А.П. Параметры синоптических объектов зоны максимума волнения и зоны опасного волнения в северной части Тихого океана /А.П. Маркин //Науч. проблемы трансп. Сибири и Дал. Востока /Новосиб. гос. акад. вод. трансп. - Новосибирск, 2008. - С. 143-146.

3. Маркин, А.П. Информационное обеспечение гидрометеорологической безопасности в различных районах Мирового океана. /А.П. Маркин //Материалы Междунар. науч.-техн. конф. «Обновление флота - актуальная проблема водного транспорта на современном этапе» /Новосиб. гос. акад. вод. трансп. - Новосибирск, 2011. - 4.2. -С. 9-11.

4. Маркин, А.П. Обоснование необходимости и методологии собственного судового гидрометеопрогноза по аналитической информации /А.П. Маркин //Материалы Междунар. науч.-технич. конф. «Обновление флота -актуальная проблема водного транспорта на современном этапе» /Новосиб. гос. акад. вод. трансп. - Новосибирск, 2011. -4.2. -С. 11-13.

Другие публикации

1. Маркин, А.П. Математическое обоснование описания движения циклона сглаживанием элементов его движения методом наименьших квадратов / А.П. Маркин //Материалы научно-технической конференции ППС «Водный транспорт России вчера, сегодня, завтра» /Новосиб. гос. акад. вод. трансп. - Новосибирск, 2009. - С. 136-139.

2. Маркин, А.П. Морское гидрометеорологическое обеспечение судов на современном этапе / А.П. Маркин //Судовожение-2010: сб. науч. тр. /Новосиб. гос. акад. вод. трансп. - Новосибирск, 2010. - С. 135-148.

3. Маркин, А.П. Ветро-волновые потери скорости судов смешанного плавания /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин, В.К. Лубковский / Новосиб. гос. акад. вод. трансп. - Новосибирск, 2007. - 83 с.

4. Маркин, А.П. Исследование волновых полей зон максимума волнения северной части Тихого океана /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин / Новосиб. гос. акад. вод. трансп. - Новосибирск, 2009. - 137 с.

5. Маркин, А.П. Прогноз движения циклона и относительного перемещения судна в его ветро-волновом поле /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин, В.П. Умрихин / Новосиб. гос. акад. вод. трансп. -Новосибирск, 2008. -101 с.

6. Маркин, А.П. Исследование ветровых и волновых условий в зонах максимума волнения северной части Тихого океана /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин //Судовождение-2008: сб. науч. тр. / Новосиб. гос. акад. вод. трансп. - Новосибирск, 2008. - С. 3-15.

7. Маркин, А.П. Статистический анализ несоответствия ветро-волновых потерь скорости судна смешанного плавания и их математической модели /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин, В.К. Лубковский //Материалы научно-практической конференции ППС и ИГР реч. транспорта /Новосиб. гос. акад. вод. трансп. - Новосибирск, 2007. - Ч. 2. - С. 29-31.

8. Маркин, А.П. Аналитический метод описания параметров движения синоптического объекта /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин //Материалы научно-практической конференции ППС и ИТР реч. транспорта и др. отраслей / Новосиб. гос. акад. вод. трансп. - Новосибирск, 2007. - Ч. 2. - С. 33-35.

9. Маркин, А.П. Сглаживание параметров движения циклонов умеренных широт /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин //Материлы научно-практической конференция ППС и ИТР реч. транспорта и др. отраслей / Новосиб. гос. акад. вод. трансп. - Новосибирск, 2007. - Ч. 2. - С. 35-37.

10. Маркин, А.П. Оценка точности линейного и нелинейного формального прогноза движения циклона северной части Тихого океана /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин //Материалы научно-практической конференции ППС «Водный транспорт России вчера, сегодня, завтра» /Новосиб. гос. акад. вод. трансп. - Новосибирск, 2009. - С. 145-149.

11. Маркин, А.П. Анализ точности прогноза перемещения циклона методом формальной экстраполяции с применением сглаживания различных параметров движения способом наименьших квадратов /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин //Вест. Мор. гос. ун-та. Серия Судовождение. - Владивосток, 2009. - Вып. 32. -С.46-56.

12. Маркин, А.П. Идентификация, движение и эволюция синоптических объектов северной части Тихого океана /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин /Новосиб. гос. акад. вод. трансп. - Новосибирск, 2010. - 85 с.

Подписано в печать 14.11.2011 г. Бумага офсетная № 1, формат 60*84Ш6, печать трафаретная - Riso. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 110. Бесплатно

Отпечатано в издательстве ФБОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного Транспорта» (ФБОУ ВПО «НГАВТ»), 630099, Новосибирск, ул. Щетинкина, 33.

Введение. 2

Глава 1. Методы прогноза морской гидрометеорологической обстановки и необходимые информационные ресурсы. 10

1.1 Методы морских гидрометеорологических прогнозов, используемые в Гидрометцентре РФ. 12

1.2 Постановка цели и задач исследования. 16

1.3 Существующие методы самостоятельного судового гидрометеорологического прогноза. 19

1.3.1 Исследование возможности усовершенствования существующего способа описания движения СО сглаживанием его элементов движения и характеристик изменчивости движения. 26

1.3.2 Сглаживание осреднением вектора скорости в координатной форме. 28

Глава 2. Разработка нового способа описания движения циклона сглаживанием элементов его движения методом наименьших квадратов. 33

2.1 Сглаживание траектории движения циклона методом наименьших квадратов. 38

2.2 Сглаживание скорости движения циклона методом наименьших квадратов. 44

2.3 Сглаживание курса циклона методом наименьших квадратов. 45

2.4 Прогноз движения циклона с использованием полученных результатов. 47

2.5 Некоторые соображения о требуемой максимальной точности прогноза перемещения циклона. 50

Глава Исследование точности прогноза перемещения циклонов при использовании усовершенствованных методов формальной экстраполяции. 58

3.1 Исходная информация о циклонах. 58

3.2 Исследование точности прогноза движения циклонов. 59

Алгоритм расчёта точности прогноза. 62

3.3 Результаты статистического исследования точности прогноза движения циклона через его курсы и скорости с вычислением приращений координат относительно предыдущей позиции. 65

3.4 Выбор лучшей по точности прогноза аппроксимации движения циклона. 72

3.5 Вычисления относительных координат относительно первого наблюдения. 80

3.6 Вычисления относительных координат относительно предыдущего наблюдения. 90

Глава 4. Прогноз относительного перемещения судна в поле синоптического объекта. 96

4.1 Прямая задача: определение относительного пути судна, движущегося заданным курсом и скоростью. 97

4.2 Первая обратная задача: выход из опасной зоны синоптического объекта в неопасную. 102

4.2.1 Графическое решение первой обратной задачи. 103

4.2.2 Аналитическое решение первой обратной задачи. 107

4.3 Вторая обратная задача: обход опасной зоны синоптического объекта. 109

4.3.1 Графическое решение второй обратной задачи. 109

4.3.2 Аналитическое решение второй обратной задачи. 111

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Таким образом, выполненная работа позволила достичь поставленных целей:

- разработан доступный в судовых условиях метод повышения точности прогноза положения синоптического объекта аппроксимацией по методу наименьших квадратов известного предшествующего движения синоптического объекта и экстраполяционным применением полученной аппроксимации на любой необходимый срок прогноза в пределах указанных ограничений;

- выявлены и поставлены основные задачи судовождения (прямая и две обратных) по использованию прогнозного положения определяющего синоптического объекта с известным расположением в нём зон опасного волнения для уверенного безопасного плавания; разработаны методы их решения в судовых условиях.

В процессе реализации поставленных целей решены следующие задачи.

1. Для выполнения судовых прогнозов выбран альтернативный профессиональному прогнозированию синоптический метод.

2. Выявлены и исследованы причины недостаточной точности графического прогноза положения синоптического объекта, традиционно применяемого в судоводительской практике. Показано, что даже применение сглаживания не приводит данный метод к достаточному повышению точности прогноза на заблаговременность до 1,5 суток.

3. Разработаны аналитические способы описания предшествующего и прогностического движения синоптического объекта с использованием географических координат, приращений координат над координатами начальной точки, приращения координат над координатами предыдущей точки местоположения синоптического объекта, направлений и скоростей движения синоптического объекта. Для этих способов описания движения разработаны различные аппроксимирующие модели с применением сглаживания методом наименьших квадратов.

4. Выполнена трудоёмкая работа по анализу факсимильных карт обширного северотихоокеанского региона за январь-март 2006 года для идентификации синоптических объектов и снятия координат их местоположения в процессе движения и описания их эволюции. Эта работа использована для различных способов описания движения синоптических объектов и различных аппроксимирующих функций.

5. Проведена статистическая оценка точности разработанных способов прогноза при применении различных способов описания движения и различных аппроксимирующих функциях. Полученные результаты позволили дать рекомендацию по применению описания движения в виде приращений

6. координат над координатами начальной точки и применению логарифмической аппроксимации для заблаговременности прогноза более суток.

7. Выявлены и разработаны приёмы решения основных задач судовождения по безопасному плаванию в зоне определяющего синоптического объекта с учётом прогнозируемого положения синоптического объекта и его ветро-волнового поля. Дано решение прямой и двух обратных задач графически и двух задач - аналитически.

Таким образом, представленное исследование создаёт методологические предпосылки для повышения безопасности мореплавания как морских судов, так и судов смешанного плавания в изменяющихся гидрометеорологических условиях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе выполнено два тесно взаимосвязанных, но относительно самостоятельных направления исследования гидрометеорологических условий мореплавания.

В первом из них проведена графическая и аналитическая проверка ныне существующих рекомендаций в судоводительской литературе по линейному и криволинейному формальному прогнозу перемещения синоптического объекта (циклона). Установлено, что присущие этому методу прогноза ошибки (графических построений или оцифровывания координат синоптического объекта) не позволяют получить должной устойчивости и точности прогноза. В связи с этим выдвинута задача сглаживания полученных элементов движения циклона.

Исследовано два способа сглаживания: осреднением элементов движения циклона и характеристик изменчивости его движения, а также применением метода наименьших квадратов к сглаживанию траектории движения циклона или к сглаживанию скорости и курса движения циклона.

Метод осреднения элементов движения в итоге даёт точечную оценку, в которой удаётся снизить влияние исходных ошибок, но не удаётся уменьшить их до уровня, достаточного для уверенного прогноза перемещения синоптического объекта. Поэтому этот метод может быть использован только для краткосрочного прогноза на несколько ближайших часов.

Метод наименьших квадратов в итоге даёт не точечную, а функциональную оценку сглаживаемого параметра, что в итоге позволяет давать прогноз перемещения синоптического объекта на значительно большую заблаго-временность, исчисляемую в 1-1,5 суток, но тоже зависимую от сложности синоптических процессов в атмосфере и сложности эволюции исследуемого синоптического объекта.

Таким образом, для внедрения в судоводительскую практику можно рекомендовать метод формального прогноза местоположения и элементов

116 движения синоптического объекта на основе метода наименьших квадратов для относительных координат, вычисленных как приращения к начальным координатам синоптического объекта.

Второе направление исследования, разрабатываемое в данной работе, представляет собой применение методов прогноза перемещения синоптических объектов со свойственной им структурой волновых полей, зон максимумов волнения и зон опасного волнения, к прогнозированию относительного перемещения судна с учётом его ветро-волновых потерь скорости. Выделено два типа задач: прямая и обратная задача. Для всех задач найдено графическое решение и дано аналитическое решение или аналитическая постановка задачи.

Прямая задача состоит в определении относительного пути судна, движущегося заданным курсом и заданной скоростью в поле синоптического объекта. Эта задача характерна для зоны неопасного волнения синоптического объекта. Она интересна тем, что в общем случае показывает возможность сближения судна с зоной опасного волнения, которой следовало бы избегать, изменяя курс и/или скорость движения судна.

Обратных задач выявлено две. Первая обратная задача состоит в определении возможности выхода судна из опасной зоны синоптического объекта в неопасную. Показано, что с учётом ветро-волновой потери скорости судна и существующих соотношений между скоростями синоптического объекта и судна, выход судна из опасной зоны в желаемом направлении не всегда возможен. В этом случае имеется возможность выбора времени пребывания судна в опасной зоне путём увеличения или уменьшения относительной скорости её прохождения, выбирая тот или иной курсовой угол следования судна относительно направления ветра и бега волн. При этом во всех случаях к выбору курсового угла движения судна относительно волны необходимо подходить с осторожностью, проверяя свой выбор расчётом отсутствия резонансной качки, слеминга, заливания, разгона винта, непревышением изги

117 бающими моментами на корпусе допустимых значений.

Вторая обратная задача состоит в выборе курса и скорости судна для уверенного обхода опасной зоны синоптического объекта. Это наиболее характерная задача для планирования маршрута с учётом прогноза гидррметео-условий. Для решения этой задачи графическим методом вполне достаточно хорошо известных судоводителю принципов относительного движения с использованием сектора опасных относительных курсов (COOK) и скоростных треугольников на базе прогностического вектора движения циклона.

1. Абузяров З.К. Морское волнение и его прогнозирование. JL: Гидро-метиздат, 1981. - 166 с.

2. Абузяров З.К. Автоматизированный прогноз полей волнения в океане //Труды Гидрометцентра СССР, вып. 270. 1985. С. 22-31.

3. Абузяров З.К. Объективный анализ полей высот волн в океане (на примере северной Атлантики) /З.К. Абузяров, Б.Х. Рыбак //Труды Гидрометцентра СССР, вып. 281. 1986. С. 66-75.

4. Абузяров З.К. Прогноз волнения в океане на основе параметрической интегральной модели /З.К. Абузяров, Г.В. Матушевский, И.М. Кабат-ченко //Труды Гидрометцентра СССР, вып. 314. 1991. С. 60-68.

5. Абузяров З.К. Расчёт оптимальных путей плавания судов в океане //Труды Гидрометцентра СССР, вып. 34. — 1968. — С. 57-68.

6. Абузяров З.К. Выбор наивыгоднейших курсов на основе гидрометеорологических прогнозов /З.К. Абузяров, К.В. Баннов //Морской флот, № 11.- 1965.-С. 12-19.

7. Абузяров З.К. Рекомендуемые курсы плавания судов в океане /З.К. Абузяров, K.M. Сиротов. — Л.: Гидрометеоиздат, 1970. — 71 с.

8. Абузяров З.К. Плавание судов в открытых водах Мирового океана наивыгоднейшими путями /З.К.Абузяров, Б.А. Андреянов, Н.К. Бурова и др. //Труды ЦНИИМФ. Судовождение и связь, вып. 64. 1965. - С.19-51.

9. Абузяров З.К. Морские прогнозы /З.К. Абузяров, К.И. Кудрявая, Е.И. Серяков. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. — 320 с.

10. П.Астапенко П.Д. Вопросы о погоде. — JL: Гидрометеоиздат, 1982. — 240 с.

11. Анализ атмосферных фронтов /Под редакцией А.И. Самойлова. — М.: Гидрометеоиздат, 1970. — 116 с.

12. Бухановский A.B. Оценки высот наибольших волн по вероятностным моделям /A.B. Бухановский, Л.И. Лопатухин, В.А. Рожков //Труды второй международной конференции по судостроению ICS'98, секция С. — СПб.: 1998.-С. 270-277.

13. Белевич P.P. Некоторые особенности пространственного распределения временной изменчивости атмосферного давления в экваториальной области Атлантики //Метеорология и гидрология, № 1, 1975. С. 99-102.

14. Бычков B.C. Морские нерегулярные волны /B.C. Бычков, С.С. Стрека-лов.-М.: Наука, 1971.- 132 с.

15. Боровиков A.M. Результаты самолётных наблюдений над облачностью в ТРОПЭКС-72 /A.M. Боровиков, А.Н. Невзоров //Метеорология и гидрология,№ 11, 1974. С. 79-86.

16. Вайсберг Дж. Погода на Земле. Метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. -248 с.

17. Васильев К.П. Что должен знать судоводитель о картах погоды и состоянии моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. — 231 с.

18. Ветер и волны в океанах и морях. Справочные данные /Под ред. И.Н. Давидана, Л.И. Лопатухина, В.А. Рожкова. — Л.: Транспорт, 1974. -359 с.

19. Ветровое волнение в Мировом океане. JL: Гидрометеоиздат, 1985. -256 с.

20. Виленский Я.Г. Некоторые закономерности ветрового волнения /Я.Г. Виленский , Б.Х. Глуховский //Труды ГОИН, вып. 29(41), 1955.

21. Вентцель Е.С. Теория вероятностей и её инженерные приложения /Е.С. Вентцель, JLA. Овчаров. М.: Наука, 1988. - 80 с.

22. Воробьёв, В.И. Синоптическая метеорология. — Л.:Гидрометеоиздат, 1991. -616 с.

23. Веселов Е.П. Прибрежные ветры. Женева: изд-во ВМО, 1988. ТД № 275, докл. №21.

24. Гаскаров Д.В. Малая выборка / Д.В. Гаскаров, В.И. Шаповалов. М.: Статистика, 1978. - 248 с.

25. Гарифулин К.К. Изменчивость ветра в свободной атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. — 143 с.

26. Галенин Б.Г. Ветер, волны и морские порты /Ю.М. Крылов, С.С. Стре-калов, Ю.П. Поляков, С.В. Кривицкий и др.Под ред. Ю.М. Крылова. -Л.: Гидрометеоиздат, 1986.- 264 с.

27. Грузинский, П.П. Аварийно-спасательное дело и борьба за живучесть судна / П.П. Грузинский, П.М. Хохлов. М.: Транспорт, 1977. - 288 с.

28. Гусак, A.A. Справочник по высшей математике / A.A. Гусак, Г.М. ГуIсак. — Минск: Навука и техника, 1991.-480 с.

29. Гидрометеорологические карты /ГУНиО МО СССР //Моря: Средиземное, Северное, Норвежское, Гренландское, Баренцево, Балтийское, Белое, Чёрное, Азовское, Каспийское, Японское, Охотское, Берингово. -1977-1990.

30. Гидрометеорологические условия шельфовой зоны морей СССР. Т. 6. Баренцево море. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 264 с Т. 2. Каспийское море. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. — 268 с.

31. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 1, вып. 1: Баренцево море. Гидрометеорологические условия. — Л.: Гидрометеоиздат, 1990. — 280 с. Т. 9, вып. 1. Охотское море. Гидрометеорологические условия. — СПб: Гидрометеоиздат, 1998. 359 с.

32. Гарвей Дж. Атмосфера и океан. — М.: Прогресс, 1982. — 183 с.

33. Гордиенко А.И. Гидрометеорологическое обеспечение судовождения. — М.: Транспорт, 1989.- 240 с.

34. Давидан И.Н. Ветровое волнение как вероятностный гидродинамический процесс /И.Н. Давидан, Л.И. Лопатухин, В.А. Рожков. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. — 288 с.

35. Давидан И.Н. Ветровое волнение в Мировом океане /И.Н. Давидан, Л.И. Лопатухин, В.А. Рожков. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 256 с.

36. Давидан И.Н. Математическая модель и метод оперативных расчётов ветрового волнения на морях СССР /И.Н. Давидан, И.В. Лавренов, Т.А. Пасечник и др. //Метеорология и гидрология, № 11, 1988. С. 81-90.

37. Джонсон Н. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы обработки данных / Н. Джонсон, Ф. Лион. — М.: Мир, 1980. 612 с.

38. Дымов В.И. Сопоставление результатов расчётов по современным моделям ветрового волнения с данными натурных измерений /В.И. Дымов, Т.А. Пасечник, И.В. Лавренов и др. //Метеорология и гидрология, № 7, 2004. С. 87-94.

39. Дремлюг В.В. Навигационная гидрометеорология /В.В. Дремлюг, JI.C. Шифрин. -М.: Транспорт, 1978. 296 с.

40. Дремлюг В.В. Навигационная океанография. — М.: Транспорт, 1965. -281 с.

41. Жовинский, А.Н. Инженерный экспресс-анализ случайных процессов / А.Н. Жовинский, В.Н. Жовинский. М.: Энергия, 1979. - 112 с.

42. Захаров В.Е. Зависимость параметров волн от скорости ветра, продолжительности его действия и разгона в слаботурбулентной теории ветровых волн /В.Е. Захаров, М.М. Заславский //Известия АН СССР. Сер. ФАО, Т. 19, № 4, 1983. С. 406-425.

43. Захаров В.Е. Кинетическое уравнение и колмогоровские спектры в слаботурбулентной теории ветровых волн /В.Е. Захаров, М.М. Заславский //Известия АН СССР, сер. ФАО, Т. 18, № 9, 1982. С. 970-980.

44. Захаров В.Е. Форма энергонесущих компонент спектра /В.Е, Захаров, М.М, Заславский //Известия АН СССР, сер. ФАО, № 3, 1983. С. 282290.

45. Зверев A.C. Синоптическая метеорология и основы предвычисления погоды. -Д.: Гидрометеоиздат, 1968. 774 с.

46. Зверев A.C. Синоптическая метеорология. — Л.: Гидрометеоиздат, 1968. 774 с.5¡.Иванова, М.В. Математическая статистика / М.В. Иванова, В.Н. Калинина, Л.А. Наумова и др. Под ред. А.М. Длина. М.: Высшая школа, 1975.-398 с.

47. Иванова C.B. Экспериментальные исследования кинематики бегущих волн /C.B. Иванова, Ю.Н. Шестаков //Теория волн и расчёт гидротех125ничеких сооружений. — М.: Наука, 1975. — С. 60-67.

48. Иванов Б.Н. Модель адаптации расчёта скорости ветра и высоты волн //Труды Гидрометцентра СССР, вып. 292, 1980. С. 156-161.

49. Казанцев Ю.В. Проблемы аэродинамики атмосферы //Труды ДВНИГМИ, вып. 116, 1989. 174 с.

50. Казанцев Ю.В. Элементы термомеханики атмосферы. JL: Гидрометеоиздат, 1990. - 112 с.

51. Карпушин И.С. Оперативное использование карт погоды в судовых условиях /И.С. Карпушин, A.A. Иванова, A.B. Шарапов. Владивосток: Дальрыбвтуз, 1998.

52. Кононкова Г.Е. Динамика морских волн. — М.: изд-во МГУ, 1985. — 298 с.

53. Кошинский С.Д. Режимные характеристики сильных ветров на морях Советского Союза. ч.2. Север Японского, Охотское и Берингово моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 392 с.

54. Крамер, Г. Математические методы статистики / Г. Крамер. М.: Мир, 1976.-648 с.

55. Крылов Ю.М. Ветровые волны и их воздействие на сооружения. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. — 256 с.

56. Кубланов Я.М. К вопросу об угловом энергетическом спектре морского волнения /Я.М. Кубланов, H.H. Рахманин //Теория волн и расчёт гидротехнических сооружений. — М.: Наука, 1975. — С. 67-76.

57. Кузин B.C. Синоптический метод прогноза тропических циклонов //Труды ДВНИГМИ, вып. 138, 1987. С. 71-86.

58. Кузьмин В.И. Расчёт зыби при произвольных границах шторма /В.И, Кузьмин, С.С. Стрекалов //Труды Гидрометцентра СССР, вып. 83.1971.-С. 6-16.

59. Лавренов И.В. Математическое моделирование ветрового волнения в пространственно-неоднородном океане. СПб.: Гидрометеоиздат,1261998.- 500 с.

60. Ле Блон П. Волны в океане. В 2 частях /П. Ле Блон, Л. Майсек. М.: Мир, 1981.-Т. 1:480 е., Т. 2: 367 с.

61. Лонге-Хиггинс М.С. Статистический анализ случайной движущейся поверхности /Ветровые волны //Под ред. Ю.М. Крылова. М.: изд-во Иностр. Лит., 1962. - С. 125-218.

62. Лопатухин Л.И. Анализ распределений элементов волн //Труды ВНИИГМИ МДЦ, вып. 1.-М.: Гидрометеоиздат, 1974. С. 116-142.

63. Лопатухин Л.И. Анализ совместных распределений элементов волн /Л.И. Лопатухин, В.А. Рожков //Труды ВНИИГМИ, вып. 1, 1974. М.: Гидрометеоиздат, 1974.— С. 143-159.

64. Лопатухин Л.И. Аппроксимация распределений направлений распространения волн /Л.И. Лопатухин, С.М. Микулинская //Вероятностный анализ и моделирование океанологических процессов. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984. -С. 105-108.

65. Лопатухин Л.И. Максимальные высоты волн и их достоверность /Л.И. Лопатухин, С.М. Микулинская, В.А. Рожков //Судостроение, № 9, 1991.-С. 3-9.

66. Лопатухин Л.И. Режим морского штормового волнения //Известия русского географического общества, вып. 6, 2000. — С. 29-37.

67. Лопатухин Л.И. Некоторые результаты исследования режима волнения на морях //научн.-техн.об. Российского Морского Регистра Судоходства, вып. 23, 2000. — С. 62-70.

68. Луговский В.В. Динамика моря. Л.: Судостроение, 1976. - 200 с.127

69. Маркин А.П. Параметры синоптических объектов зоны максимума волнения и зоны опасного волнения в северной части Тихого океана //Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск: НГАВТ, 2008. - С. 143-146.

70. Маркин А.П. Морское гидрометеорологическое обеспечение судов на современном этапе //Судовожение-2010: сб. науч. трудов. Новосибирск: НГАВТ, 2010. - С. 135-148.

71. Матвеев JI.T. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 640 с.

72. Матушевский Г.В. Статистическая структура штормового волнения в океанах и морях /Г.В. Матушевский, Е.А. Коненков //Труды ГОИН, вып. 151, 1980.-С. 47-53.

73. Матушевский Г.В. Современные модели расчёта ветрового волнения //Метеорология и гидрология, № 6, 1995. — С. 51-62.

74. Методические рекомендации по анализу и прогнозу полей волнения. — М.: изд. Гидрометцентра СССР, 1984.

75. Наставление по службе прогнозов. Разд. 3. Ч. III. Служба морских гидрологических прогнозов. — Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 143 с.

76. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 9, ч. I. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. — 311 с.

77. Океан-Атмосфера. Энциклопедия. — Л.: Гидрометеоиздат, 1983. -464 с.

78. Погода. Энциклопедический путеводитель /Б.Бакли, Э.Дж. Хопкинс, Р. Уайтекер. М.: Махаон, 2007. - 304 с.

79. Перри А.Х. Система океан-атмосфера /А.Х. Перри, Дж. М. Уокер. -Л.: Гидрометеоиздат, 1986. — 328 с.

80. Петерсен С. Анализ и прогноз погоды. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. -652 с.

81. Пономаренко О.Н. Расчёт дифракции длинных волн как процесса перераспределения энергии вдоль волновых фронтов //Теория волн и расчёт гидротехнических сооружений. М.: Наука, 1975. - С. 130-142.

82. Погосян Х.П. Циклоны внетропических широт и погода. М.: Знамя, 1983.-С. 1-44.

83. Проблема исследования и математического моделирования ветрового волнения /Под ред. И.Н. Давидана. СПб.: Гидрометеоиздат, 1995. -472 с.

84. Руководство по гидрометеорологическому обеспечению морских отраслей экономики.

85. Руководство по краткосрочным прогнозам погоды. Ч. 1. — Л.: Гидрометеоиздат, 1989. — 702 с.

86. Руководсиво ВМО по анализу и прогнозу ветрового волнения, 1985.

87. Руководство по морским гидрологическим прогнозам /Под ред. З.К. Абузярова. СПб.: Гидрометеоиздат, 1994. - 526 с.

88. Руководство по расчёту параметров ветровых волн. — JL: Гидрометеоиздат, 1969.- 138 с.

89. Рекомендации по обеспечению безопасности плавания судов в осенне-зимний период и в штормовых условиях (РОБПС — 77). М.: Рекла-минформбюро ММФ, 1977. - 60 с.

90. Ситников И.Г. Тайфуны /И.Г. Ситников, А.Э. Похил, В.П. Тунеголо-вец //Природные опасности России, т. 5. Гидрометеорологические опасности. -М.: 2001.-гл. 4. С. 84-126.

91. Ситников, A.A. Влияние скоростной зависимости коэффициента скорости ветра над океаном от параметров барического поля / A.A. Ситников // Судовождение 2004 : сб.науч.трудов. - Новосибирск: НГАВТ, 2004. - С. 25-30.

92. Сиротов K.M. Морские волны. Владивосток: Дальрыбвтуз, 1972.

93. Справочные данные по режиму ветров и волнения в океанах /Регистр СССР. Л.: Транспорт, 1965.-235 с.

94. Справочник по навигационной гидрометеорологии /Д.И. Стехнов-ский, К.П. Васильев. — М.: Транспорт, 1976. 166 с.

95. Сичкарёв, В.И. Применение радиолокационных станций для расхождения судов с ручной и автоматизированной обработкой данных / В.И. Сичкарёв, A.C. Ванд, В.Е. Дмитров, В.В. Кузьмин. Новосибирск: НГАВТ, 2003.- 194 с.

96. Сичкарёв, В.И. Ветро-волновые потери скорости судов смешанного плавания /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин, В.К. Лубковский. — Новосибирск, НГАВТ, 2007. 83 с.

97. Сичкарёв В.И. Исследование волновых полей зон максимума волнения северной части Тихого океана /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин. Новосибирск: НГАВТ, 2009. - 137 с.130

98. Сичкарёв В.И. Прогноз движения циклона и относительного перемещения судна в его ветро-волновом поле /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин, В.П. Умрихин. -Новосибирск: НГАВТ, 2008. 101 с.

99. Сичкарёв В.И. Исследование ветровых и волновых условий в зонах максимума волнения северной части Тихого океана /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин //Судовождение-2008: сб. науч. трудов.- Новосибирск: НГАВТ, 2008.-С. 3-15.

100. Сичкарёв В.И. Оценка высот волн в зоне максимума волнения быст-родвижущегося циклона /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин //Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, № 2, 2007. — Новосибирск: НГАВТ, 2007. С. 68-76,

101. Сичкарёв В.И. Аналитический метод описания параметров движения синоптического объекта /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин //Материалы науч.-практич. конф. ППС и ИТР реч. транспорта и др. отраслей. Ч. 2. -Новосибирск: НГАВТ, 2007. С. 33-35.

102. Сичкарёв В.И. Сглаживание параметров движения циклонов умеренных широт /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин //Материлы науч.-практич. конф. ППС и ИТР реч. Транспорта и др. отраслей. Ч. 2. Новосибирск: НГАВТ, 2007. - С. 35-37.

103. Сичкарёв В.И. Идентификация, движение и эволюция синоптических объектов северной части Тихого океана /В.И. Сичкарёв, А.П. Маркин. Новосибирск: НГАВТ, 2010. - 85 с.

104. Сичкарёв В.И. Выбор лучшей по точности прогноза аппроксимации движения циклона /В.И. Сичкарёв, В.П. Умрихин, Е.К. Мунарева //Судовождение-2010: сб. науч. трудов.- Новосибирск: НГАВТ, 2010. -С. 3-19.

105. Теоретические основы и методы расчёта ветрового волнения /Под ред. И.Н. Давидана. — JL: Гидрометеоиздат, 1988. 263 с.

106. Тарасов А.Н. Эффективность плавания судов оптимальными путями на линии Европа Центральная Америка //ЦБНТИ. Серия судовождение и связь, № 3(29), 1970. - С. 18-43.

107. Трапезников Ю.А. Реккурентные алгоритмы оценивания вероятностных характеристик случайных процессов //Вероятностный анализ и моделирование океанологических процессов: сб. статей. — JL: Гидрометеоиздат, 1984. С. 109-114.

108. Тунеголовец В.П. Новый статистический регрессивный способ прогноза перемещения тайфунов, давления в центре, максимального ветра и зон с сильными, ураганными и максимальными ветрами //Труды ДВНИГМИ, вып. 149, 1997. 152-159.

109. Тунеголовец В.П. Статистический метод прогноза интенсивности тайфунов//Труды ДВНИГМИ, вып. 138, 1987.-С. 146-179.

110. Тунеголовец В.П. Волны в море. Владивосток: Дальрыбвтуз, 2001.132

111. Численные эксперименты со спектральной моделью расчёта полей волнения /З.К. Абузяров, И.Н. Давидан и др. //Труды Гидрометцентра СССР, вып. 200, 1978. С. 103-119.

112. Шарапов А.В. Динамика атмосферы и океана. Владивосток: Даль-рыбвтуз, 1986.

113. Шарапов А.В. География ветров, волн, приливов, морских течений Мирового океана. — Владивосток: Дальрыбвтуз, 1987.

114. Bouws Е. Similarity of the wind wave spectrum in finite depth water. Part 1 Spectral Form /Е. Bouws, H. Gunter, W. Rosenthal, C.L. Vincent //J. Geophys Res. 1985.-Vol. 90. -№C1.-P. 975-986.

115. Cavaleri L. Meteorological Requirements for wave modeling //WMO /TD, № 583, Report №29, 1993. P. 15

116. EURO WAVES: A user friendly tool for the evaluation of wave condition at any European coastal location. Final technical Report. Oceanor, 2000.

117. Forristall G.Z. On the statistical distribution of wave heiqhts in a storm //J. of Geophysical Research, 1983, 83,NC5. P. 2353-2358.

118. Forristall G.Z. Wave crest distributions observations for second ordertheory //J. of Physical Oceanography. 2000. Vol. 30. P. 1931-1943.

119. World Meteorological Organization, 1998: Guide to wave analysis and Forecasting//WMO, № 702, 1988.

120. Hasselman K. A Parametric wave prediction model //J. Phys. Oceanogr. -1976. Vol. 6, № 2. - P. 200-228.134. .Hogben N. Global Wave statistics /N. Hogben, N.M. C. Dacunka, G.F. Oliver //British Maritime Technology. London, 1986.

121. Haring R.E. Extreme wave parameters, based on continental shelf storm wave records/ R.E. Haring, A.R. Osborne, L.P. Spencer // Proc. 15th Coastal Engineering Conf. — Honolulu, 1976-Jul. 11-17.

122. Hasselman K. Measurements of wind-wave growth and swell decay during the JONS WAP /K. Hasselman, et al //Erganzungsh. Deutsche Hydr. Sc. BdA 12. Hamburg, 1973. - 95 p.

123. Hurtzel C.S. Analysis of extreme values of natural processes; statistical description of the maximum //Appl. Math. Comp. 1984. Vol. 15, № 4. -P. 283-303.

124. James R.W. Application of Wave Forecasts to Marine Navigation. U.S. Navy Hidrographic Office, SP-1. - 1957. - P. 85.

125. Ochi M.K. Ocean Waves. Cambridge University Press. - 1998. - 318 p.