Учет влияния тайфунов на маршрутах перехода и в районах работ

Одной из важных задач гидрометеорологического обеспечения судов на маршрутах перехода и в районах северо-западной части Тихого океана является получение заблаговременной информации о местоположении и параметрах движения тайфуна. Прогноз перемещения тайфуна является основой для принятия оптимального решения и грамотного исполнения маневра на уклонение от его штормового поля.

С каждым годом увеличиваются перевозки в южных направлениях, осуществляемые судами морского торгового флота, в том числе и через районы, подверженные влиянию тайфунов.

Специфические гидрометеорологические условия Филиппинского, Южно-Китайского, Желтого, Японского морей и прилегающей акватории Тихого океана выделили этот район Мирового океана как район, наиболее подверженный воздействию ураганных ветров. На долю его приходится почти 80% всех тропических циклонов Тихого океана. Как известно, тайфунная деятельность проявляется своеобразным «взрывом» плохой погоды на фоне текущих атмосферных процессов. Тайфун и его штормовое поле со скоростью ветра от 33 до 100 мм и волнением, достигающим 15—20 м, периодически и с определенной сезонной закономерностью перемещается по огромной акватории северо-западной части Тихого океана. Существующие навигационные пособия с их осредненными данными не дают количественной оценки влияния движущегося штормового поля тайфуна на успешность промысловых, научно-исследовательских работ и транспортных перевозок, осуществляемых судами флота. В настоящей работе предлагаются методики и практические выводы из них по количественному учету влияния и движущегося поля тайфуна на эффективность работ судов флота в зоне интенсивной тайфунной деятельности.

В этом плане представляет интерес рассмотрение следующих вопросов:

1) планирование промысловых и исследовательских работ на основе вероятностной оценки встречи судна с тайфуном;

2) маневрирование судна при расхождении со штормовым полем тайфуна;

3) маневрирование судна в зоне штормовых ветров.

Планирование промысловых и исследовательских работ в океане находится в прямой зависимости от степени подверженности интересующего района океана воздействию тайфунов. Подверженность воздействию тайфунов ряда районов северо-западной части Тихого океана и сезонная повторяемость их подробно описаны в главе I настоящей работы. Из этого описания можно сделать вывод о существенной неравномерности в интенсивности прохождения тайфунов в различные сезоны года. Так, на период с декабря по апрель (5 месяцев) падает 11,8%, а на период — май, июнь, ноябрь (3 месяца) —17,4% годовой «нормы» тайфунов. Период же июль—октябрь (4 месяца) характерен интенсивным образованием тайфунов, и на него приходится 70,8% годового числа тайфунов.

Поэтому при планировании работ в северо-западной части Тихого океана в период интенсивного образования тайфунов необходимо учитывать возможные потери времени, связанные с их деятельностью. Этот учет должен быть основан на количественной оценке.

Наиболее важными показателями для количественного учета интенсивности тайфунной деятельности при расчете эффективности промысловых и научно-исследовательских работ на этапе их планирования следует принять:

— вероятность встречи со штормовым полем тайфуна в районе работ в течение определенного периода времени (частность прохождения тайфунов);

— ожидаемое количество тайфунов, проходящих через район работ за принятый период времени;

— продолжительность штормовых условий в районе работ, вызванных прохождением тайфунов (в сутках за месяц);

— вероятность благоприятных (без тайфуна) гидрометеорологических условий к началу работ (на момент времени = 0);

— общая потеря времени при работе в районах интенсивной тайфунной деятельности, с учетом уклонения судов от проходящих тайфунов.

Основной частью решения задачи является расчет продолжительности штормовых условий в районе работ (Г), вызванных прохождением тайфунов.

В настоящей работе предлагаются два метода расчета Г, в основе которых лежит использование специализированных карт.

А. Первый метод расчета продолжительности штормовых условий в районе работ основан на использовании карт интенсивности тайфунной деятельности в северо-западной части Тихого океана (смотреть статью под номером41—47). (Методика расчета этих карт приведена ниже.)

Б. Второй метод расчета основан на использовании карт основных направлений перемещения тайфунов в северо-западной части

Тихого океана (смотреть статью под номером10—17). Принцип построения этих карг приведен в главе II.

Оба комплекта карт составлены на основе обработки статистических данных о траекториях тайфунов, сведения о которых помещены в главах I—III настоящей работы.

А. Первый метод расчета продолжительности штормовых условий в районе работ основывается на использовании таких важных исходных данных, как вероятность встречи со штормовым полем тайфуна в каждом 5-градусном квадрате, входящем в район работ, и математическом ожидании количества тайфунов, проходящих штормовым полем через те же квадраты (в среднем за месяц). Эти величины являются основными при построении карт, а методика их расчета в кратком виде может быть сведена к следующему.

Расчет вероятности встречи со штормовым полем тайфуна в течение месяца в каждом 5-градусном квадрате (Р). Вероятность встречи с тайфуном судна, проводящего работы в районах Тихого океана, подверженных их воздействию, может быть представлена частостью этого события (Р*), т. е. частостью встречи судна в течение, например, месяца со штормовыми условиями, вызванными прохождением тайфуна.

Частость  рассчитывается обычными, принятыми в таких случаях методами обработки статистических данных о траекториях перемещения тайфунов для интересующего района океана. Ее величина является статистической оценкой вероятности (Р) прохождения 5-градусного квадрата хотя бы одним тайфуном в месяц. Надежность и точность полученной таким образом вероятности может быть рассчитана известными методами, показанными ниже.

Условия и допущения, принятые при расчетах частости и математического ожидания количества тайфунов, проходящих через 5-градусный квадрат (М), а также при построении карт, оправданы практической целесообразностью и необходимостью оперативного получения конечных данных.

Эти условия можно определить следующими положениями:

а) в расчетах использовались, в основном, сведения о траекториях тайфунов, имеющих достаточную достоверность и зарегистрированных в период 1953—1969 гг. по данным ГМЦ Токио, Владивостока, Хабаровска;

б) за оптимальные приняты размеры квадрата 5×5 градусов (300×300 миль), так как уменьшение размера приводит к неравномерности распределения данных по смежным квадратам. Учтено также, что размер квадрата 300X300 миль близок к размеру штормового поля тайфуна в тропических широтах, что обеспечивает дополнительные удобства в расчетах;

в) при расчете вероятности (частости) учитывались тайфуны, как проходящие своим центром через квадрат, так и захватывающие его своим штормовым полем, т. е. все тайфуны, приводящие к свертыванию работ судна с последующим уклонением от него;

г) все тайфуны проходят через квадрат поочередно, что фактически и соответствует действительным условиям;

д) для расчетов, кроме повторяемости тайфунов, использованы данные о величинах средних радиусов тайфунов (гт) и средней скорости их перемещения (VT) (табл. 20, 21).

На основании вышеизложенного расчет Р* производится по формулам где п — общее количество тайфунов, зарегистрированное в t-том месяце за исследуемый период (17 лет); гп — количество тайфунов (за месяц), прошедших своим центром через квадрат;

Рассчитанные величины Я* и М в виде двухзначных цифр нанесены на карты для каждого квадрата, причем верхняя цифра характеризует вероятность встречи со штормовым полем тайфуна в течение месяца, средняя цифра — ожидаемое количество тайфунов, проходящих через квадрат своим штормовым полем также в месяц.

Расчет продолжительности штормовых условий в районе работ (сутмес), вызванных прохождением тайфунов (7). Вычисление величины Г первым методом, т. е. с использованием Р* и М, становится простым после проведенных выше расчетов, результаты которых вынесены на карту. Этот метод основан на использовании данных об ожидаемом количестве тайфунов за месяц, проходящих через квадрат своим штормовым полем, и данных о времени прохождения квадрата штормовым полем одного тайфуна () и производится по формуле.

Расчет () строится на основании того, что влияние тайфуна начинает сказываться на успешности работ уже при входе в квадрат передней кромки штормового поля и заканчивается с выходом тыловой части этого поля из квадрата. При таком подходе к расчетам время прохождения 5-градусного квадрата штормовым полем одного тайфуна определяется формулой, вытекающей из смысла смотреть статью под номером48: где 5=300 миль, а гт и VT выбираются из табл. 20, 21. По предлагаемой формуле рассчитана табл. 24, данные которой использовались при расчете величины (Г).

Данные о продолжительности штормовых условий в каждом 5-градусном квадрате также картированы и обозначены первой снизу двухзначной цифрой (сутмес). Переход от данных, приведенных для 5-градусных квадратов, к данным для конкретного географического района производится простым пересчетом с интерполированием, с учетом данных смежных квадратов.

Таким образом, каждый 5-градусный квадрат специализированной карты включает три цифры, имеющие вполне определенный смысл. Использование же карт интенсивности тайфунной деятельности в северо-западной части Тихого океана на этапе планирования работ в районах, подверженных интенсивной деятельности тайфунов, сводится к простой выборке данных об ожидаемом количестве суток штормовой погоды в месяц.

Вероятность благоприятных гидрометеорологических условий (условий без тайфунов) к началу планируемых работ (Рс) (на ?=0). В практике производства работ часто бывает необходимо знать вероятность встречи судна с благоприятными гидрометеорологическими условиями к моменту прибытия в район работ, что особенно важно в период интенсивной тайфунной деятельности (июль—октябрь).

Величина Рс определяется на базе использования ранее выведенных для каждого квадрата исходных данных Р(Р*) и М, а также времени прохождения (t) 5-градусного квадрата штормовым полем одного тайфуна. Она может быть рассчитана по формулам

Полученные для каждого квадрата значения Рс квартируются в виде изолиний равных вероятностей и служат основой для выявления районов океана с различной вероятностью встречи благоприятных гидрометеорологических условий.

Общая потеря времени при работе в районах интенсивной тайфунной деятельности с учетом уклонения судов от тайфунов (Г0бщ). Проходящие через район работ тайфуны, естественно, приводят к свертыванию промысловых или научно-исследовательских работ, проводящихся на пути их перемещения. Суда уклоняются от зоны ураганных и штормовых ветров, а после прохождения тайфуна возвращаются в покинутые ими районы для продолжения запланированных работ.

В подобных случаях возникает необходимость рассчитать общую потерю времени, которая складывается из времени продолжительности штормовых условий в районе работ и времени на уклонение от тайфуна и возвращение в оставленный район: где М — округленная до целых величина, в большую сторону М, a t — время штормовой погоды, вызванной одним тайфуном (в сутках) из табл. 24.

Для судов различного водоизмещения и скорости хода величина (укл+возвр) будет различна и поэтому рассчитывается отдельно, однако пренебрегать ею при планировании работ нельзя, так как в общем случае эта величина может достигать 1—2 суток, т. е. ее вклад в Г0бЩ составляет до 50%.

Б. Второй метод расчета продолжительности штормовых условий с использованием карт основных направлений перемещения тайфунов в северо-западной части Тихого океана основан на выявлении наиболее вероятных траекторий, обобщении их по группам и определении вероятности движения каждого из зародившихся тайфунов в направлении района работ.

Как уже отмечалось в главе II, при построении карт в границы районов зарождения тайфунов и основных направлений включены около 95% траекторий тайфунов за исследуемый период (1953—1969 гг.).

Описываемый метод хотя и имеет недостатки, обусловленные небольшим объемом статистического материала, трудностью выявления законов распределения траекторий внутри границ основных направлений, но имеет и преимущества как метод, описывающий физический смысл процессов, связанных с тайфунной деятельностью.

В общем виде расчет продолжительности штормовых условий состоит из трех этапов.

1-й этап — определение вероятности прохождения штормового поля одного тайфуна через район поиска. Для этого расчета используется формула теории вероятности для совместных и зависимых событий.

Принцип построения карт основных направлений перемещения тайфунов, основанный на зависимости последующих событий от осуществления предыдущих, допускает переход к формуле где Р—вероятность прохождения штормового поля одного тайфуна через район работ; Pi — вероятность зарождения тайфуна в указаной на карте зоне; Р2 или Р2 Р"2; Р —вероятность того, что зародившийся тайфун пойдет по генеральному направлению, в пределах границ которого лежит район работ (смотреть статью под номером10—17); Р3 — вероятность того, что район поиска будет захвачен штормовым полем тайфуна, перемещающегося в границах генерального направления.

Количественные значения Pi и Р2 (Р2; Р; Р " ) указаны на картах (рис 10—17) и, кроме того, приведены в табл. 25.

Расчет общей потери времени в районе работ в случае неоднократного уклонения от тайфунов. При неоднократном перемещении штормового поля тайфуна через район работ суда, которым запланированы продолжительные работы в назначенном районе, будут вынуждены каждый раз прерывать эти работы и уклоняться от тайфуна с тем, чтобы вновь возвратиться в назначенный район. Очевидно, что неоднократные уклонения приводят к потерям времени, моторесурса, топлива и т. д.

Во всех случаях уклонение должно начаться заблаговременно и зависит от многих факторов: радиуса тайфуна, скорости его перемещения, достоверности прогнозирования, перемещения и эволюции тайфуна, надежности и систематичности информации о тайфуне, скорости судна, мощности машин, водоизмещения судна и т. д. Но очевидно, что при радиусах тайфуна 150—250 миль, скорости его перемещения 10—15 узлов и такой же скорости судна уклонение может быть начато за сутки до подхода тайфуна. Таким образом, на уклонение и возвращение в район работ при прохождении только одного тайфуна следует планировать потерю времени до двух суток, не считая времени прохождения через район штормового поля.

Расчет общей потери времени в районе работ при использовании карт основных направлений перемещения тайфунов производится по принципу, аналогичному описанному для первого метода в п. А, а Г0бщ может быть получена по формуле.

Небольшие, с точки зрения практики, расхождения вызваны тем, что для описания столь сложного природного явления, как тайфун, были сделаны некоторые допущения, без которых было бы невозможно дать объективную количественную оценку продолжительности штормовых условий и произвести необходимые расчеты с применением математических формул.

Наиболее прост в применении 1-й метод, где конечные результаты Я, М и Т считываются в готовом виде с карты интенсивности тайфунной деятельности. Однако 2-й метод более нагляден с точки зрения описания динамики процесса зарождения и перемещения тайфунов.

Необходимо подчеркнуть, что в настоящей главе разобраны вопросы планирования работ в районах, подверженных воздействию проходящих тайфунов, поэтому расчеты в основном строятся на средних статистических данных.

Данные, которые может получить судоводитель, используя карты интенсивности тайфунной деятельности и карты основных направлений перемещения тайфунов, дают объективную количественную оценку тайфунной деятельности, основанную на конкретном статистическом материале. Они с успехом могут быть использованы как при работах в заданном районе, так и по маршруту перехода судна.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 48 | 0,113 сек. | 12.62 МБ