Аналитический метод обработки шаропилотных наблюдений

Аналитический метод обработка сводится к решению несложной тригонометрической задачи. Сущность этого метода – также послойное определение скорости и направления ветра, при этом искомый вектор L состоит из двух составляющих: радиальной L_R и меридиональной L_τ. Определив α и β, L_R и L_τ можно вычислить по формулам:

L_R=H_i+1*ctgα_i+1*cosβ_i+1 - H_i*ctgαi_i*cosβ_i,

L_τ=H_i+1*ctgα_i+1*sinβ_i+1 – Hi*ctgα_i*sinβ_i.

Скорость ветра также определяется с помощью двух составляющих: радиальной V_R и меридиональной V_τ. Формулы для расчёта скорости имеют следующий вид:

V_R= L_R/Δt,

V_τ= L_τ/Δt,

V= V_R²+ V_τ²,

где Δt – временной интервал между измерениями координат шара-пилота.

Затем определяют угол φ между направлением С-Ю и направлением ветра:

φ=arctg(L_τ/ L_R);

после чего находят направление ветра d. Формулы для d в зависимости от знаков L_R и L_τ имеют вид:

1) d=180+φ, если L_R>0, L_τ>0;

2) d=φ, если L_R<0, L_τ<0;

3) d=360 - φ, если L_R>0, L_τ<0;

4) d=180 - φ, если L_R<0, L_τ>0;

4. Рабочие формулы:

1) высота шара в определённый момент времени t:

H=wt;

2) радиальная L_R и меридиональная L_τ составляющие горизонтальных удалений проекции шара:

L_R=H_i+1*ctgα_i+1*cosβ_i+1 - H_i*ctgαi_i*cosβ_i,

L_τ=H_i+1*ctgα_i+1*sinβ_i+1 – Hi*ctgα_i*sinβ_i;

3) радиальная V_R и меридиональная V_τ составляющие скорости ветра:

V_R= L_R/Δt,

V_τ= L_τ/Δt;

4) модуль скорости ветра:

V= V_R²+ V_τ²;

5) угол φ между направлением С-Ю и направлением ветра:

φ=arctg(L_τ/ L_R);

6) направление ветра:

d=180+φ, если L_R>0, L_τ>0;

d=φ, если L_R<0, L_τ<0;

d=360 - φ, если L_R>0, L_τ<0;

d=180 - φ, если L_R<0, L_τ>0.

Телеграмма:

РРАА 16111 26063 55285 32007 29511 77999 РРВВ 16111 26063 90123 00503 35011 35004

Ответы на вопросы.

1. Одним из существенных недостатков шаропилотных наблюдений за ветром является резкое снижение их эффективности в тёмное время суток, а также в условиях низкой облачности.

2. Ошибки шаропилотных наблюдений:

1) ошибка, вызванная смещением нуля вертикального круга Δα;

2) ошибка, вызванная наличием угла коллимации; вводится при неправильно

установленной призме внутреннего отражения;

3) ошибка с неправильным горизонтированием теодолита;

4) ошибка, связанная с неправильным ориентированием теодолита относительно географических координат.

3. Аналитический и графический методы.

4. При графическом методе по измеренным координатам α, β и H наносят горизонтальные проекции шара для каждого момента времени на планшете А-30. Для этого рабочий край линейки устанавливают против деления на неподвижном круге, соответствующего вертикальному углу, и против деления на подвижном круге, соответствующего горизонтальному углу. Затем на пересечении края линейки с кривой горизонтальных удалений на неподвижном круге, соответствующей высоте шара, на подвижном круге наносят точку и подписывают её данной минутой. Линия, соединяющая такие точки, является траекторией перемещения шара в горизонтальной плоскости.

5. При аналитическом методе с помощью тригонометрических формул вычисляют составляющие L_R и L_τ горизонтальных удалений шара, затем по найденным значениям L_R и L_τ находят скорость и направление ветра.

6. В основу критерия для выбора особых точек по V и d положена разность между линейно интерполированным значением и действительным значением V и d.

7. На построенных кривых изменения V и d с высотой намечают предполагаемые особые точки, в которых наблюдается значительный излом кривых. Далее, последовательно, начиная с поверхности земли (эта точка всегда относится к числу особых), в порядке возрастания высоты исследуют все изломы на кривых. Для этого соединяют пунктирной прямой линией две соседние с исследуемой точкой (выбранную и предполагаемую особые точки). На этой прямой на уровне исследуемой точки отсчитывают линейно интерполированное значение V и d. Исследуемую точку включают в число особых, если:

а) линейно интерполированное значение V отличается от действительного более чем на 5 м/с;

б) линейно интерполированное значение d отличается от действительного более чем на 10°.