Серия «Естественные и Технические науки» # ИЮНЬ  2016

Представлены результатыразработки специального программного обеспечения, позволяющего автоматизировано использовать гидрометеорологическую информацию архива ТМС-84 для верификации мезомасштабных моделей атмосферы. Собственное программное обеспечение используется автором для верификации результатов моделирования мезометеорологических процессов над озером Байкал с использованием численной негидростатической модели WRF. Ключевые слова: Данные для верификации мезометеорологических моделей, архив ТМС-84, массив данных, методика автоматизированного использования.

Введение

В настоящее время использование сетевых метеорологических данных является неотъемлемой частью большинства исследовательских работ в области верификации моделей мезометеорологических процессов. Например, в наших исследованиях планируется оценить качество детализации мезометеорологических полей над озером Байкал, полученных в результате динамической интерполяции с помощью математической модели атмосферы WRF, разработанной Национальным Центром Атмосферных Исследований США[1].Планируется также провести такую оценку путем сравнения с данными наблюдений на метеорологических станциях и постах, расположенных по периметру озера Байкал.

Эта задача требует использования данных из электронного архива таблиц метеорологических наблюдений ТМС-84 Иркутского УГМС и Забайкальского УГМС. Данные архивы насчитывают несколько десятков тысяч текстовых файлов, каждый из которых содержит основные метеорологические параметры (температура, давление, ветер, облачность, характеристики влажности и др.) для определенной станции по восьми срокам наблюдения за один календарный месяц. Вся информация проходит многоступенчатыйчисловой контроль, прежде чем попасть в ТМС-84.

Таблицы архивов ТМС-84 существуют только в виде текстовых файлов, так как программы ЭВМ на сети метеорологических станций генерируют их именно в таком формате. Работая с текстовыми файлами, невозможно оперативно производить различные выборки необходимой информации. Попытка сделать подобные манипуляции вручную при таком значительном объеме архива неизбежно приведет к нерациональной трате времени и накоплению ошибок.

Цель работы

Цель данной работы заключается в том, чтобы создать специальное программное обеспечение, позволяющее оперативно переносить данные архивов ТМС-84, принадлежащих территориальным УГМС России, в электронные таблицы MicrosoftExcel. При этом для удобства использования вместо множества отдельных текстовых файлов целесообразно было создать 8 электронных таблиц. Эти таблицы используются для верификации модели WRF. Преимущество электронных таблиц по отношению к текстовым файлам заключается в возможности оперативно производить любые выборки нужной информации.  Для решения этой задачи используется программное обеспечение MicrosoftVisualBasic и MicrosoftExcel. Кроме того, используются образцы таблиц архива ТМС-84 Иркутского УГМС.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1. Разработать необходимые алгоритмы и написать программу распознавания текстовых файлов архивов ТМС-84 и перевода метеорологической информации в электронные таблицы .
2. Оценить точность и корректность разработанной методики на примере тестовых образцов.

Модель WRF негидростатическая, основана на системе уравнений гидротермодинамики, записанных в σ-системе координат. В модели применяется параметризация процессов подсеточного масштаба: конвекции в кучевых облаках, крупномасштабной конденсации, микрофизических процессов, параметризация радиации, планетарного пограничного слоя,процессов на подстилающей поверхности [1].

В WRF используются картографические проекции земной поверхности: стереографическая полярная, ламбертовская конформная и меркаторовская. Необходимость использования картографических проекций возникает в связи с тем, что земную поверхность невозможно спроектировать на плоскость без искажения [1].

В качестве начальных полей метеоэлементов в модели используютсяданные реанализа (NCEP/NCAR Reanalysis). Метеорологические поляРеанализа записаны в коде GRIB, применяемом для хранениягидрометеорологической информации и читаемом большинством зарубежных атмосферных моделей, в том числе и WRF. Существуют также программы для перехода от кода GRIB к обычному текстовому формату [1].

Для того чтобы оценить качество модельных данных результаты моделирования должны сопоставляться с данными станционных наблюдений.

Проблемы алгоритмизации чтения текстовых файлов архива ТМС-84

Для успешного выполнения поставленных задач необходимо было разработать подходящий алгоритм автоматизированного чтения текстовых файлов и одновременного извлечения необходимой информации в память компьютера. При этом основные сложности были связаны со следующим:

1. Большой объем информации был рассредоточен более чем по 16000 отдельных текстовых файлов.
2. Каждый из этих файлов следовало проверять на кодировку, так как некоторые из них кодировались по таблице ( 866), а другие по таблице 1251.
3. Некоторые из файлов были испорчены вследствие технического сбоя, поэтому их нужно было исключать.

На рис. 1 представлен фрагмент типичного текстового файла из архива ТМС-84. Из этого фрагмента видно, что таблицы текстовых файлов содержат основную метеорологическую информацию (температура воздуха, характеристики влажности, облачность, ветер и др.).

Читать полный текст статьи …

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. WRFmodel [Электронныйресурс] // The weather research and forecasting modelURL: http://www.wrf-model.org(датаобращения: 10.10.2013).
2. Выбор между Accessи Excel[Электронный ресурс] // База знаний Microsoft. URL: http://office.microsoft.com/ru-ru/training/RZ010253998.aspx?section=2(дата обращения: 08.10.2013).
3. Блок-схема[Электронный ресурс] // Википедия URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Блок-схема(дата обращения: 10.10.2013).
4. Массивы в Visual Basic[Электронный ресурс] // База знаний MSDN. URL: http://msdn.microsoft.com/ru-ru/library/wak0wfyt.aspx(дата обращения: 06.10.2013).