// Вие четете...

Въпроси за времето

Усъвършенстване на хидрометеорологичното осигуряване.

„Понякога вали и от ясно небе.“

Въведение. Известно е, че състоянието на средата – хидрометеорологичните условия (ХМУ) – оказва съществено влияние на хода на операциите на море. Даденото обстоятелство отдавна се е отчитало от командирите на различните нива при приемане на оперативно тактическите решения. Обаче такъв отчет носи в значителна степен субективен характер, доколкото се е осъществявал не на количествен, а на качествена основа. Определяща роля при това е играел опитът на лицето, приемащо решението, неговата лична представа за характера на влиянието на средата на действията на флота, за достоверността на метеорологичните данни.

Методи за вземане на решение. С широкото внедряване на количествените методи за обосноваване вземането на решение субективните методи за отчитане на ХМУ са в противоречие с обективния характер за усвояването на друга – не хидрометеорологична – информация. Поради това е възникнала необходимостта от разработката на нови технологии за отчитане на ХМУ, базиращи се на количествена основа. При това такава технология трябва да удовлетворява следните условия:

Първо, нейното използване не трябва да изисква кардинални изменения в съществуващата система за оперативно тактически разчети. Последната, както е известно, да е на основата на използвани математически модели, разработени с използването на методите за изследване на операциите и системния анализ. Изчислителните операции и процедури, съставляващи отчета на ХМУ, трябва да бъдат допълнени към съществуващите модели, програмната реализация която се явява съставна част от общата за дадена задача на програмата.

Второ, използването на математическия апарат трябва да бъде построен по такъв начин, щото да води към търсените резултати при използването само на тези характеристики на хидрометеорологичната информация, които вече са известни или могат да бъдат сравнително просто получени.

Разработката на технологията за количествения отчет на ХМУ изисква точното разбиране на физическия механизъм на влиянието на ХМУ на действията на флота. Нейната същност се състои в това, че това влияние се проявява като зависимост на тактико техническите характеристики (ТТХ) на по-голямото количество комплекси от въоръжението и военната техника (ВиВТ) от съответните хидрометеорологични параметри. Количественото изразяване на подобни зависимости във вид на формули, таблици, графици и т.п, е прието да се наричат функция на влиянието (ФВ) на ХМУ на ВиВТ. Знанието на ФВ се явява необходимо условие за възможно количествено отчитане на влиянието на ХМУ.

Очевидно е, че ТТХ, съответстващи на определени ХМУ, трябва да бъдат известни на етапа на планиране, когато лицето, приемащо решението, може да отчете при формирането на своето решение именно тези значения на ТТХ. А това означава, че указаните значения, както и значенията на съответните хидрометеорологични параметри, трябва да носят изпреварващ, прогнозен характер. Разбираемо е, че в зависимост от мащаба на операцията, отпуснатите за нея време за подготовка и други обстоятелства на изпреварване или, иначе казано, периода на изпреварване на прогнозата може да бъде най-различен и се изразява както в много малки (например в секунди), така и в много големи (например в месеци или даже години) интервали от време. Но принципно важно се явява това че никога този период на изпреварване не може да бъде нулев, тъй като моментът на вземане на решение и момента на неговото изпълнение (или началото на неговото изпълнение) винаги са разделени с някакъв промеждутък от време. А всяка прогноза, хидрометеорологичната в частност, не може да бъде абсолютно точна в такъв смисъл, че предварително не трябва да се каже, в каква степен фактическите условия ще съвпаднат с прогнозираните. С други думи, в прогнозата винаги присъства някакво ниво на неопределеност (погрешност).

От последното следва, че на отчет подлежат не само очакваните значения на хидрометеорологичните параметри, но и неопределеността, тоест погрешността на тези значения. Осъществяването на такова отчитане е възможно, ако се разглеждат хидрометеорологичните параметри в качеството им на случайни величини и се ползват методите на теорията на вероятностите. Използването на тези методи в пълен обем изискват познаването на законите за разпределение на вероятностите на прогнозираните хидрометеорологични параметри. В повечето случаи такава информация отсъства, намирането й в достатъчен обем в близко бъдеще едва ли ще бъде реално, а в тези случаи, когато се използват нови методи за прогнозиране и необходимата статистика отсъства, отчитането на погрешността е практически невъзможно. Във връзка с това, а също и имайки в предвид формулираното на горното условие, разумно е да се използва приближения метод за линеаризация на функцията на случайните аргументи (в преводната литература е популярно названието „делта-метод” и „метод на разпръскване на грешките”).

Същността на дадения метод се състои в следното.

Нека да имаме някаква, в общия случай нелинейна функция y=y(xi) със случайни аргументи xi, i=1, 2, … n.

Тогава дисперсията на тази функция може да бъде изчислена по приблизителна формула:

Където

– дисперсия на аргументите xi, и xj съответно;

rij – коефициент на корелация на двата аргумента xi, и xj;

м – знак, означаващ, че производните се изчисляват при значения на аргументите, равни на техните математически очаквания.

Математическото очакване my на функцията y може да бъде намерено също така по приближена формула

Където mxi – математическо очакване при аргументи xi.

В този частен случай, когато y(xi) е линейна функция, равенствата (1) и (2) се явяват точни, при което в формула (2) втората производна се превръща в нула.

В рамките на разглеждане на технологията съотношенията (1) и (2) се прилагат два пъти.

В първия етап в качеството на xiвстъпватхидрометеорологичните параметри, а търсената функция y представлява ТТХ на комплексите от ВиВТ. Зависимостта на функцията y от аргумента xi се задава съответната функция на влиянието.

Изпълнявайки разчетите по формулите (1) и (2) за всеки комплекс на противоборстващите страни, ТТХ на който присъстват в математическия модел на разглежданата операция, се получава набор от величини yk, σk, k= 1, 2, …. m, характеризиращи комплексите от ВиВТ.

На втория етап в качеството на xi встъпват величините yk, а търсената функция yсе явява разчетен показател, използван в модела за разчетите за операцията (методика за оперативно тактически разчети). Входящите в формула (1) и (2) коефициенти за корелация rij могат, като правило, да бъдат приети за равни на нула, а в тези редки случаи, когато те по очевиден начин са различни от нула, се оценяват приблизително от качествени (физически) съображения. В резултат ще бъдат получени значенията за my σy, характеризиращи търсения показател. Тези значения могат да бъдат използвани по следния начин.

В съответствие с известно в теорията на вероятностите „правило 3σ”, практически всички значения на коя да е случайна величина X се реализира в интервал mx±3σx . Следователно в качеството на гарантирано значение на търсения показател е целесъобразно да бъде приета величината

ако смисълът на показателя е такъв, че е желателно да има по-малко от неговото значение (например, y – състав от силите, необходими за решаване на определена оперативна или тактическа задача със зададена вероятност) или

ако е желателно да има по-голямо значение показателя (например, y – количество на унищожени обекти на противника; вероятността за решаване на задачата със зададен състав на силите и т.н.)

Очевидно е, че различните варианти за построяване на системата за хидрометеорологично осигуряване (ХМО) на флота приложено към осигуряването на дадена операция ще се отличава с величината σy, както и функцията на показателя за точност на хидрометеорологичните данни σxi. Задавайки различни стойности на σxi и повтаряйки разчета, може да се състави представа за резултатите при вариантите на системата за ХМО. Извършвайки разчетите за различните типове задачи на флота, може макар и в първо приближение да се оцени необходимостта и целесъобразността за провеждане на мероприятията по усъвършенстването на системата за ХМО, получавайки материал за сравняване на загубите със загубите на алтернативни мероприятия от не хидрометеорологичен характер (например, за нарастване на силите на флота).

Заедно с това е необходимо да обърнем внимание на следното.

Разчетите проведени по-горните формули изискват задаване на значения на хидрометеорологичните параметри в еднозначна форма (във вид на единствено число) с едновременно указана дисперсия

(или, което по същество е същото, средно квадратичното отклонение σx) и (при необходимост) коефициентите на корелация rij. В хидрологията е прието да се дава информация в не еднозначна, неопределена форма (например, във вид на интервал; „температура на въздуха 10-15ºС). Значението на σxi, а още повече на rij, често са просто неизвестни. Разбира се, това положение някога ще бъде изменено и архаичната система даваща данните ще бъде заменена с много по съответстваща на съвременните представи. Изход може да бъде намерен по пътя на използване на преобразовател, позволяващ макар и приближено да привежда информацията от неопределена в еднозначна форма. Като такъв преобразовател се явява „Инструкция по определяне показателите за точност на хидрометеорологичната информация, използвана при управление на бойните действия и във всекидневната дейност на флота”. Там се съдържат някои сведения за величините σxi, rij и се дават разчетните методи, позволяващи да бъдат оценени тези величини непосредствено в органите на хидрометеорологичната служба на флота.

Пример за илюстрация – показващ описаната технология за отчитане на хидрометеорологичните условия.

Планирано е бойно действие (операция) ракетен удар по единична морска цел (надводен кораб). Цел на разчетите – определяне количеството на ракетите, необходими за поразяване на целта със зададена вероятност Pпор. Формулата за разчет на показателя за ефективност има следния вид:

Където n – търсеното количество ракети (без отчитане на неопределеността на информацията за ХМУ;

n0– количеството ракети, необходими за поразяване на целта;

p – вероятност за попадение на ракетите в целта, разчитана по формулата

Където L– половината от пределната далечина за откриване на целта от устройството на самонасочване на ракетата;

V – скорост на движение на целта;

T– време на остаряване на данните за местоположението на целта;

σ – средна квадратична грешка на мястото на целта по направление перпендикулярно на плоскостта на стрелбата;

Ф0– функция на Лаплас

Хидрометеорологичния параметър, от значението на който зависи резултата на операцията е интензивността на дъжда I.

Функцията на влияние на интензивността на дъжда за откриване на целта на пределната далечина от устройството за самонасочване на ракетата се изразява със следната емпиричната формула

Където I– интензивност на дъжда в мм/ч.

Изходни данни за разчета: n0 = 10; V = 20 вз; T = 12 мин; σ = 3 мили. Зададено значение на Pпор = 0,8.

По данни на прогнозата, интензивността на дъжда в района на целта е I = 2,6 мм/ч, средната квадратична грешка за прогнозата е равна на σI = 0,8 мм/ч.

Решавайки формула (5) относно величината n, ще получим съотношението

Прилагайки към изразите (7), (6) и (8) формулите (1), (2) и (3) в съответствие с описаната технология, получаваме (с окръгляване до близкото цяло) nгар = 24.

Повтаряйки разчетите при средно квадратична грешка на прогнозата σI = 0,2 мм/ч, ще получим nгар = 19.

По този начин, повишаването на точността на прогнозата 4 пъти води в дадения случай към икономия на средства (количество ракети) на 20,8%.

Разгледания пример показва, че имайки много по-точна прогноза за хидрометеорологичните условия, лицето, вземащо решение, може да въведе по-малка поправка за възможното отклонение на фактическото състояние на средата от прогнозираното и да получи значителна икономия на собствените сили и средства.

Изводи. Разбираемо е, че колкото са по-достоверни (точни) прогностичните хидрометеорологичните данни, толкова икономията е по-голяма още повече значителна. От тук следва, че мерките, насочени към усъвършенстване на системата на ХМО на флота, ще приведе към несъмнено военно икономически ефект. Към числото на тези мерки се отнасят:

– привеждане в съответствие с достигнатите в държавата и зад граница нива на флотска система за сбор, обработка, анализ и отразяване на хидрометеорологичната информация, базираща се на широка автоматизация на информационните процеси и позволяващи да бъдат използвани съвременните методи за прогнозиране на ХМУ;

– разработката и внедряването на нови ефективни методи за хидрометеорологични прогнозни данни;

– внедряване на технологии за количествено отчитане на ХМУ в практиката на оперативно тактическите разчети.

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар