Современные тенденции развития специализированного дорожного метеорологического обеспечения (СДМО) связаны с автоматизацией процессов сбора, обработки, передачи данных и составления прогнозов, непрерывного мониторинга погодных. Информация, получаемая от Росгидромета, не до конца удовлетворяет потребности дорожной отрасли, поскольку не позволяет получать данные, необходимые для обслуживания автодорог. Изначально метеорологическую информацию о состоянии дорожного покрытия получали патрулированием дорог. Но на это требовались значительные финансовые затраты и сам способ был малоэффективным. Сейчас получать нужную информацию о метеопараметрах и состоянии дорожного полотна на наиболее опасных участках позволяют автоматические дорожные метеорологические станции, данные которых.[1] На 2021 год в мире действует около 8000 АДМС.

Из распоряжения Минтранса РФ от 09.10.2002 N ОС-859-р «Об утверждении «Методических рекомендаций по разработке проекта содержания автомобильных дорог» установка метеостанций должна производиться в «холодных» точках на дороге, где раньше всего следует ожидать образования скользкости, снижение сцепных свойств в гололёдоопасные периоды времени. АДМС установлены на кольцевой автодороге Санкт-Петербурга с шагом в 4-6 км, что связано с различием физико-температурных свойств искусственных сооружений, основной части дороги, да и погодные условия на различных участках дороги могут значительно отличаться даже при одной синоптической ситуации.[2]

Цель данной работы: провести оценку изменения метеорологических параметров на четырех участках автомагистрали. В работе проводится анализ метеорологических параметров, полученных по данным четырех дорожных метеорологических станций на участке внутреннего кольца КАД СПб с 17 по 31 км.

В данной работе исследованы данные 4 АДМС, находящиеся в северной части Петербурга на 17, 24, 30 и 31 км КАД (рис. 1). Протяженность участка составляет 14 километров.

Рисунок 1 – Расположение рассматриваемых станций на КАД

Рассмотрим метеорологические данные, полученные в срок с 01 ноября 2015 года по 30 ноября 2015 года.

Центральное устройство получает информацию от датчиков каждые 5 минут. Такие кратковременные флуктуации метеорологических параметровне представляют интереса для проведения исследования, кроме того, столь частые измерения приводят к избытку данных при обработке. Для сокращения количества информации дискретность данных была увеличена с 5 минут до 15 минут.

Контроль качества данных [3] позволил обнаружить разрыв в данных с 16 ноября 2015 года на 24 км, возникший по причине отключения станции с 12:30 (16 ноября) до 11:55 следующего дня. Поскольку восстановить данные не представляется возможным, поэтому было решено разбить имеющийся ряд на два отрезка с 01 ноября 00:00 до 16 ноября 12:30 и с 17 ноября 12:00 до 30 ноября 23:45 (т.е. до отключения и после возобновления работы АДМС).

Анализ изменчивости температурных параметров воздуха и поверхности автомагистрали в точках установки четырех дорожных станций показал, что на трех станциях температура воздуха изменяется раньше, температуры дорожного полотна, что вполне объяснимо.[4] Но на четвертой станции (31 км) температура поверхности в течение первого и второго рассматриваемого периода была на 1-2 градуса выше значений температуры воздуха и изменения температурных параметров происходили практически синхронно (рис. 2). Это можно объяснить высокой интенсивностью и скоростью движения автотранспорта в районе съезда на Мурино.

Рисунок 2 – Изменение температуры воздуха и температуры поверхности на 31 км

Для оценки пространственной изменчивости сравним температуру воздуха (рис. 3а) и поверхности дороги (рис. 3б) на 4 станциях.

а) б)

Рисунок 3 – Пространственная изменчивость температуры воздуха (а) и поверхности (б) с 1 по 16 ноября по данным четырех АДМС

Анализируя кривые на рис.3 можно отметить, что АДМС на 31 км является самой «теплой», это хорошо видно в период с 5 по 8 ноября. В это время на 31 км наблюдается плавное понижение температуры воздуха с 8 градусов до 0, тогда как на остальных станциях заметно резкое понижение температуры с 5 по 6 ноября, при этом разница в показаниях АДМС на 17 и 31 км составила 6 градусов. Температура поверхности автодороги ведет себя аналогичным образом, станция на 31 км опять самая «теплая».

Чтобы провести оценку однородности данных четырех дорожных станций, рассчитаем коэффициент корреляции (табл. 1, 2) и проанализируем связь между метеопараметрами.

Таблица 1.

Значения коэффициента корреляции для температурных параметров воздуха и дорожного полотна

Значения температуры воздуха на станциях 17 и 24 км и на 31 и 24 км имеют высокую степень связи (r=1). На остальных станциях коэффициент корреляции составляем 0,8-0,9, что также говорит о высокой степени связи между значениями (все значения коэффициента корреляции – значимы). Степень связи температуры поверхности на всех станциях достаточно высокая (r=0,9), коэффициент корреляции значим. В исходных данных АДМС на 17 и 24 км наблюдался разрыв, поэтому полученный коэффициент корреляции (r=0) в анализе учитываться не будет.

Таблица 2

Значения коэффициента корреляции для метеопараметров по данным четырех АДМС

Анализируя данные таблицы 4 можно отметить, что связь между параметрами сильная только для атмосферного давления (r=1). Значения коэффициента корреляции для влажности воздуха на четырех АДМС колеблются от 0,5 (между станциями на 17 и 30 км и между АДМС на 30 и 31 км) до 0,8 (между 17 и 31 км). Коэффициент корреляции для направления ветра на всех станциях низкий, что обусловлено разной высотой автомагистрали в точках установки станций и наличием рядом с дорогой различных объектов, влияющих на изменчивость воздушного потока.

По данным исследования можно сделать вывод, что установка дорожных станций на 30 и 31 км абсолютно оправдана несмотря на то, что расстояние между станциями всего 1 километр. Значения метеорологических параметров на данных станциях хотя и имеют высокую степень связи, но изменяются не всегда синхронно и не однозначно.

 

Список литературы

Самодурова Т.В. Оперативное управление зимним содержанием дорог. Научные основы: Монография. — Воронеж: Изд-во Воронеж гос. ун-та., 2003. – 168 с.

Восканян К.Л., Кузнецов А.Д., Сероухова О.С. Автоматические метеорологические станции. Часть 1. Тактико-технические характеристики. Учебное пособие. — Санкт-Петербург, РГГМУ, 2016. – 170 с.

Восканян К.Л., Кузнецов А.Д., Сероухова О.С. Автоматические метеорологические станции. Часть 2. Цифровая обработка данных автоматических метеорологических станций. Практикум.- СПб.: РГГМУ. – 2015.- 99 с.

Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. //Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – с. 677.

Код для цитирования: Скопировать