Prognostic information value for reduction of losses from frost in Tomsk region.pdf Одной из важных задач экономики России являетсярост национального производства для достижения ус-тойчивого развития общества и удовлетворения потреб-ностей людей. Наряду с основными производственнымифакторами, которые определяют развитие отраслей илиотдельных предприятий, в последнее время все большеевнимание уделяется учету влияния природы и окру-жающей среды. Это влияние проявляется в виде ущербаи потерь в результате опасных гидрометеорологических,экологических и природных бедствий, влияния климатаи его изменений. Поэтому одной из задач Федеральнойгидрометеорологической службы РФ является уменьше-ние ущерба, наносимого экономике страны неблагопри-ятными погодными условиями, а также повышение эф-фективности функционирования экономики за счет ра-ционального использования благоприятных факторовприродной среды [1. С. 5]. Кроме того, в условиях ры-ночных отношений важной задачей является повышениеэффективности использования гидрометеорологическойинформации.При планировании любых производственных про-цессов (проектирование зданий и сооружений, системотопления, вентиляции, кондиционирования, водоснаб-жения, планировка и застройка городских и сельскихпоселений; выращивание различных сельскохозяйствен-ных культур в разных районах, определение сроков сева,уборки урожая, выполнение агротехнических мероприя-тий и т.д.), как правило, учитываются климатическиефакторы. Так, при выборе оптимальной стратегии по-требитель может ориентироваться на такие климатиче-ские характеристики, как вероятность (повторяемость)осуществления опасного, неблагоприятного состоянияили явления погоды [2. С. 272]. Сейчас в разных отрас-лях используется большое количество различных пока-зателей (например, [5-8]).Наряду с климатическими характеристиками широ-ко используются фактические сведения о погоде и про-гностические данные, благодаря которым можно опти-мизировать деятельность предприятий. Однако, не-смотря на имеющиеся актуальные теоретические эко-номико-метеорологические исследования, на практикеотсутствуют рекомендации по принятию решений дляоптимизации работы предприятий, а экономическийэффект, связанный с метеоусловиями, не рассчитыва-ется. Важность подобных работ очевидна для умень-шения потерь от самых разных неблагоприятных ме-теорологических явлений, в том числе гроз [3], замо-розков, других атмосферных явлений [4].Целью работы является рассмотрение следующихвопросов: расчет средних потерь, обусловленных ве-сенними заморозками в Томской области, при исполь-зовании климатической и прогностической информа-ции; оценка выигрыша за счет использования прогно-зов весенних заморозков; формулировка оптимальнойстратегии, позволяющей минимизировать средние по-тери за счет использования климатических и прогно-стических данных о заморозках.В качестве исходных данных использованы сведе-ния Томского Гидрометцентра о заморозках в Томскойобласти за период с 1999 по 2008 г. Рассмотрены всеслучаи, когда наблюдались весенние заморозки настанциях области. Данные по климатическим характе-ристикам (средние и крайние даты последнего замо-розка весной) взяты для ст. Томск. Крайние даты - этосамые ранние и самые поздние случаи появления ве-сенних заморозков. Кроме сведений о заморозках ис-пользованы прогностические данные (был ли данныйзаморозок предсказан прогнозом), примерные затратына мероприятия по защите от заморозков, а также све-дения о реальном или возможном ущербе от него.Общий методологический подход основан на поло-жениях Л.А. Хандожко [2. Гл. 10-12].Некоторые теоретические положения и оценкасредних потерь при использованииклиматических данныхВо многих сельскохозяйственных организацияхРоссии весенние заморозки вызывают значительныепотери в начальной стадии выращивания сельскохо-зяйственных культур. Естественное противостояниеэтому природному явлению - эффективные меры за-щиты.На территории России в заморозко-опасный периодприменяются различные по стоимости защитные меро-приятия. Так, важен учет микроклимата, укрытие всхо-дов, дымление. Наиболее эффективной мерой принятосчитать метод дождевания (орошения), признанный какбесспорно себя окупающий. Эффективным методомборьбы с заморозками является строительство теплиц.Применение всех этих мероприятий должно быть оп-тимальным, что требует знания как климатической, таки прогностической информации [9, 10].В качестве основной климатической характеристикирассмотрена средняя многолетняя повторяемость замо-розков (n10) за два периода: первый период характеризу-ет начало вегетации растений и продолжается от первогодо последнего заморозка, когда температура воздухавесной устойчиво держится выше 5°С; второй период -время активной вегетации растений, продолжается отпервого до последнего весеннего заморозка и характери-зуется устойчивым переходом температуры воздухавыше 10°С. Продолжительность периодов определенапо климатическим данным для г. Томска [11. С. 47].Наряду с повторяемостью заморозков на практике ис-пользуется также вероятность заморозков р10 = n10 / N, гдеN - общее число наблюдений. Величины n10 и р10 могутбыть определены из таблицы вероятностей, которая стро-ится по фактическим данным за многолетний период(табл. 1).Т а б л и ц а 1Таблица повторяемости (вероятностей) заморозковНаличие заморозка Число случаев(вероятность)Общее число реали-заций в выборкеЗаморозок был n10 (p10)Заморозка не было n20 (p21) NВеличина р10 - это климатологический прогнозосуществления заморозка, определяется по климатиче-ским данным.При выполнении работ хозяйственник при извест-ной вероятности наступления заморозка может выбратьодну из двух стратегий: или постоянно защищаться отних, или постоянно пренебрегать защитой. Потреби-тель, выбирая ту или иную стратегию, может приме-нять эффективные меры защиты от заморозков. Впрактике оценки потерь от неблагоприятных погодныхусловий вводятся такие понятия, как кардинальныемеры защиты и коэффициент непредотвращенных по-терь ε. При кардинальных мерах защиты (ε = 0) работыпо предупреждению заморозков стоимостью С полно-стью предотвращают убытки L от них. В реальных ус-ловиях 0 ≤ ε ≤ 1, т.е. предпринятые меры защиты неполностью, а частично предотвращают убытки (в сель-ском хозяйстве ε всегда больше нуля [12. С. 14]). Кро-ме того, исходя из экономических соображений, мерызащиты стоимостью С существенно меньше возмож-ных потерь, т.е. 0 < С < L.При выборе стратегии удобно строить таблицу(матрицу) потерь (табл. 2). В случае с заморозком таб-лица наиболее простая, так как содержит два вариантапогоды (заморозок был или его не было) и два вариантадействий (производственник может ориентироватьсялибо на заморозок, либо на благоприятную погоду).Т а б л и ц а 2Общий вид стоимостной матрицы потерь. Потерипри альтернативном действииВ любом случае при некардинальных мерах защитынормированные потери больше. Чем больше ε, тембольше нормированные потери при прочих равныхусловиях. Таким образом, для конкретных условий наосновании стандартных экономико-метеорологическиххарактеристик (C, L, ε) и сведений о вероятности на-ступления опасного явления можно рассчитать средниепотери от заморозков.Оценка средних потерь при использованиипрогнозов заморозковВ хозяйственной практике потребитель, кроме кли-матологических прогнозов, все больше ориентируетсяна оперативные прогнозы. При использовании прогно-зов важна их оправдываемость, которая влияет на эко-номические показатели. При выполнении расчетовобычно используется матрица оправдываемости про-гнозов погоды, общий вид которой дан в табл. 3.Т а б л и ц а 3Матрица сопряженности (оправдываемости)прогноз - факт наличия заморозковНаличие замо- Прогноз заморозкарозка Заморозок будет Заморозкане будетОбщее числореализацийЗаморозок был n11 (р11) n12 (р12) n10 (р10)Заморозкане было n21 (р21) n22 (р22) n20 (р20)Сумма n01 (р01) n02 (р02) N (1)Матрица оправдываемости прогнозов заморозковсодержит два прогностических условия: «заморозокожидается, прогнозируется» или «не ожидается, непрогнозируется», и два условия исхода, т.е. что фак-тически наблюдалось: «явление было» или «явленияне было».В табл. 3 значения даны в числе случаев, в скобкахданы соответствующие вероятности осуществлениясочетаний прогноз заморозка - фактическое появлениезаморозка.При использовании прогностической информации(методических прогнозов) нормированные потери Еммогут быть рассчитаны по формуле [2. С. 283]:v w12м 01 11ε .1 ε 1 ε 1 εЕ С р p рL y y{ { {(3)Здесь р01 - вероятность прогнозов наличия заморозков;р11 - вероятность оправдавшихся прогнозов наличиязаморозков; р12 - вероятность неоправдавшихся про-гнозов отсутствия заморозков.Из (3) видно, что чем больше вероятность неоправ-давшихся прогнозов, тем больше потери от заморозков.Расчет потерь при использовании оперативных про-гнозов заморозков основывается на совместном ис-пользовании таблиц повторяемости и потерь.Были выполнены расчеты нормированных потерьдля случаев, когда использовалась только климатиче-ская информация (для двух климатологических страте-гий), и с учетом оперативных прогнозов весенних за-морозков. Построены номограммы потерь, позволяю-щие провести анализ нормированных потерь Е приразличных стратегиях потребителей. В расчетах ис-пользовались разные значения C/L. Брались также раз-ные, но реальные значения коэффициентов непредот-вращенных потерь (ε). Расчеты выполнены для двухвариантов оправдываемости прогнозов (Р = 98 иР = 90%) (табл. 4, 5).Т а б л и ц а 4Матрица оправдываемости прогнозов заморозков. Р = 98%Наличие замо- Прогноз заморозкарозка Заморозок будет Заморозкане будетСуммаЗаморозок был 0,090 0,004 0,094Заморозкане было 0,020 0,886 0,906Сумма 0,110 0,890 1,000Т а б л и ц а 5Матрица оправдываемости прогнозов заморозков. Р = 90%Наличие Прогноз заморозказаморозка Заморозок будет Заморозкане будетОбщее числореализацийЗаморозок был 0,055 0,035 0,090Заморозкане было 0,065 0,845 0,910Сумма 0,120 0,880 1,000Ниже представлен один из вариантов матрицы по-терь, характерный для Томской области (табл. 6). Исхо-дя из данных, представленных в матрице потерь, стои-мость предупредительных мер по защите от заморозка(при получении оперативного прогноза заморозка) со-ставляет 4 тыс. руб., потери от него - 381 тыс. руб. Сум-ма 99 тыс. руб. - это стоимость мер по защите от замо-розка с учетом непредотвращенных потерь.Т а б л и ц а 6Матрица потерь для весенних заморозков.C/L = 0,01, ε = 0,25, P = 98% (тыс. руб./прогноз)СтратегияНаличие заморозка Ориентироваться наналичие заморозкаОриентироваться наотсутствие заморозкаЗаморозок был 99 381Заморозка не было 4 0Обсуждение результатов1. Кардинальные меры защиты. Ниже представле-ны номограммы потерь при использовании климатиче-ской и прогностической информации. Линии, отра-жающие зависимость нормированных потерь Е от C/L,различаются для разных потребителей (C, L, ε) и приразной оправдываемости прогнозов (1-3).ЕмЕкл.1Р=98 %abq11q12Екл.200,10,20,30,40,50,60,70,80,910 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1C/LEЕм Екл.1 Екл.2Рис. 2. Номограмма потерь при весенних заморозкахв период начала вегетации растений для Р = 98%, ε = 0На рис. 2-7 изображены 3 линии, соответствующиетрем зависимостям нормированных потерь при трехстратегиях: ориентации на климатическую информа-цию (Екл1 и Екл2) и на прогностическую (Ем). Очевидно,для большей части потребителей Ем существенноменьше, если используются прогнозы заморозков. Точ-нее, это те потребители, для которых q12 < C/L

Скачать электронную версию публикации