Прогноз погоды для парусного спорта - Sailing weather prediction

Маршрутизация погоды - коммерческая услуга, предоставляемая коммерческими компаниями грузовым судам с целью оптимизации их плавания. Приключенческая версия того же самого, что используется для парусных лодок, называется Прогноз погоды для парусного спорта или же Маршрутизация парусной погоды. Последний больше фокусируется на прогнозировании и маршрутах ветра и течений для искателей приключений и конкурентоспособных моряков, участвующих в морских видах спорта, таких как гонки на яхтах.[1]

Прогнозирование погоды для парусного спорта включает в себя несколько видов деятельности, таких как обучение и инструктаж по погоде, распространение данных для использования в навигации и программное обеспечение для планирования маршрута, моделирование гонок, которое включает исторический анализ погоды и состояния моря для проектирования яхт и парусов, планирование поездок и приключений для дистанционных гонок и попыток записи, мониторинг погодных окон отправления и поездки.[2] Он включает в себя несколько типов событий, таких как однодневные гонки, гонки на длинные дистанции, гонки вокруг света и попытки установления рекордов. Он обычно используется в гонках, таких как Volvo Ocean Race, Кубок Америки кампании и регаты олимпийских классов.

Маршрутизация по погодным условиям (морская коммерция)

Ряд крупных грузовых судов используют службы погодных маршрутов для морских переходов. Они в первую очередь предназначены для защиты владельцев и фрахтователей от претензий, связанных с превышением скорости, а второстепенное использование - снижение расхода топлива и улучшение расчетного времени прибытия (расчетное время прибытия). Существует большое количество таких компаний по маршрутизации погоды в океане, таких как WNI, Ocean routes, Storm Geo AWT (ранее Applied Weather Technology).[3], ИМР и СПОС.[4] Сторонники погодных маршрутных компаний ссылаются на высокую экономию топлива благодаря их использованию, в то время как многие моряки, как правило, скептически относятся к их преимуществам из-за большого количества морских аварий (таких как затопление Дербишира, и параметрическая качка APL China), а также повреждения груза, которые продолжают возникать, даже когда суда следуют рекомендациям по маршруту. Большинство программ маршрутизации используют Алгоритм Дейкстры и не учитывайте различную реакцию каждого корабля на одну и ту же погоду, так как последнюю трудно оценить.[1]

Гонки на парусниках на длинные дистанции

Прогноз погоды для гонок на длинные дистанции основан на распространении метеорологических данных, чаще всего в формате GRIB, для использования в программном обеспечении для навигации и планирования маршрутов, а также характеристик яхт (полярных координат), предоставления рекомендаций, а также анализа исторических данных о погоде и состоянии моря.

GRIB

GRIB (GRIdded Binary) - это сжатый формат данных, обычно используемый в метеорологии для распространения данных прогноза погоды. Для морских целей сообщения GRIB передаются и принимаются в море. Эти GRIB содержат только небольшую часть данных о поверхности, обычно о ветрах (направление и скорость ветра), информацию о силе волн (пропорционально значимой высоте волны) и направлении, давлении на поверхности. Данные дополнительно сокращаются за счет предоставления подмножества вокруг местоположения яхты. Данные передаются по спутниковым телефонам и однополосным радиоприемникам.

Программное обеспечение для оптимального прогнозирования погоды

Современное прогнозирование погоды для парусного спорта включает в себя передачу прогнозов погоды, которые используются в бортовом программном обеспечении, которое имитирует оптимальный (и самый безопасный) маршрут в гонках на длинные дистанции. Данные часто передаются в виде GRIB файлы или аналогичные файлы, адаптированные для определенных областей. Эти файлы подходят для использования в популярных программах для маршрутизации и тактических гонок, таких как Экспедиция, MaxSea TimeZero, Адрена, Deckman, Raytech Navigator / Парусный гонщик, Планировщик, SailFast, OpenCPN или же SailGrib.

Приложения для прогнозирования погоды

Существует несколько приложений, которые рассчитывают маршрут яхты от точки к точке на основе прогноза погоды и полярных координат (технических характеристик лодки):

Олимпийский парусный спорт

Прогноз погоды для парусного спорта олимпийского класса - это форма прогноз погоды прогноз погоды и течений примерно за 0–6 часов. Несмотря на важность понимания синоптических погодных условий, преобладают события мезомасштабного и местного масштаба. Прогноз включает прогнозы начала морского бриза, смещения турбулентных ветров, прибрежных струй, изменений приливных течений, тумана, а также ускорения ветра и изменений направления, связанных с облаками.

Дизайн яхт

Маршрутизация погоды использовалась в качестве инструмента моделирования, чтобы помочь проектировщикам яхт разработать максимально быстрый дизайн для ожидаемых условий события в сочетании с программным обеспечением VPP для прогнозирования характеристик лодки.

Ключевым моментом здесь является то, что проектировщика интересует результат, используя широкий диапазон вероятных погодных условий, тогда как навигатор на борту яхты просто заинтересован в использовании последнего прогноза погоды. В первоначальных попытках в этой области использовались данные о средней скорости и направлении ветра из таких источников, как пилотные карты, но это не совсем репрезентативно, и правильный маршрут состоит в том, чтобы выполнить прогнозирование погоды большое количество раз на основе набора исторических данных о погоде. а затем проведите статистический анализ результатов.

Ниже приводятся два примера этого, оба разработаны Тимом Торнтоном из Smartcom Software (ранее TT Designs).

На 1977 год Whitbread - кругосветная гонка, Трейси Эдвардс «Девичья кампания надеялась заказать новую лодку, которая будет построена для этого события, и отправилась в Тони Кастро как дизайнер. Тони использовал Тима Торнтона для сравнения нескольких возможных проектов, и это было сделано с использованием 100 различных наборов погодных условий для каждого этапа гонки. В конце концов, деньги на новую лодку собрать не удалось, но моделирование погодных маршрутов было повторено для лодки, которую она купила, как для оптимизации конструкции для ожидаемых условий, так и для помощи штурману в разработке стратегического плана для лодки. раса.

На 1988 год Кубок Америки британский Blue Arrow Challenge шел по двум направлениям: проектирование однокорпусного судна строго в соответствии с Договором дарения или многокорпусное судно, подобное американскому проекту. Тим Торнтон был нанят командой однокорпусных судов для проведения анализа оптимальной конструкции согласно Договору дарения. Для этого он объединил свое программное обеспечение для моделирования погодных маршрутов с моделью, которая автоматически генерировала возможные конструкции корпуса и предсказывала их характеристики, тем самым позволяя быстро исследовать большое количество проектных параметров. Это показало, что для ожидаемого легкого воздуха Сан-Диего лучшим дизайном будет небольшой, легкий и сильно обтянутый холст, вроде заросшего 18-дюймового скифа.

Математика

Этот раздел недостаточно подробен, чтобы показать статистические тесты для определения точности и уровня достоверности: например, с искохронами или фиксированными точками сетки не подразумевается или не указывается метод оценки вероятности успеха прогноза. Кажется, что этот раздел написан не учеными, отсюда и название раздела «Математика». Погодная маршрутизация - это проблема оптимизации, при которой требуется определить маршрут с наименьшей стоимостью (т. Е. Кратчайшее время) через сеть, где стоимость пересечения каждое звено в сети меняется со временем, так как скорость и угол ветра меняются, изменяя скорость лодки. Обычно это решается с помощью Динамическое программирование.

В большинстве реализаций лодка движется с фиксированными временными шагами (например, 3 часа) и под фиксированными углами (например, с интервалами в 5 градусов), причем расстояние является свободной переменной. Это приводит к созданию изохрон, показывающих набор возможных положений лодки в данный момент времени, которые являются полезным инструментом для навигатора. Однако при таком подходе нелегко сравнивать несколько прогонов, поэтому другой подход, используемый для целей проектирования, заключается в перемещении по фиксированной сетке точек, причем время является свободной переменной. Это больше поддается статистическому анализу следующих маршрутов.

Рекомендации

  1. ^ а б Генри, Чен. «Оптимизация рейса по сравнению с маршрутизацией по погодным условиям - технический документ» (PDF). www.c-map.no. Cmap / Jeppesen / Boeing. Получено 27 июля 2017.
  2. ^ Глава 37 - Принципы прогнозирования погоды (PDF). Вашингтон, округ Колумбия: NIMA - Национальное агентство изображений и картографии. Получено 27 июля 2017.
  3. ^ "Наша история". www.stormgeo.com. Storm Geo. Получено 24 октября 2017.
  4. ^ «Дело MV APL China». CargoLaw.com. Земляк и Даниэль. Получено 27 июля 2017.

Библиография

  • Дэвид Хоутон и Фиона Кэмпбелл, Wind Strategy, 2005, ISBN  978-1-904475-12-5
  • Тим Торнтон, Обзор погодных маршрутов парусных лодок, Journal of Navigation Vol. 46 No. 1 pp 113–129