Маршрутизация погоды - это коммерческая услуга, предоставляемая коммерческими компаниями для грузовых судов с целью оптимизации их плавания. Приключенческая версия того же самого, используемого для парусных лодок, называется прогнозом погоды для парусного спорта или маршрутизацией погоды для парусного спорта . Последний больше фокусируется на прогнозировании и маршрутизации 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 подготовка и обучение погоды, распространение данных для использования в программном обеспечении для навигации и планирования маршрутов , моделирование гонок, которое включает в себя исторический анализ погоды и состояния моря для проектирования яхт и парусов, планирование поездок и приключений для гонок на длинные дистанции и запись попыток, наблюдение за погодными окнами вылета 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 , кампаниях Кубка Америки и регатах олимпийских классов.
Маршрутизация по погодным условиям (морская коммерция)
Ряд крупных грузовых судов используют службы погодных маршрутов для океанских переходов. В первую очередь они 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] WRI и SPOS. [4] Сторонники погодных маршрутных компаний ссылаются на высокую экономию топлива из-за их использования, 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 прокатка APL Китай) и повреждения груза, которые продолжают возникать, даже когда суда следуют рекомендациям по маршруту. Большинство программ маршрутизации используют алгоритм Дейкстры и не учитывают различные реакции каждого корабля на одну и ту же погоду, поскольку последнее 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 плавания 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 их 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 файлов GRIB или аналогичных файлов, адаптированных для определенных областей. Эти файлы подходят для использования в популярных программах для маршрутизации и тактических гонок, таких как Expedition , MaxSea TimeZero , Adrena , Deckman , Raytech Navigator / Sail Racer , Sailplanner, SailFast, OpenCPN , SailGrib или LuckGrib .
Приложения для прогнозирования погоды
Существует несколько приложений, которые рассчитывают маршрут яхты от точки к точке на основе прогноза погоды и полярных координат (характеристик лодки):
- Инструмент регаты VRTool для парусников (Windows)
- Zezo Sailing Simulator (веб-интерфейс) Zezo Sailing Simulator работает с различными гоночными играми и не поддерживает ввод собственных полярных координат лодки.
- PredictWind.com (мобильные телефоны на базе Интернета, Android и iPhone) Этот сайт рекламирует «выдающуюся точность» без предоставления каких-либо доказательств.
- умная навигация (Интернет, Android и iOS)
- Sailplanner (Windows, OS X)
- Бесплатное программное обеспечение подключаемого модуля OpenCPN Weather Routing (Windows, Linux, OS X)
- qtVlm (Windows, Linux, MacOS, Android, iOS, Raspberry)
- FastSeas (веб- автоответчик )
- MaxSea (Windows)
- SailFast (Windows)
- SailGrib (Android)
- LuckGrib (macOS, iOS, iPadOS)
Олимпийский парусный спорт
Прогноз погоды для парусного спорта олимпийского класса - это форма прогнозирования погоды и течений примерно на 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 дизайнерам 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 проектировщик заинтересован в результате, используя широкий диапазон вероятных погодных условий, тогда как навигатор на борту яхты просто заинтересован в использовании последнего прогноза погоды. Первоначальные попытки в этой области использовали 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.
Далее следуют два примера этого, оба разработаны Тимом Торнтоном из Smartcom Software (ранее TT Designs).
В 1977 Whitbread кругосветной гонки , Трейси Эдвардс Maiden кампании "надеется ввести в эксплуатацию новую лодку , который будет построен для случая, и пошел к Тони Кастро в качестве дизайнера. 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. гонка.
Для Кубка Америки 1988 года британский Blue Arrow Challenge шел по двум направлениям: проектирование однокорпусного судна строго в соответствии с Соглашением о дарении или многокорпусное судно, подобное американскому заявлению. Тим Торнтон был нанят командой однокорпусных судов для проведения анализа оптимальной конструкции в соответствии с Договором 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 забитый дизайн, 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». Маршрутизация по погодным условиям - это проблема оптимизации, при которой необходимо определить маршрут с наименьшей стоимостью (т. Е. Кратчайшее время) через сеть, где стоимость прохождения каждого звена в сети изменяется со временем, поскольку скорость и угол ветра изменяются, изменяя скорость лодки. Обычно это решается с помощью динамического программирования .
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 навигации по фиксированной сетке точек, при этом время является свободной переменной. Это больше поддается статистическому анализу следующих маршрутов.
Рекомендации
- ^ а б Генри, Чен. «Оптимизация рейса по сравнению с маршрутизацией по погодным условиям - технический документ» (PDF) . www.c-map.no . Cmap / Jeppesen / Boeing . Проверено 27 июля 2017 года .
- ^ Глава 37 - Принципы построения прогнозов погоды (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: NIMA - Национальное агентство изображений и картографии . Проверено 27 июля 2017 года .
- ^ «Наша история» . www.stormgeo.com . Storm Geo . Проверено 24 октября 2017 года .
- ^ «Дело о MV APL China» . CargoLaw.com . Земляк и Даниэль . Проверено 27 июля 2017 года .
Библиография
- Дэвид Хоутон и Фиона Кэмпбелл, Wind Strategy, 2005 г., ISBN 978-1-904475-12-5
- Тим Торнтон, Обзор погодных маршрутов парусных лодок, Journal of Navigation Vol. 46 № 1 с. 113–129