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专题二气象服务基本原理


控制的经济目标函数:
研究系统控制的经济效益时常用的指标是控制
的经济目标函数:
G S B
式中,S为实现控制而支付的经济代价;B为由于采 用控制而获得的经济收益。可见,G越小越有价值, G>1就不值得采用该项控制。最优经济控制问题就 是使G最小化的问题。
气象控制决策的经济目标函数
如果以C表示气象控制措施的平均成本,L表示 控制的平均效益(或损失的减少),P为所提供的 气象控制信息出现的概率,则气象控制决策的经济 目标函数Gm应由下式确定:
2、气象制约关系的可测性
定义:
气象制约关系的可测性也是相对的。实际的是指 在能够满足用户需求精度条件的可测性。这种可 测性将随着科学技术的发展而不断拓展。
气象对系统的制约关系的可测性是指在一定
的科学技术条件下可以获知(实测或推测得到)
的气象对某一对象系统的制约关系。
获知气象制约关系的途径
● 气象基本科学技术特别是应用气象学的知 识和经验;
理想的气象控制论系统应具备的条件:
● 该系统是控制论系统; ● 某些气象因子是其控制因子,而且已知其控制
关系; ● 这些气象控制因子具有可测性,气象控制器可
以根据用户反馈信息,不断输出有针对性的 气象控制信息; ● 在目前技术条件下相应的气象控制工程具有技 术上的可行性。
2、气象控制有效信息 气象控制信息
现代气象服务基本原理可以概括为“气象控制论”。
1.气象控制系统和气象控制论系统 2.气象控制有务基本原理
1、气象控制系统和气象控制论系统
系统 控制
控制系统
开环控制系统 闭环控制系统
气象控制系统
开环气象控制系统 闭环气象控制系统
气象控制论系统
系统:
是由一些相互制约、相互作用的元素所构成并 具有整体的功能和综合行为的统一体。
象环境是可调控的或气象环境对它的影响是可
调控的,则称该系统具有气象可控性。相应的
控制工程技术称为气象控制工程技术。
系统的气象环境具有可控性时,相应的控制 工程技术称为气象环境调控技术,其直接调控的 对象是用户所处的气象环境。
气象环境对系统的影响具有可控性技术时, 相应的控制工程技术称为气象影响调控技术,其 直接调控的对象是受气象影响的用户系统部分结 构。
定义气象服务有效信息量Ip为:
Ip = H0 - HS 式中,H0为 提供服务前用户已获知的气象信息的 信息量;HS为提供新的服务信息后用户获得的新 气象信息的信息量。可见Ip越大,表示新的有效 信息量越大。
3、气象控制经济决策的气象目标函数
控制的经济目标函数 气象控制决策的经济目标函数 提高气象服务效益比的基本途径 关于社会效益和生态效益的评价
专题二 气象服务基本原理
主要内容
一、气象服务的科学技术基础 二、气象服务的基本原理 三、气象服务基本原理的应用讨论
一、气象服务的科学技术基础
从科学技术角度看,气象服务要产生效益 必须具备以下一些科学技术基础,即:
服务对象系统具有气象可控性;气象对该 服务对象系统的制约关系具有可测性;相关的 气象因子本身也具有可测性。
Gm
1
P
*
C L
提高气象服务效益比的基本途径
● 提高气象控制信息的有效性
当C/L一定时,Gm的极小化要求P的极大化。 若用户系统所处的气象环境有可选择性,应为之 预选有利气象事件发生概率最高者;否则,也要 有针对性地根据用户所处条件尽可能做出高质量 的概率预报,以便区分不同概率做出科学决策。
● 提高气象控制水平
1、系统的气象可控性 系统的可控性
定义:系统可以通过适当改变某些条件来实现状态 控制的性质称为系统的可控性。 是一个相对的概念
一个系统要具有现实的可控性,必须具备两个条件: 一是制约的规律已经掌握; 二是现有的工程技术已有足够的能力利用这一规 律去实施控制。
系统的气象可控性
如果某系统的状态受制于气象环境,而且这种气
● 各行各业用户实践中已经积累的丰富的专 业气象服务知识和经验;
● 气象科技工作者和各专业部门专家共同研 究探索。
3、气象控制因子的可测性 定义:
把为利用气象条件对用户系统的制约规律而 实行有效气象控制所必须适时提供的气象因子称 之为气象控制因子。
用户系统所需要的气象控制因子可能是特定 时间和地点的常规气象要素;也可能是若干常规 气象要素的函数,还可能是非常规气象要素。
气象控制因子的可测性是指在当前科学技术 水平下可以通过一定的科学技术手段测得(实测 或预测)这个气象控制因子。
气象控制因子的可测性也是相对的,是指在 一定精度上的可测性。大气科学技术是气象控制 因子具有可测性的基础。可测性的范围和程度将 会随着科学技术水平和探测手段的提高而提高。
二、气象服务的基本原理
气象控制系统由气象控制对象、气象控制 器和气象控制作用的传递者所组成。
开环气象控制系统:
没有反馈回路,控制过程是单项的一次性过程的 气象控制系统
闭环气象控制系统:具有反馈回路的气象控制系统
气象控制论系统:
具有反馈回路的气象控制系统称之为气象 控制论系统,也即闭环气象控制系统。
在一般情况下,气象因子往往不可能是用 户系统的唯一的控制因子。所以,从严格意义 上讲,气象控制论系统是指在其它控制条件一 定的情况下,气象因子对用户系统的控制有决 定性作用的控制论系统。
当P一定时,Gm的极小化要求C/L的极小化。降低 控制成本C和提高控制效益L是气象控制工程的 根本技术指标。
基本气象信息----通常指基本气象系统所掌握的 信息。
气象服务信息----向用户提供的气象信息。
在研究气象服务基本原理时,专门把气象服 务信息称为气象控制信息,或者说气象服务信息 的本质是气象控制信息。
气象控制有效信息
根据信息论中关于信息量的概念,可以引入关 于气象服务过程所获得的有效信息量概念。
控制:是指控制主体对受控制客体的一种能动作用。 控制系统:
是指在特定的某种环境条件下由三种元素所构 成的具有控制功能与行为的系统,这三种元素是: 作用者(控制主体)、被作用者和将作用由作用者 传递到被作用者的传递者。
气象控制系统:
能够通过适当气象控制措施实现状态控制 的系统,即控制主体为气象控制器的控制系统, 称之为气象控制系统。
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