205Wiśniewski-poprawiony-art.pdf

Bernard Wiśniewski

Instytut Nawigacji Morskiej, Wyższa Szkoła Morska w Szczecinie

OMIJANIE CYKLONÓW TROPIKALNYCH PRZEZ

STATKI W ŻEGLUDZE OCEANICZNEJ

Streszczenie: Zaprezentowano metodykę konstruowania nakresu antykolizyjnego dla statku

celem omijania cyklonu tropikalnego. Przedstawiono algorytm obliczeniowy opracowanego

programu komputerowego oraz wyniki jego testowania. Wykorzystano informacje z podróży

statku „Diana” i informacje z komunikatów o rzeczywistym cyklonie tropikalnym Bill

przemieszczającym się w sierpniu 2009 r. przez Północny Atlantyk

Słowa kluczowe: nawigacja pogodowa, omijanie cyklonów, program obliczeniowy

1. WPROWADZENIE

Na obszarach objętych działalnością cyklonów tropikalnych musimy zachować

procedurę pozyskiwania informacji, identyfikacji niebezpieczeństwa, poprawności w

wykonaniu obliczeń bezpiecznych kursów i prędkości statku a w podejmowaniu decyzji

unikać obszaru zagrożenia cyklonem (rys.1.).

W Zakładzie Nawigacji Morskiej Wyższej Szkoły Morskiej w Szczecinie

rozwiązywano problem omijania cyklonów tropikalnych od 1980r [2, 5]. Praktyczną

implementacją badań nad tym zagadnieniem było stworzenie komputerowego programu

„Cyklon” służącego do wyznaczania sektora kursów niebezpiecznych lub stwierdzenia

jego braku występowania przy założonym kursie i prędkości statku oraz znajomości

podstawowych parametrów cyklonu z komunikatu. Nowo zbudowany program

rozszerzono o możliwości kompleksowego uwzględniania programowanych pozycji

cyklonu i statku z wyprzedzeniem do 72 godzin co zdecydowanie ułatwia podejmowanie

decyzji o zmianie kursu statku, prędkości statku lub jednoczesnym wykorzystaniu tych

manewrów w sytuacji zagrożenia cyklonu. Zachowano podstawowe autorskie algorytmy

charakteryzujące następującą procedurę i wykonanie obliczeń:

•

naniesienie aktualnej pozycji statku na mapie;

•

obliczenie promienia niepewności położenia oka cyklonu od danych z komunikatu do

momentu wykonania manewru;

•

przyjęcie strefy sztormowej ∆ z komunikatu;

•

wyznaczenie sektora lub sektorów niebezpiecznych uwzględniając wektory prędkości

statku (Vs) i cyklonu (Vc).

Rys.1. Schemat postępowania na akwenach objętych możliwością występowania cyklonów tropikalnych

W powyższej sytuacji prezentowanej na rysunku 2 mamy do czynienia z

występowaniem jednego sektora kursów niebezpiecznych. Statek porusza się kursem

niebezpiecznym (sektor NB od 19° do 71°) i żegluje na przecięcie się z torem cyklonu

tropikalnego. W powyższym przykładzie kurs statku znajduje się w sektorze kursów

niebezpiecznych (sektor zakreskowany). Daje nam to informacje o konieczności zmiany

kursu lub prędkości, bądź jednoczesnej zmiany kursu i prędkości statku [3, 4].

Jednym z wniosków jest fakt, iż komunikaty i ostrzeżenia o cyklonach, które wydawane

są 3 godziny po głównych terminach obserwacyjnych zawierają ekstrapolowaną pozycję

cyklonu na godzinę wydania komunikatu. W dokładności pozycji cyklonu uwzględniona

jest więc zmiana po upływie czasu, który upłynął od głównego terminu obserwacji zwykle

3 godziny.

Nowa wersja programu Cyklon zawiera całą procedurę na moment uzyskania

komunikatu i dla rzeczywistej pozycji statku oraz została rozbudowana o procedurę

programowania trasy na dalsze godziny i dni przy wykorzystaniu informacji o prognozach

położenia cyklonu z komunikatów oraz prognoz przewidywanych pozycji statku.

Opis programu zawarto we wcześniejszych publikacjach [1, 6].

Rys.2. Przykład konstruowania nakresu antykolizyjnego (A) oraz jego syntetyczny graficzny obraz

prezentowany na mapach (B)

2. PROCEDURY I METODYKA TESTOWAŃ

Procedury i metodyka testowań jest oparta na uwzględnieniu rzeczywistych

komunikatów o cyklonach tropikalnych nadawanych przez centra lądowe. Przykład

wydruku komunikatu pokazano w tabeli nr 1.

Testowania zaprezentowano na przykładzie żeglugi statku Diana w podróży z Lizbony

do Nowego Yorku. W dniu 20 sierpnia 2009 roku statek znalazł się na pozycji φ=40°N,

λ=040°W i o godzinie 15 otrzymał komunikat o cyklonie tropikalnym Bill. Pozycja

cyklonu z analiz na godz. 12 UTC jest deklarowana na pozycji 22,1° N i 061,0° W który

przemieszcza się kursem KDc=305° z prędkością 16W. Niepewność położenia oka

cyklonu określono na 10Mm. Na godzinę 15 UTC wyznaczono prawdopodobne położenie

cyklonu na 22,6° N, 61,7° W oraz promień wiatrów silnych powyżej 34W od 100 do

225Mm w sektorze NE.

Pierwsze testowanie winno być wykonane bezpośrednio po uzyskaniu komunikatu o

cyklonie dla aktualnej rzeczywistej pozycji statku. Statek w ten sposób sprawdza czy

istnieje sektor kursów niebezpiecznych a jeżeli istnieje – w jakim jest przedziale

stopniowym.

Następnie kapitan statku wprowadza najistotniejsze dane z prognoz komunikatu

wywołując dodatkowy panel z prognozowanymi pozycjami cyklonu (PPC). W programie

obliczeniowym znajdą się:

- przewidywane pozycje cyklonu kolejno od 12 do 72 godzin,

- przewidywane strefy zagrożenia wiatrami silnymi ≥ 34W (lub strefę znacznego

falowania, np. powyżej 4 metrów) dla kolejno przewidywanych pozycji cyklonu.

Program obliczy dodatkowo przewidywane kursy i prędkości przemieszczania się cyklonu

oraz kolejne prognozowane pozycje statku znając jego prędkość i kurs (rys.3.).

START

Wprowadzenie danych w pola

(z klawiatury lub pliku)

Obliczanie aktualnej pozycji cyklonu

(GMT-t) i rozmiaru obszaru

Czy aktualny

kurs jest

niebezpieczny?

NIE

TAK

Wyznaczanie momentu wejścia statku

w obszar niebezpieczny

Czy tryb

powiększenia

jest włączony?

TAK

NIE

Prezentacja danych na ekranie

i obiektów na mapie (bez

powiększenia)

Prezentacja danych na ekranie

i obiektów na mapie (z

powiększeniem)

TAK

NIE

Opcja wyjścia

jest włączona?

KONIEC

Rys.3. Algorytm obliczeń

Tablica 1

Wydruk z komunikatu o cyklonie Bill z dnia 20.08.2009 r.

ZCZC MIATCMAT3 ALL

TTAA00 KNHC DDHHMM CCA

HURRICANE BILL FORECAST/ADVISORY NUMBER 21...CORRECTED

NWS TPC/NATIONAL HURRICANE CENTER MIAMI FL AL032009

1500 UTC THU AUG 20 2009

CORRECTED FOR 12 FOOT SEAS

AT 11 AM AST...1500 UTC...THE BERMUDA WEATHER SERVICE HAS ISSUED A

HURRICANE WATCH FOR BERMUDA. A HURRICANE WATCH MEANS THAT

HURRICANE CONDITIONS ARE POSSIBLE WITHIN THE WATCH AREA...GENERALLY

WITHIN 36 HOURS.

HURRICANE CENTER LOCATED NEAR 22.6N 61.7W AT 20/1500Z

POSITION ACCURATE WITHIN 10 NM

PRESENT MOVEMENT TOWARD THE NORTHWEST OR 305 DEGREES AT 16 KT

ESTIMATED MINIMUM CENTRAL PRESSURE 951 MB

EYE DIAMETER 20 NM

MAX SUSTAINED WINDS 105 KT WITH GUSTS TO 130 KT.

64 KT....... 90NE 45SE 30SW 75NW.

50 KT.......120NE 90SE 60SW 100NW.

34 KT.......225NE 200SE 100SW 200NW.

12 FT SEAS..440NE 320SE 350SW 375NW.

WINDS AND SEAS VARY GREATLY IN EACH QUADRANT. RADII IN NAUTICAL

MILES ARE THE LARGEST RADII EXPECTED ANYWHERE IN THAT QUADRANT.

REPEAT...CENTER LOCATED NEAR 22.6N 61.7W AT 20/1500Z

AT 20/1200Z CENTER WAS LOCATED NEAR 22.1N 61.0W

FORECAST VALID 21/0000Z 24.2N 63.8W

MAX WIND 110 KT...GUSTS 135 KT.

64 KT... 90NE 45SE 30SW 75NW.

50 KT...120NE 90SE 60SW 100NW.

34 KT...225NE 200SE 100SW 200NW.

FORECAST VALID 21/1200Z 26.6N 66.0W

MAX WIND 115 KT...GUSTS 140 KT.

64 KT... 75NE 45SE 30SW 45NW.

50 KT...120NE 100SE 70SW 100NW.

34 KT...225NE 200SE 120SW 180NW.

FORECAST VALID 22/0000Z 29.5N 67.5W

MAX WIND 115 KT...GUSTS 140 KT.

64 KT... 75NE 45SE 30SW 45NW.

50 KT...120NE 100SE 70SW 100NW.

34 KT...225NE 200SE 120SW 180NW.

FORECAST VALID 22/1200Z 32.5N 69.0W

MAX WIND 110 KT...GUSTS 135 KT.

50 KT...120NE 100SE 70SW 100NW.

34 KT...225NE 200SE 120SW 180NW.

FORECAST VALID 23/1200Z 40.5N 66.5W

MAX WIND 100 KT...GUSTS 120 KT.

50 KT...120NE 120SE 70SW 100NW.

34 KT...225NE 225SE 120SW 180NW.

3. WYNIKI TESTOWAŃ I ICH INTERPRETACJA

Dnia 20 sierpnia 2009 r. o godz. 15:00 UTC statek znalazł się na pozycji φ=40ºN,

λ=040ºW, żeglując kursem KDd=270º z prędkością 13W w rzeczywistych warunkach

pogodowych (V 0 – prędkość eksploatacyjna na spokojnej wodzie = 13,6W).

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: