Комплексный прогноз по данным различных атмосферных моделей для городов России и Республики Беларусь

Пояснения к страничке «Комплексный прогноз по данным различных атмосферных моделей»

Настоящий сайт был разработан сотрудниками ФГБУ "Гидрометцентр России" А.Н.Багровым, Ф.Л.Быковым и В.А.Гординым при участии Н.А.Светловой и И.Э.Пуриной.

Сайт содержит комплексный (ансамблевый) прогноз приземной температуры воздуха, количества осадков, точки росы и приземного "фонового" ветра для 224 городов Российской Федерации и 8 городов Республики Беларусь. Исходный срок прогноза 00 и 12 ч ГВ (гринвичского времени). Время готовности прогноза 5 ч 30 мин и 17 ч 30 мин ГВ (напоминаем, что московское время отличается от гринвичского на +3 ч). Заблаговременность прогнозов от 12 до 120 ч для температуры воздуха и от 12 до 72 ч для осадков, точки росы и ветра при разрешении по времени 6 ч.

На графиках красным цветом (линия и цифры) обозначен прогноз "срочной" температуры воздуха; синим цветом (цифры) - прогноз максимальной и минимальной температуры воздуха; бирюзовая линия - прогноз точки росы. Зелёным цветом (заливка) представлен прогноз количества осадков, если они выпадут в виде дождя; если же ожидается, что прогнозируемые осадки выпадут в виде снега, то на графике они будут обозначены голубым цветом; серым цветом обозначены осадки в виде мокрого снега или снега с дождем. Все осадки даны в мм/6ч. Для ветра черной стрелкой указано направление ветра, а синяя цифра рядом указывает скорость в м/с.

"Срочная" температура соответствует срокам наблюдений 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18 и 21 ч ГВ; в это время все метеостанции мира одновременно проводят метеорологические измерения. Минимальная и максимальная температуры воздуха привязаны к тому времени, когда они чаще всего наблюдаются, т.е. это ночь или день.

Измерения минимальной и максимальной температуры воздуха на метеостанциях делаются специальными термометрами, которые измеряют соответствующую температуру за прошедший интервал времени (обычно это 12 ч). Измерения температуры и влажности воздуха проводятся в специальной метеобудке (т.е. в тени) на высоте 2 м над землей.

Направление и скорость ветра на метеостанциях измеряется на высоте 10 м от поверхности земли с помощью анемометра. При этом автоматически делается осреднение показаний по направлению и скорости ветра за 10 мин, предшествующих сроку наблюдения. Анемометр отмечает и кратковременные усиления ветра как в срок наблюдения, так и между сроками (порывы ветра). Значения скорости ветра при порыве (обычно ≥12 м/с) передаются дополнительно.

В качестве членов ансамбля взяты глобальные прогнозы, рассчитанные на основе моделей общей циркуляции атмосферы зарубежных метеорологических центров: Великобритании (UKMO), США (NCEP) и Японии (JMA) для "срочной" температуры. Для точки росы и ветра взяты модели NCEP и JMA. Для осадков включены модели UKMO, NCEP и мезомодель COSMO.RU–7км (ФГБУ "Гидрометцентр России"). Указанные модели имеют достаточно высокую успешность прогнозов.

Ансамблевый прогноз получен путём статистической обработки результатов включенных моделей. При этом для температуры воздуха, ветра и точки росы привлекается архив прогнозов за предшествующие 20 дней по соответствующим моделям и фактические данные на станции, а для осадков аналогичный архив за один год. Расчёт ведется отдельно для каждой станции и для каждой заблаговременности прогноза. Ансамблевый прогноз "фонового" ветра построен таким образом, чтобы он наилучшим образом соответствовал фактическим "срочным" измерениям ветра. Резкое кратковременное усиление ветра (порывы или шквалы) в теплое полугодие обычно является следствием конвективной деятельности; в представляемом прогнозе это явление пока отсутствует.

В холодное полугодие (октябрь-апрель) усиление ветра (и порывы) наблюдаются, как правило, в зоне сильных градиентов поля давления. В прогнозе порывы ветра (≥12 м/с) представлены с заблаговременностью до 36 ч (на основе прогнозов "фонового" ветра и прогнозов порывов ветра по моделям NCEP и COSMO.RU).

Как правило, ансамблевые прогнозы дают несколько лучшие результаты, чем лучшая из включенных моделей. Значения минимальной и максимальной температуры воздуха вычисляются путём введения поправки для соответствующей "срочной" температуры воздуха.

Прошедшая погода

Представлены значения среднедекадной и среднемесячной температуры воздуха за прошедший месяц или за текущий месяц. Расчет среднедекадной и среднемесячной температуры ведется по 8-срочным наблюдениям температуры в сутки (сроки 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18 и 21 ч ГВ). ). 8-срочные наблюдения температуры проходят контроль (по методу "скользящего среднего"), который позволяет забраковать грубые и средние ошибки. Затем проводится контроль значений минимальной и максимальной температуры с привлечением отконтролированных данных 8-срочных наблюдений.

Количество осадков за декаду и месяц получено суммированием суточных измерений осадков. В качестве "нормы" или "климата" взяты среднемесячные значения температуры воздуха и суммы осадков за месяц, осредненные за 30-летний период 1961 – 90 гг. Среднедекадные и среднесуточные "климатические" значения температуры получены по 12 среднемесячным значениям с помощью специального алгоритма. Т24 – среднесуточное значение температуры, полученное путем осреднения 8-срочных наблюдений от 00 до 21 ч ГВ. Максимальная температура относится к прошедшему дню, а минимальная – к ночи, предшествующей этому дню.

Представлено максимальное значение порыва ветра за сутки в м/с (≥12 м/с) с указанием в скобках местного времени.

Оценки прогнозов температуры и осадков

Отдельно в виде таблиц приведены оценки прогнозов температуры и осадков для каждого города (синоптической станции) и для каждой заблаговременности за прошедший месяц. Делается расчет следующих характеристик:

  1. Средняя арифметическая (или систематическая) ошибка:
  2. Средняя абсолютная ошибка:
  3. Относительная ошибка:
  4. Оправдываемость прогноза:

где
N - число случаев оценки;
tп - прогностическое значение «срочной» или экстремальной (минимальной или максимальной) температуры воздуха;
tф - фактическое значение соответствующей температуры;
tс - значение "срочной" температуры в исходный срок прогноза 00 ч ГВ;
Р - оправдываемость прогноза минимальной или максимальной температуры, которая рассчитывается так, как это принято в синоптической практике:
если |tп - tф| ≤ 3,5°C, то P = 100%,
если |tп - tф| > 3,5°C, то P = 0%.

Отметим, что относительная ошибка может заметно меняться в зависимости от заблаговременности прогноза, так как имеется суточный ход температуры воздуха.

На метеостанциях России 12-часовые суммы выпавших осадков измеряются 2 раза в сутки: 1) в 06 и 18 ч ГВ для европейской территории России и Урала; 2) в 00 и 12 ч ГВ для Сибири и Дальнего Востока. Для проведения оценки прогностические 6-часовые суммы осадков складываются, чтобы соответствовать временным интервалам измеренных фактических осадков. Таким образом вычисляется средняя арифметическая (систематическая) и средняя абсолютная ошибки прогноза осадков (в мм/12 ч). Общая оправдываемость прогноза количества осадков (в %) вычисляется в соответствии с "Наставлением по краткосрочным прогнозам погоды общего назначения", Руководящий Документ РД 52.27.724 – 2009 г., Обнинск, "ИГ – СОЦИН". Это делается отдельно для жидких и смешанных фактических осадков и отдельно для твердых осадков по 5 градациям количества осадков в каждой фазе. Фаза выпавших осадков, как правило, сообщается в наблюдениях (информация о прошедшей погоде или погоде в срок наблюдения). Табл. 1 и 2, по которым определяется оправдываемость прогноза количества осадков, взяты из "Наставления …".

Таблица 1
Оправдываемость (P, %) прогноза количества жидких и смешанных осадков (мм/12 ч)
Прогноз количества
осадков (мм/12 ч)
P(%) при фактических осадках (мм/12 ч)
Без осадков 0,0-2 3-14 15-49 ≥50
Без осадков 100 50 0 0 0
0,0-2 50 100 50 0 0
2,1-14 0 50 100 50 0
14,1-49 0 0 50 100 50
≥49,1 0 0 0 50 100

Таблица 2
Оправдываемость (P, %) прогноза количества твердых осадков (мм/12 ч)
Прогноз количества
осадков (мм/12 ч)
P(%) при фактических осадках (мм/12 ч)
Без осадков 0,0-1 2-5 6-19 ≥20
Без осадков 100 50 0 0 0
0,0-1 50 100 50 0 0
1,1-5 0 50 100 50 0
5,1-19 0 0 50 100 50
≥19,1 0 0 0 50 100

© Методический кабинет Гидрометцентра России