Решение Центральной методической комиссии по гидрометеорологическим и
гелиогеофизическим прогнозам от 27.01.2006 г.


Центральная методическая комиссия по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам (ЦМКП), заслушав и обсудив доклады представителей Гидрометцентра России и ВНИИСХМ, приняла следующие решения:

1.  Новая система усвоения данных метеорологических наблюдений (авторы М.Д. Цырульников, Р.Б. Зарипов, М.А. Толстых, А.Н. Багров) и результаты сравнения анализа (авторы М.Д. Цырульников, А.Н. Багров, Р.Б. Зарипов) с оперативным анализом Гидрометцентра России и зарубежных центров.

1.1.  ЦМКП отмечает, что:

1.1.1.  В Гидрометцентре России разработана и с декабря 2004г. находится в опытной эксплуатации новая система усвоения данных метеорологических наблюдений (СУД-ИОИ), работающая в комплексе с глобальной моделью атмосферы ПЛАВ 2004; СУД-ИОИ способна базироваться на любой глобальной прогностической модели.

1.1.2.  В Гидрометцентре России разработан и включен в оперативную технологию АСООИ Xeon 4 комплекс задач сравнения объективных анализов (ОА) приземных и высотных метеорологических полей с данными наблюдений на синоптических и аэрологических станциях Северного полушария и его регионов; данный комплекс задач позволил произвести сравнение анализов метеорологических полей, формируемых СУД-ИОИ, с оперативным ОА Гидрометцентра России и анализами зарубежных центров на сетке 1,25х1,25°.

1.1.3.  При сравнении отечественных и зарубежных объективных анализов на сетке точек в период с февраля по август 2005г. в качестве независимого репера был принят анализ NCEP (Вашингтон, сетка 1,0х1,0°).

1.1.4.  Сравнение анализов полей метеорологических элементов по Северному полушарию показало:
–  различия отечественных анализов и анализа UKMO-Exeter с анализом NCEP составляли не более 0,5–0,7 единицы измерения (для P0 – гПа, для геопотенциала – дам, для температуры – °C, для ветра – м/с) и были отмечены на уровне 250 гПа;
–  у СУД-ИОИ наименьшие различия с ОА NCEP были в полях давления на уровне моря Р0 и Н-850;
–  у оперативного анализа Гидрометцентра России наименьшие различия с анализом NCEP были в полях приземной температуры воздуха, температуры на уровне 500 гПа и в поле ветра на уровне 500 гПА;
–  у анализа UKMO-Exeter наименьшие различия с анализом NCEP были в полях Н-500, Н-250, температуры воздуха на уровнях 850 и 250 гПа;
–  учитывая наличие погрешностей во всех существующих схемах объективного анализа, результаты парных сравнений полей различных анализов не позволяют однозначно определить преимущество того или иного анализа.

1.1.5.  Проведенное впервые в Гидрометцентре России сравнение объективных анализов с данными наблюдений на синоптических и аэрологических станциях показало следующее:
–  наименьшие различия давления на уровне моря и геопотенциала изобарической поверхности 850 гПа с данными наблюдений на станциях Северного полушария (СП) были у ОА Гидрометцентра России (по сравнению с СУД-ИОИ и зарубежными анализами);
–  различия значений геопотенциальных высот изобарических поверхностей 500 и 250 гПа с данными наблюдений на станциях СП у оперативного анализа и СУД-ИОИ были практически одинаковы и меньше, чем у зарубежных анализов;
–  различия значений приземной температуры воздуха с данными наблюдений на станциях СП у оперативного анализа были меньше, чем у анализов зарубежных центров;
–  различия значений температуры воздуха на изобарических поверхностях 850, 500 и 250 гПа, а также скорости ветра на уровнях 850 и 500 гПа с данными наблюдений на станциях СП были наименьшими у NCEP по сравнению со всеми сравниваемыми анализами;
–  различия величины скорости ветра на уровне 250 гПа с данными наблюдений на станциях СП было наименьшим у СУД-ИОИ.

1.1.6.  Сравнительные оценки успешности прогнозов по модели ПЛАВ 2004, использующей объективный анализ СУД-ИОИ, и по другим моделям показали ряд преимуществ этой модели и приведены ниже в пункте 2 данного решения.


1.2.  Одобрить работу Гидрометцентра России:

–  по созданию новой системы усвоения данных, работающей в комплексе с глобальной моделью атмосферы ПЛАВ 2004, способной функционировать и с другими глобальными прогностическими моделями и являющейся независимой от зарубежной прогностической информации;
–  по созданию и внедрению в технологию АСООИ-Xeon 4 комплекса задач, обеспечивающих сравнение объективных анализов между собой, с данными метеорологических наблюдений на синоптических и аэрологических станциях.


1.3.  Рекомендовать Гидрометцентру России:

–  продолжить развитие и совершенствование СУД-ИОИ с учетом полученных в 2004-2005гг. результатов,
–  провести испытания системы глобального анализа и технологии усвоения данных в комплексе со спектральной моделью Гидрометцентра России,
–  провести работы по подготовке СУД-ИОИ к интеграции в состав системы управления базами данных и банк задач разрабатываемой специализированной версии технологии АСООИ–Itanium,
–  проводить мониторинг качества объективных анализов Гидрометцентра России в сравнении с анализами зарубежных центров.


2.  Усовершенствованный вариант глобальной полулагранжевой модели прогноза полей метеорологических элементов на срок до 10 сут в версии с постоянным разрешением (Гидрометцентр России, ИВМ РАН, М.А. Толстых).

2.1.  Отметить, что:

2.1.1.  Усовершенствованный вариант глобальной полулагранжевой модели прогноза полей метеорологических элементов в версии с постоянным разрешением (ПЛАВ 2004) за счет модификаций позволил уменьшить шум над орографией, отрицательные смещения геопотенциала на всех уровнях и обеспечить выпуск прогнозов на 1-10 сут.

2.1.2.  В качестве начальных данных модель использует поля анализа на модельных уровнях, являющиеся выходной продукцией глобальной системы усвоения данных (СУД-ИОИ, авторы М.Д. Цырульников, Р.Б. Зарипов, А.Н. Багров).

2.1.3.  Программный комплекс модели интегрирован в информационную часть технологии АСООИ–Xeon 4, он распараллелен с использованием ОреnМР, работает на четырех процессорах Itanium2, производит в реальном режиме времени обмен информацией с оперативными базами данных Гидрометцентра России, функционирующими в рамках оперативной технологии АСООИ–Xeon 4.

2.1.4.  Сопоставление технологий отечественных прогностических систем показало, что модель ПЛАВ 2004 вследствие более позднего (на один час) срока отсечения данных наблюдений имеет возможность использовать больший объем исходных данных (в среднем на 8–10%) по сравнению с оперативной моделью Т85L31, выполняющей требования к срокам готовности оперативной продукции.

2.1.5.  Решение ЦМКП от 18.10.2004г. о сравнения усовершенствованного варианта модели ПЛАВ 2004 с оперативной моделью T85L31 Гидрометцентра России и моделями зарубежных прогностических центров (NCEP - Вашингтон, РСМЦ – Экзетер, ЕЦСПП – Рединг) в соответствии с рекомендациями КОС ВМО Гидрометцентром России выполнено.

2.1.6.  Сравнение прогностических полей модели ПЛАВ 2004 с прогнозами по оперативной модели T85L31, использующей оперативный анализ Гидрометцентра России (шаг сетки 2,5х2,5°), показало:

    2.1.6.1.  На территории Северного полушария успешность прогнозов полей давления на уровне моря, геопотенциала изобарических поверхностей 500 и 250 гПа у сравниваемых моделей практически одинакова:
–  величины ошибки S1 в пределах (0,2<S1≤0,4) характеризуют прогнозы давления на уровне моря у сравниваемых моделей хорошими только при заблаговременности 24 ч и удовлетворительными (0,4<S1≤0,7) – при заблаговременности от 48 до 96 ч, при большей заблаговременности прогнозы практической ценности не имеют (S1>0,7);
–  величины ошибки S1 в пределах (0,15<S1≤0,3) характеризуют прогнозы геопотенциала изобарической поверхности 500 гПа у сравниваемых моделей хорошими при заблаговременности 24 ч и удовлетворительными (0,3<S1≤0,6) – при заблаговременности от 48 до 120 ч, при этом модель T85L31 имела ряд преимуществ в статистических характеристиках успешности при заблаговременности краткосрочного прогноза, а модель ПЛАВ 2004 – при заблаговременности свыше 3 сут;
–  прогнозы геопотенциала на уровне 250 гПа у сравниваемых моделей можно считать хорошими при заблаговременности 24 и 48 ч (при некотором преимуществе модели T85L31) и удовлетворительными – при заблаговременности от 72 до 168 ч с преимуществом в статистических характеристиках модели ПЛАВ 2004.

    2.1.6.2.  По региону Европа:
–  прогнозы давления на уровне моря при заблаговременности 24 ч у сравниваемых моделей являются хорошими, а удовлетворительными – у модели ПЛАВ 2004 при заблаговременности от 48 до 120 ч, у оперативной модели Т85L31 – при заблаговременности от 48 до 96 ч с; модель ПЛАВ 2004 имеет преимущество в статистических характеристиках успешности;
–  прогнозы геопотенциала изобарической поверхности 500 гПа при заблаговременности 24ч у сравниваемых моделей являются хорошими, а удовлетворительными – у модели ПЛАВ 2004 при заблаговременности от 48 до 168 ч, у модели Т85L31 при заблаговременности от 48 до 144 ч, преимущество в статистических характеристиках успешности имеет модель ПЛАВ 2004.

    2.1.6.3.  По региону Азия:
–  по величине ошибки S1 прогнозы давления на уровне моря у модели ПЛАВ 2004 при заблаговременности от 24 до 96 ч относятся к категории удовлетворительного прогноза, модель Т85L31 на 24 ч имеет прогнозы хорошего качества, а при заблаговременности от 48 до 96 ч – удовлетворительные;
–  на изобарической поверхности 500 гПа у модели ПЛАВ 2004 качество прогнозов заблаговременностью до 120 ч относится к категории удовлетворительного, а у модели Т85L31 – только до 96 ч, при этом статистические показатели успешности прогнозов на 24 ч у модели Т85L31 лучше.

2.1.7.  Прогнозы температуры воздуха на уровне изобарической поверхности 850 гПа на территории Северного полушария, регионов Европа и Азия у модели ПЛАВ 2004 имели меньшие величины RMS и большие значения коэффициентов корреляции для всех заблаговременностей прогнозов по сравнению с аналогичными прогнозами по модели Т85L31; на уровне изобарической поверхности 500 гПа у модели ПЛАВ 2004 прогнозы температуры воздуха при заблаговременности 24 и 48 ч по Северному полушарию уступали в успешности прогнозам модели Т85L31, при заблаговременности 72 ч качество прогнозов у сравниваемых моделей одинаковое, а при большей заблаговременности более успешными были прогнозы ПЛАВ 2004.

2.1.8.  Сравнение с прогнозами зарубежных центров показало, что успешность прогнозов полей метеорологических элементов по модели ПЛАВ 2004 уступает успешности аналогичных прогнозов зарубежных центров.

2.1.9.  Сравнение успешности прогнозов по данным наблюдений на станциях в целом подтвердило выводы, сделанные при оценке прогнозов на сетке точек 2,5х2,5°.

2.1.10.  Проведенные исследования возможности использования прогнозов модели ПЛАВ 2004 для целей авиационных прогнозов, показали следующее:

    2.1.10.1.  Расчет максимального ветра (МВ) и струйных течений по выходным данным о ветре модели ПЛАВ 2004 приводит к систематической ошибке, состоящей в занижении скоростей наиболее сильных ветров в струйных течениях; аналогичное занижение скоростей МВ имеет место при расчете по модели Т85L31, тогда как при расчете по выходным данным модели РСМЦ-Экзетер возникает небольшая (порядка 1 м/с) положительная систематическая ошибка, равномерно распределенная по спектру скоростей максимального ветра; модель ПЛАВ 2004, как и спектральная модель, обеспечивает выполнение требований ВМО/ИКАО к скорости МВ при введении поправки на систематическую ошибку, определенную для различных сезонов года; процент узлов сетки, в которых выполняются требования ИКАО, несколько выше у ПЛАВ 2004, чем у спектральной модели.

    2.1.10.2.  При использовании модельных полей ветра и температуры для расчета высоты тропопаузы (динамической) требования ВМО/ИКАО для заблаговременности 24 ч выполняются, так же как и при расчете по спектральной модели, при сравнимом уровне точности, который близок к точности прогноза высоты термической тропопаузы по данным РСМЦ-Экзетер.

    2.1.10.3.  Выполненные оценки точности расчета характеристик конвекции по ПЛАВ 2004 недостаточны для определенных выводов, однако по предварительным данным, точность расчета высоты уровня конвекции по модели ПЛАВ 2004 сравнима или несколько лучше, чем по Т85L31, но уступает модели РСМЦ-Экзетер.

2.1.11.  Анализ прогностических полей (давления на уровне моря и геопотенциала изобарической поверхности 500 гПа) по модели ПЛАВ 2004 на 24, 48 и 72 ч, выполненный синоптиками Гидрометцентра России, выявил наличие «шумов» в виде ложных волн с амплитудой до 1-3 гПа (дам) и длиной около 300 км, что существенно затрудняло работу прогнозиста по анализу и прогнозу положения фронтальных разделов.

2.1.12.  Результаты выполненной автором корректировки модели ПЛАВ 2004 по устранению «шумов» были доложены на семинаре Гидрометцентра России 21.11.2005 г. и реализованы автором в вариант модели ПЛАВ 2005.

2.2.  Одобрить работу Гидрометцентра России по развитию полулагранжевой конечно-разностной модели прогноза полей метеорологических элементов в версии с постоянным разрешением заблаговременностью до 10 суток (ПЛАВ 2004, ПЛАВ 2005) с использованием СУД-ИОИ.

2.3.  Считать целесообразным внедрение программного комплекса ПЛАВ 2005 и программного комплекса СУД-ИОИ по мере разработки АСООИ для вычислительной платформы Itanium (IV кв. 2006г.).

2.4.  Рекомендовать Гидрометцентру России:

2.4.1.  Дальнейшее использование прогностической продукции модели ПЛ-АВ-2005 в прогностических и научных подразделениях Гидрометцентра России с целью:
–  выполнения дополнительной синоптико-статистической оценки прогнозов полей метеорологических элементов в центрах барических образований;
–  выполнения НИР, в том числе по созданию мультимодельных ансамблей в Гидрометцентре России и региональных экспериментов в СибНИГМИ;
–  решения научно-исследовательских и практических задач по метеорологическому обеспечению авиации.

2.4.2.  Организовать доступ к прогностической продукции модели ПЛАВ 2005 для указанного использования посредством формирования и передачи продукции Гидрометцентра России на FTP-сервер.

2.4.3.  Продолжить работу по развитию модели ПЛАВ 2005 с целью повышения качества прогнозов, и расширения номенклатуры прогнозируемых полей метеорологических элементов.


3.  Глобальная полулагранжева модель прогноза полей метеоэлементов на срок до 3 суток в версии с переменным разрешением (Гидрометцентр России, ИВМ РАН, М.А. Толстых)

3.1.  Отметить, что:
–  в Гидрометцентре России разработана и впервые представлена к оперативным испытаниям полулагранжева конечно-разностная модель прогноза полей метеорологических элементов в версии с переменным разрешением (ПЛАВ-ПР 2004) заблаговременностью до 3 сут;
–  данная версия модели в диапазоне 48-90° с.ш. имеет шаг по широте около 30 км, по долготе – 0,56 град;
–  прогнозы рассчитываются через 12 ч по исходным срокам 00 и 12 UTC;
–  в качестве начальных данных модель использует поля анализа на модельных уровнях, являющиеся выходной продукцией новой глобальной системы усвоения данных (СУД-ИОИ).

3.2.  Сравнительная оценка качества прогностических полей метеорологических элементов на территории регионов Европа и Азия у моделей ПЛАВ-ПР 2004, ПЛАВ 2004, Т85L31 и у моделей зарубежных центров показала, что прогнозы полей метеорологических элементов по модели ПЛАВ-ПР 2004 не имели значимого преимущества в успешности по сравнению с прогнозами по моделям ПЛАВ 2004 , Т85L31 и уступали в качестве прогнозам зарубежных центров.

3.3.  Рекомендовать Гидрометцентру России продолжить работы по развитию модели ПЛАВ-ПР 2004.


4.  Динамико-статистический метод прогноза урожайности зерновых и зернобобовых культур в целом с заблаговременностью 1-3 месяца по субъектам Российской Федерации (ВНИИСХМ, Т.И. Русакова, Т.А. Гончарова).

4.1.  Одобрить:
–  работу ВНИИСХМ по созданию нового метода прогноза урожайности зерновых и зернобобовых культур в целом с заблаговременностью 1–3 месяца (авторы Т.И. Русакова, Т.А. Гончарова);
–  работу, выполненную в Верхне-Волжском, Северо-Кавказском УГМС, в УГМС Республики Татарстан и УГМС ЦЧО, а также в ЦГМС Калининградском, Калужском, Ивановском, Рязанском, Смоленском и Тверском, по проведению оперативных испытаний данного метода агрометеорологического прогноза.

4.2.  Рекомендовать динамико-статистический метод прогноза зерновых и зернобобовых культур в целом для внедрения в качестве основного в практику агрометеорологического обеспечения в УГМС ЦЧО (Курская, Воронежская, Белгородская, Орловская, Брянская, Липецкая, Тамбовская области), в Верхне-Волжском УГМС (Нижегородская область, Республики Чувашия, Марий-Эл и Удмуртии), в Северо-Кавказском УГМС (Астраханская область, Республики Карачаево-Черкессия, Адыгея, Северная Осетия), в ЦГМС Калининградском, Ивановском и Калужском.

4.3.  Продолжить испытания метода в УГМС Республики Татарстан в 2005г. и в ЦГМС Рязанском, Смоленском и Тверском – в 2005-2006гг.

4.4.  Исключить из «Плана» проведение испытаний в Тульском, Владимирском, Ярославском и Костромском ЦГМС.

4.5.  Предложить автору доработать метод прогноза для Республики Мордовия и Кировской области (Верхне-Волжское УГМС), для Тамбовской области с заблаговременностью два месяца и для Курской области – с заблаговременностью один месяц (УГМС ЦЧО), для Ростовской, Волгоградской областей, Краснодарского и Ставропольского краев (Северо-Кавказское УГМС).


5.  Автоматизированный метод прогноза максимальных уровней и расходов воды р. Вятки с заблаговременностью до 5 суток ( Гидрометцентр России, А.Я. Полунин).

5.1.  Отметить, что:
–  в Гидрометцентре России разработан метод прогноза максимальных уровней и расходов воды р. Вятки в створах городов Котельнич, Аркуль и Вятские Поляны с заблаговременностью до 5 суток,
–  в период весеннего половодья 2005 г. проведены оперативные испытания метода в Гидрометцентре России и Кировском ЦГМС,
–  в условиях высокого половодья 2005 г. в оперативных условиях проверены зависимости продолжительности превышения уровнем воды опасных отметок от величины максимального уровня, установленные для створов городов Котельнич и Аркуль,
–  оправдываемость краткосрочных прогнозов расходов и уровней воды р. Вятки в Гидрометцентре России составила от 83 до 100%, в Кировском ЦГМС – от 87 до 100%.

5.2.  Одобрить работу Гидрометцентра России по созданию автоматизированного метода краткосрочного прогноза максимальных уровней и расходов воды р. Вятки.

5.3.  Рекомендовать автоматизированный метод прогноза максимальных уровней и расходов воды р. Вятки с заблаговременностью до 5 суток к внедрению в оперативную практику Гидрометцентра России и Кировского ЦГМС.

5.4.  Рекомендовать Гидрометцентру России разработать систему информационного обеспечения метода прогноза с использованием оперативной базы гидрологических данных.


Заместитель председателя Центральной
методической комиссии по гидрометеорологическим
и гелиогеофизическим прогнозам

А.В. Фролов



© Методический кабинет Гидрометцентра России