Решение Центральной методической комиссии по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам от 24 июня 2015 г.

Центральная методическая комиссия по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам (ЦМКП), заслушав и обсудив доклады представителей ФГБУ «Гидрометцентр России» и ФГБУ «Центральное УГМС», приняла следующие решения:

1. Технология глобального циклического усвоения данных на основе разработанной схемы 3D-VAR с моделью ПЛАВ (ФГБУ «Гидрометцентр России», М.Д. Цырульников, П.И. Свиренко, М.Е. Горбунов, Д.Р. Гайфулин, А.Л. Ордин).

1.1. ЦМКП отмечает, что:
Новая схема глобального циклического усвоения данных базируется на разработанной в ФГБУ «Гидрометцентр России» схеме трёхмерного вариационного усвоения (объективного анализа) данных, реализующей метод 3D-Var. Схема анализа основана на оригинальной и не имеющей прямых аналогов в мировой практике модели пространственных ковариаций на базе трёхмерных фильтров авторегрессии и скользящего среднего. В анализе по методу 3D-Var метеорологические данные усваиваются глобально, что обеспечивает гладкость полей анализа и возможность более эффективного усвоения нелокальных спутниковых наблюдений по сравнению с эксплуатируемой в настоящее время схемой объективного анализа на основе оптимальной интерполяции. Новая схема глобального трёхмерного вариационного объективного анализа позволяет усваивать данные следующих видов метеорологических наблюдений:
- традиционные контактные наблюдения: приземные, радиозондовые, самолётные;
- спутниковые наблюдения: микроволновые с использованием приборов AMSU-A, MHS, радиозатменные наблюдения с использованием систем COSMIC, GRAS; скаттерометрические наблюдения с использованием системы ASCAT; ветровые по движению облаков и полям влажности с использованием систем AMV-Geo, AMV-Polar и AMV-Leogeo.

Новая схема глобального циклического усвоения данных имеет потенциал развития в сторону гибридной вариационно-ансамблевой технологии.

Важнейшим качеством новой схемы является ее независимость от прогнозов основных метеорологических полей зарубежных центров.

Испытываемая схема глобального циклического усвоения данных формирует поля анализа непосредственно на модельной сетке и имеет пространственное разрешение, соответствующее используемой версии модели ПЛАВ, что составляет 0.9 градуса по долготе, 0.72 градуса по широте по горизонтали и 28 уровней по вертикали (от подстилающей поверхности до примерно 5 гПа). Разрешение полей приращений анализа по отношению к прогнозу составляет 1.5 градуса.

Новая схема глобального циклического усвоения данных функционирует в экспериментальном режиме на вычислительном сервере IBM Гидрометцентра России, включая оперативные сервера Ксеон-32 с 1 января 2013 года. Время счета основной программы усвоения данных составляет примерно 4 минуты. Анализы выпускаются 4 раза в сутки за сроки 0, 6, 12 и 18 ч. ВСВ с запаздыванием относительно сроков наблюдений не более 2 ч. 44 мин. Счёт прогнозов по модели ПЛАВ с использованием новой схемы циклического усвоения и запись прогностических полей в базы данных (БД LU3F) выполнялись с 1 февраля 2014 года.

В период с февраля 2014 г. по апрель 2015 г. проводились оперативные испытания новой системы глобального циклического усвоения данных на основе разработанной схемы 3D-VAR с моделью ПЛАВ. Оценивались поля: H, T, V (уровни 850, 500, 250), p0, T2m. Критерии качества прогноза – среднее и среднеквадратичное отклонение (RMS) от полей оперативных анализов или данных станционных наблюдений. Сравнение: как с полями анализа (Северное полушарие), так и с данными синоптических и аэрологических станций (Европа, Азия).

Испытания проводились следующим образом. Оценка делалась для регионов: Европа, Азия и Северное полушарие, как по полям объективного анализа, так и по станциям. Привлекались прошедшие контроль наблюдения синоптических и аэрологических станций. В качестве схемы анализа взяты поля оперативного глобального анализа с шагом 0,5° по широте и долготе (авт. М.Д. Цырульников и др.). Сравнивались прогнозы на 3 суток, рассчитанные по модели ПЛАВ2008 от исходных полей СУД, с оперативными прогнозами по той же модели, стартующей с оперативного объективного анализа (где в качестве полей первого приближения используются американские прогнозы на 6 часов NCEP). Исходный срок – 00 ч ВСВ. Дополнительно в сравнении участвовали глобальные модели американского, английского, немецкого и японского метеоцентров, а также спектральная модель T339L31.

Результаты сравнения позволяют сделать следующие основные выводы:
- уровень точности прогнозов при использовании новой системы усвоения оказался ниже уровня точности прогнозов зарубежных центров;
- уровень точности прогнозов при использовании новой системы усвоения также ниже уровня точности прогнозов ПЛАВ при использовании оперативного объективного анализа;
- в целом качество прогнозов по данной схеме оказалось выше качества прогнозов по спектральной модели T339L31, использовавшей анализы на основе первого приближения NCEP.

1.2. ЦМКП считает целесообразным:
- одобрить работу ФБГУ «Гидрометцентр России» по созданию новой схемы глобального циклического усвоения данных на основе разработанной схемы трёхмерного вариационного усвоения 3D-Var с использования модели ПЛАВ для решения оперативных задач.

1.3. ЦМКП рекомендует:
- внедрить новую схему глобального циклического усвоения данных на основе разработанной схемы 3D-Var с моделью ПЛАВ в оперативную эксплуатацию в ФБГУ «ГВЦ Росгидромета», ФБГУ «Гидрометцентр России» в качестве резервной технологии;
- авторам продолжить работу по совершенствованию технологии глобального циклического усвоения данных.


2. Метод расчета метеорологического показателя рассеивания примеси и загрязнения приземного воздуха (ФГБУ «Гидрометцентр России», И.Н. Кузнецова, И.Ю. Шалыгина, М.И. Нахаев).

2.1. ЦМКП отмечает, что:
В ФГБУ «Гидрометцентр России» в рамках выполнения НИР 1.4.1.4 (2011-2013 гг., 2014-2016 гг.) разработан эмпирико-статистический метод расчета метеорологического показателя рассеивания примеси и загрязнения приземного воздуха (МПРЗ).

Метод позволяет оценивать интенсивность рассеивания первичных и короткоживущих загрязняющих веществ в характерных внутрисуточных интервалах на основе стандартной и специализированной метеорологической информации. По результатам тестирования метода расчета МПРЗ на данных непрерывных измерений концентраций загрязняющих веществ (СО, NO2, PM10) установлена удовлетворительная согласованность МПРЗ в градации «слабое рассеивание» с увеличением загрязнения приземного воздуха и превышением фоновых значений не менее чем в 1.5-2 раза. Сравнение с применяемым на сети Росгидромета для оценки уровня загрязнения параметром Р подтвердило эффективность метода при идентификации НМУ.

Алгоритм расчета МПРЗ реализован для усвоения прогностических данных метеорологических параметров мезомасштабной модели атмосферы, подготовлена технология для независимой проверки метода.

Качество разработанного метода оценивалось в период январь-декабрь 2014 г. с использованием данных стандартных метеорологических наблюдений и измерений вертикальных профилей скорости ветра и температуры, а также с использованием данных непрерывных измерений концентраций загрязняющих веществ в Московском регионе и рассчитанного в МосЦГМС параметра Р. По результатам испытаний установлено: а) метод позволяет диагностировать большую часть диапазона метеорологических условий рассеивания, включая НМУ, б) МПРЗ имеет тесную связь с внутрисуточными максимумами первичных и короткоживущих загрязнений – СО, NO2 (коэффициент детерминации 0.3- 0.5).

2.2. ЦМКП считает целесообразным:
- одобрить работу ФГБУ «Гидрометцентр России» по разработке метода расчета метеорологического показателя рассеивания примеси и загрязнения приземного воздуха.

2.3. ЦМКП рекомендует:
- утвердить «Метод расчета метеорологического показателя рассеивания примеси и загрязнения приземного воздуха (МПРЗ)» и использовать его для прогнозирования метеорологических условий рассеивания примеси на текущие и следующие сутки в ФГБУ «Гидрометцентр России»;
- ФГБУ «Гидрометцентр России» обеспечить методическое сопровождение независимой проверки методических прогнозов МПРЗ с использованием данных модели Cosmo-Ru7 в областях ЦФО;
- материалы с описанием метода разместить на сайте Методического кабинета ФГБУ «Гидрометцентр России».


3. Рассмотрение решений Технических советов УГМС Росгидромета о результатах испытаний методов прогнозов:

3.1. Автоматизированная технология расчета оценки условий вегетации и метода прогноза урожайности ярового ячменя и овса по Томской области (ФГБУ «СибНИГМИ», В.В. Набока).

Решение технического совета ФГБУ «Западно-Сибирское УГМС» от 22 апреля 2015 г.:
- технологию расчета рекомендовать к внедрению в оперативную практику отдела агрометеорологических прогнозов Томского ЦГМС – филиала ФГБУ «Западно-Сибирское УГМС» в качестве основной для ярового ячменя на срок 21-23 июля, для овса – на сроки 21-23 июня и 21-23 июля. В качестве вспомогательной - для ярового ячменя на срок 21-23 июня.

3.2. Технология автоматизированной обработки, хранения и обобщения данных маршрутных снегосъемок в горах (горные районы России) для использования при составлении гидрологических прогнозов (ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», отв. В.А. Семенов).

Решение технического совета ФГБУ «Северо-Кавказского УГМС» от 20 июня 2013 г.:
- внедрить технологию «СНЕГ В ГОРАХ» в производственную эксплуатацию УГМС и ЦГМС для обработки результатов снегомерных наблюдений в горах и создания автоматизированной базы данных наблюдений для использования в гидрологических прогнозах;
- ФГБУ «ВНИИГМИ МЦД» обеспечить методическое руководство и сопровождение эксплуатации технологии «СНЕГ В ГОРАХ».

Решение ФГБУ «ВГИ» о внедрении в практику программного комплекса «СНЕГ В ГОРАХ»:
- программный комплекс ввода, обработки, накопления и обобщения результатов снегомерных наблюдений «СНЕГ В ГОРАХ» обеспечивает выполнение всех этапов обработки режимной снегомерной информации;
- программный комплекс «СНЕГ В ГОРАХ» рекомендуется для внедрения на сети снегомерных наблюдений УГМС и ЦГМС Росгидромета.

3.3. Методы долгосрочного прогноза весеннего половодья максимальных уровней воды и сроков наступления ледовых явлений на реках бассейна Туры (ФГБУ «Гидрометцентр России», С.В. Борщ; ФГБУ «Свердловский ЦГМС-Р», Л.А. Аненко).

Решение технического совета ФГБУ «Уральское УГМС» от 11 июня 2015 г.:
- внедрить метод прогноза в оперативную практику гидрологического прогнозирования в качестве основного.

3.4. Комплексный метод прогноза экстремальной температуры на сутки по г. Кургану (ФГБУ «Гидрометцентр России», А.Н. Багров).

Решение технического совета ФГБУ «Уральское УГМС» от 11 июня 2015 г.:
- внедрить метод в качестве основного для прогноза температуры по Кургану.

3.5. Прогноз экстремальной температуры на первые сутки (интерактивные метеограммы СибНИГМИ) моделей COSMO и ПЛАВ для пунктов горной зоны (Красноуфимск, Верхнеуральск) и г. Пермь (ФГБУ «Гидрометцентр России», рук. работ Г.С. Ривин, И.А. Розинкина, М.А. Толстых).

Решение технического совета ФГБУ «Уральское УГМС» от 11 июня 2015 г.:
- внедрить метод прогноза экстремальной температуры модели COSMO по г. Перми в качестве дополнительного, по г. Красноуфимску в качестве консультативного, для Верхнеуральска в качестве консультативного только для прогноза максимальной температуры. Метод прогноза экстремальной температуры модели ПЛАВ использовать в качестве консультативного по г. Перми и по г. Красноуфимску.

3.6. Прогноз осадков на первые сутки (интерактивные метеограммы СибНИГМИ) моделей COSMO и ПЛАВ для пунктов горной зоны (Красноуфимск, Верхнеуральск) и г. Пермь (ФГБУ «Гидрометцентр России», рук. работ Г.С. Ривин, И.А. Розинкина, М.А. Толстых).

Решение технического совета ФГБУ «Уральское УГМС» от 11 июня 2015 г.:
- внедрить метод прогноза осадков COSMO в качестве дополнительного, ПЛАВ – в качестве консультативного материала.

3.7. ЦМКП считает целесообразным:
- одобрить работу ФГБУ «Гидрометцентр России», ФГБУ «СибНИГМИ» и ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД» по разработке методов прогноза;
- утвердить решения Технических Советов ФГБУ «Западно-Сибирское УГМС», ФГБУ «Северо-Кавказское УГМС» и ФГБУ «Уральское УГМС» по испытанию и внедрению методов прогноза в оперативную практику.


Руководитель Росгидромета
А.В. Фролов


© Методический кабинет Гидрометцентра России