Решение Центральной методической комиссии по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам от 14 ноября 2012 г.

Центральная методическая комиссия по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам (ЦМКП), заслушав и обсудив доклады представителей ФГБУ «Гидрометцентр России», ФГБУ «ААНИИ», а также содоклады представителей ФГБУ «Гидрометцентр России» и ФГБУ «ЦАО», приняла следующие решения.

1. Метод прогноза аномалий температуры на сезон с детализацией по месяцам и с учетом декадного прогноза (ФГБУ «Гидрометцентр России», В.П. Садоков).

1.1. ЦМКП считает необходимым отметить, что:
- в ФГБУ «Гидрометцентр России» в период с июня 2010 г. по июнь 2012 г. проводились оперативные испытания метода долгосрочного прогноза аномалий температуры воздуха на сезон с детализацией по месяцам по территории СНГ методом временных аналогов и учета декадного прогноза;
- предложенный метод основан на подборе, для каждой станции отдельно, в прошлом периодов с аналогичной ситуацией (ходом аномалий температур) подобной начальной ситуации, в которую помимо 3-х месячных ежедневных аномалий добавлялся декадный прогноз на начало прогнозируемого сезона. Массив данных аналогичных ситуаций использовался для расчета прогностических значений на все месяцы сезона и на сезон;
- для оценки долгосрочных прогнозов температуры воздуха принята следующая технология: взяты 70 реперных станций, расположенных на территории СНГ. Для этих станций записываются в базу данных и оцениваются фактические и прогностические аномалии температуры за месяц. Область оценки разбита на три подобласти: 1) Европейская территория России (западнее 60° в.д.); 2) Западная Сибирь (от 60° до 100° в.д.); 3) Восточная Сибирь и Дальний Восток (восточнее 100° в.д.). В качестве климата температур взяты климатические нормы за 1961-90 гг.;
- прогнозы по предложенному методу разрабатывались с нулевой, месячной и двухмесячной заблаговременностью для каждого текущего месяца. Под сезонным прогнозом понимается осредненный прогноз за эти три последовательных заблаговременности прогноза. Прогноз на каждый месяц оценивался отдельно;
- утвержденного решением ЦМКП метода прогноза температуры воздуха на два и три месяца нет. Сопоставление прогнозов каждой заблаговременности проводилось с прогнозом нулевой заблаговременности по методу В.П. Садокова, который показал лучшие результаты в период испытаний. Испытания проводились как для всей области оценки, так и для трех подобластей. Делался расчет среднеквадратической и относительной ошибки, оценки знака аномалии, а также коэффициента корреляции фактических и прогностических аномалий;
- испытания показали удовлетворительные результаты прогнозов на второй и третий месяцы, а также на трехмесячный период (сезон). Прогноз на первый месяц сезона по предложенному методу уступает существующему оперативному методу месячного прогноза с нулевой заблаговременностью.

1.2. ЦМКП считает необходимым:
- одобрить работу ФГБУ «Гидрометцентр России» по созданию метода прогноза аномалий температуры на сезон с детализацией по месяцам и с учетом декадного прогноза;
- отметить, что разработанный метод прогноза аномалий температуры воздуха на 2-3 месяца важен для решения оперативных задач, возложенных на ФГБУ «Гидрометцентр России».

1.3. ЦМКП считает необходимым рекомендовать использовать ФГБУ «Гидрометцентр России» представленный метод как вспомогательный при составлении прогнозов на второй и третий месяцы, а также на сезон (на первый месяц использовать официальный прогноз ФГБУ «Гидрометцентр России»).


2. Новая технология объективного анализа на основе метода 3D-VAR (ФГБУ «Гидрометцентр России», М.Д. Цырульников, П.И. Свиренко, В.Е. Горин, М.Е. Горбунов).

2.1. ЦМКП считает необходимым отметить, что:
- в ФГБУ «Гидрометцентр России» в период с марта по октябрь 2012 г. были продолжены испытания новой технологии глобального объективного анализа (ОА) метеорологических полей на основе 3D-VAR, в соответствии с решением ЦМКП от 21.10.2011 г.;
- новая технология глобального трёхмерного вариационного усвоения данных (3D-VAR) 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 наблюдения усваиваются глобально, что обеспечивает гладкость полей анализа и возможность эффективного усвоения нелокальных спутниковых наблюдений (по сравнению с оперативной схемой оптимальной интерполяции). Схема использует следующие виды метеорологических наблюдений: традиционные контактные (приземные, радиозондовые, самолётные), а также спутниковые: микроволновые AMSU-A и MHS, радиозатменные COSMIC, GRAS и GRACE, скаттерометрические ASCAT и OSCAT, ветровые по движению облаков и полям влажности AMV-Geo, AMV-Polar и AMV-Leogeo. Испытываемая схема использует поля 6-часового прогноза NCEP в качестве первого приближения. Разрешение полей анализа – 0.5 градуса по горизонтали и 38 уровней по вертикали (от 1075 гПа до 0.5 гПа). Горизонтальное разрешение полей приращений анализа по отношению к прогнозу составляет 1,5 градуса;
- во время испытаний основное внимание было уделено повышению надежности счета. Более высокой надежности счета технологии в 2012 году удалось достичь за счет резервирования технологии на разных серверах. В настоящее время расчет полей ОА проводится на 3-х серверах, а результаты записываются в шесть баз данных также на 3-х серверах. Эти меры позволили добиться надежности счета полей ОА, близкой к 100%. Время выпуска анализов: 4 раза в сутки в сроки 0, 6, 12, 18 ч ВСВ с запаздыванием не более 2 ч 44 мин;
- качество новой системы ОА проверялось путем сравнения результатов трехсуточных прогнозов, выполняемых по глобальной полулагранжевой модели PLAV ФГБУ «Гидрометцентр России». Прогнозы по этой модели рассчитывались в двух режимах: в обычном оперативном режиме при старте от оперативного ОА и в опытном, при старте от нового ОА. В оперативном режиме стартовые файлы модели PLAV формировались авторами модели PLAV, а в опытном режиме – авторами нового ОА. При этом поля температуры поверхности океана и высоты снежного покрова брались из разных источников: оперативный вариант использовал данные оперативного анализа этих величин из системы АСООИ; опытный – из данных NCEP, исходные сроки – 00 и 12 ч ВСВ. Оценка прогнозов проводилась по наблюдениям на станциях по территории Европы и Азии, причем для приземных полей это были синоптические станции, а для полей в свободной атмосфере - аэрологические. Наблюдения на станциях были предварительно проконтролированы. Уровни сравнения – земля, 850, 500 и 250 гПа; метеоэлементы: давление на уровне моря, приземные температура воздуха и ветер, а также геопотенциал, температура и ветер в свободной атмосфере. Представлены результаты оценки для весеннего (март – май 2012 г.) и летне-осеннего: (июнь – октябрь 2012 г.) периодов;
- в летне-осенний период прогнозы по модели PLAV, стартующей с нового ОА, по всем метеоэлементам на всех уровнях (кроме приземной температуры от 12 ч ВСВ) оказались несколько лучше, чем оперативные прогнозы по той же модели. В весенний период прогнозы по модели PLAV, стартующей с нового ОА, оказались на том же уровне или даже несколько хуже оперативных прогнозов. Значительное ухудшение отмечено при прогнозе приземной температуры воздуха. Это связано с недавно обнаруженной ошибкой в опытной технологии задания поля влагозапаса снега, которое необходимо для старта модели PLAV;
- прогноз осадков по обоим вариантам начальных данных по успешности оказались близки;
- в инициативном порядке в Лаборатории перспективных численных методов в моделях атмосферы (ЛПЧМ) проводились расчеты трехсуточных прогнозов по модели PLAV с использованием оперативной технологии подготовки стартового файла модели с использованием трех различных объективных анализов полей в свободной атмосфере и давления на уровне моря: 1) оперативного анализа; 2) нового анализа 3D-VAR; 3) анализа NCEP. Во всех трех случаях для температуры поверхности океана и высоты снежного покрова использовались оперативные анализы ФГБУ «Гидрометцентр России», а для температуры и влажности на уровне 2 м, температуры и влагосодержания почвы использовалась оперативная технология усвоения, разработанная в ЛПЧМ. Период сравнения объективных анализов: декабрь 2011 года, февраль-октябрь 2012 года. Сравнивались оценки тех же полей по отношению к оперативному объективному анализу ФГБУ «Гидрометцентр России». Оценки прогнозов по отношению к объективному анализу в целом близки к оценкам по станциям, однако для отдельных периодов прогнозы по анализу 3D-VAR уступали по качеству прогнозам по оперативному анализу для некоторых полей в свободной атмосфере. Особенно часто ухудшение встречалось для геопотенциала 500 гПа и 250 гПа в Азии. Прогнозы по анализу NCEP почти всегда были лучше прогнозов по-новому ОА 3D-VAR.

2.2. ЦМКП считает необходимым:
- одобрить работу ФГБУ «Гидрометцентр России» по разработке и испытанию новой технологии объективного анализа на основе метода 3D-VAR;
- отметить значительное повышение надежности и своевременность расчетов полей ОА, достигнутые в 2012 году.

2.3. ЦМКП считает необходимым рекомендовать
- внедрить в оперативную практику ФГБУ «Гидрометцентр России» новую технологию объективного анализа метеорологических полей на основе 3D-VAR;
- начать переход на новый ОА метеорологических полей на основе 3D-VAR в оперативных технологиях гидродинамического прогнозирования ФГБУ «Гидрометцентр России»;
- авторам технологии продолжить работы по повышению качества анализа 3D-VAR, в том числе, реализовать объективный анализ с разрешением инкрементов 0,5 градуса, необходимый для оперативных испытаний новой версии модели PLAV-20 и дополнить новую технологию ОА метеорологических полей на основе 3D-VAR с прогностическими полями NCEP в качестве первого приближения технологией циклического усвоения метеорологических данных с использованием глобальной прогностической модели. Результаты работы через год представить на заседании ЦМКП;
- ФГБУ «Гидрометцентр России» и ФГБУ «ГВЦ Росгидромета» обеспечить, в процессе модернизации вычислительного комплекса, технические возможности по архивированию полей нового ОА, полей первых приближений NCEP, а также данных наблюдений в интересах научных исследований по совершенствованию технологий усвоения данных и прогнозирования.


3. Метод прогноза сроков разрушения припая в Чукотском море заблаговременностью до 1 месяца (ФГБУ «ААНИИ», И.Д. Карелин, В.П. Карклин, А.В. Юлин).

3.1. Отметить, что:
- в ФГБУ «ААНИИ» разработан и испытан метод прогноза сроков разрушения припая в трех прибрежных районах Чукотского моря заблаговременностью до одного месяца; рекомендованная дата составления прогноза – 1 июня, уточнения прогноза (при необходимости) – 1 июля;
- для разработки метода использована автоматизированная система подбора наиболее информативных предикторов и построения прогностических уравнений («Пегас»);
- прогноз сроков разрушения припая основан на физико-статистических связях сроков окончательного разрушения припая с температурой воздуха в районе, шириной припая и разностью давления на створах (характеризующих направление и интенсивность воздушных переносов) в периоды, предшествующие взлому припая;
- для разработки метода используются обзорные и региональные ледовые карты ААНИИ, снимки ИСЗ, данные полярных станций и поля приземного атмосферного давления над Северной полярной областью; - качество метода оценивалось по результатам испытаний за период 2008-2012 гг.;
- средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний составила 80% при допустимой ошибке 0,8 для каждого района;
- эффективность прогноза по сравнению с прогнозом по норме составила для I района – 40%, II и III – 20%.

3.2. ЦМКП считает необходимым одобрить работу ФГБУ «ААНИИ» по созданию метода сроков окончательного разрушения припая заблаговременностью до одного месяца.

3.3. ЦМКП считает необходимым рекомендовать внедрить метод в оперативную практику ФГБУ «ААНИИ» в качестве основного.


4. Информация о результатах оценки успешности прогноза УФ-индекса в теплый период 2012 года по технологии прогнозирования ОСО и УФ-индекса на территории России (Иванова Н.С., ФГБУ «ЦАО»; Ананьев Л.Б., Кузнецова И.Н., Нахаев М.И., ФГБУ «Гидрометцентр России»).

4.1. ЦМКП считает необходимым отметить, что:
- в соответствии с распоряжением Председателя ЦМКП Росгидромета от 7 июня 2012 г. представлены показатели успешности прогнозирования УФ-индекса в теплый период 2012 г. с использованием разрабатываемой технологии краткосрочного прогноза ОСО и УФ-индекса на территории России;
- прогноз УФ-индекса составляется на основе утвержденных ЦМКП Росгидромета методов: 1) суточного прогноза общего содержания озона и УФ-индекса на территории РФ (ФГБУ «ЦАО», Н.С. Иванова), решение ЦМКП от 26 октября 2010 г., 2) краткосрочного прогноза общего содержания озона (ФГБУ «Гидрометцентр России», Л.Б. Ананьев, М.И. Нахаев, И.Н. Кузнецова), решение ЦМКП от 14 декабря 2011 г. - прогноз УФ-индекса в ФГБУ «Гидрометцентр России» составляется на текущие и вторые сутки для условий ясного неба (максимально возможный УФИмах) и с учетом прогноза балла общей облачности (УФИобл) для территории России;
- оценка успешности прогноза УФИобл проведена с использованием данных измерений УФР на озонометрической сети Росгидромета, а также вневедомственных измерений УФИ с 1 июня до 31 августа 2012 г.

Получено:
- средняя ошибка прогноза УФИобл составила 1.5 ед.и. (единиц УФ-индекса); для методического прогноза характерно систематическое завышение УФИобл;
- оправдываемость прогноза УФИобл в пределах погрешности метода (±1) составила 30-60%, оправдываемость УФИобл с попаданием в соседнюю градацию (±2) 70 - 90 %;
- предупрежденность УФИобл в градации высоких значений (УФИ 6) составила 85-90 % при высокой повторяемости «ложных тревог» (не менее 50 %);
- используемый прогноз балла общей облачности (NCEP) имеет систематическую ошибку (занижение) в умеренных широтах в среднем за месяц 2-4 балла, в южных широтах 1 балл, что может быть одной из причин методических ошибок прогноза УФИобл;
- сетевые приборы во многих пунктах озонометрической сети Росгидромета имеют высокую погрешность измерения УФР, что также может быть одной из причин методических ошибок прогноза УФИобл.

4.2. ЦМКП считает необходимым:
- рекомендовать ФГБУ «Гидрометцентр России» и ФГБУ «ЦАО» продолжить работу по совершенствованию методов и технологии прогноза УФ-индекса на территории России, а также по разработке методов оценок его успешности;
- авторам рекомендовать оценить возможность использования прогноза балла облачности, рассчитываемого мезомасштабными моделями атмосферы, для краткосрочного прогноза УФИобл.


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

5.1. Метод прогноза урожайности сена однолетних трав (ФГБУ «ВНИИСХМ», В.М. Лебедева).

Решение технического совета Иркутского УГМС от 26 июня 2012 года:
- одобрить представленные результаты и их анализ;
- отделу агрометпрогнозов и агрометеорологии использовать данный метод в оперативной практике при составлении прогноза урожая сена однолетних трав как вспомогательный и консультативный;
- учитывая специфичность возделывания однолетних трав на сено в Иркутской области, продолжить испытания метода (уравнение №3) с возможной его доработкой в отделе агрометпрогнозов и агрометеорологии;
- материалы испытаний направить в ФГБУ «ВНИИСХМ».

5.2. Метод и технология прогноза штормовых нагонов на устьевом взморье Амурского лимана и Сахалинского залива с учетом ледовых условий и использованием прогностической продукции региональной гидродинамической модели (ФГБУ «ДВНИГМИ», Ю.В. Любицкий, Е.М. Вербицкая).

Решение технического совета Хабаровского ЦГМС-РСМЦ от 24 марта 2010 года:
- технический совет постановил внедрить метод в оперативную практику.

5.3. Согласиться с представленными Решениями Технических советов УГМС Росгидромета.


Руководитель Росгидромета
А.В. Фролов


© Методический кабинет Гидрометцентра России