Решение Центральной методической комиссии по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам от 5 ноября 2013 г.

Центральная методическая комиссия по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам (ЦМКП), заслушав и обсудив доклады представителей ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», ФГБУ «ИГКЭ Росгидромета и РАН», ФГБУ «ААНИИ», ФГБУ «ГОИН», ФГБУ «Гидрометцентр России», ФГБУ «ЦАО», ФГБУ «ГГО» приняла следующие решения:

1. Методика мониторинга состояния снежного покрова на территории РФ (ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», О.Н. Булыгина).

1.1. ЦМКП отмечает, что:
1.1.1. Регулярный мониторинг состояния снежного покрова является актуальной задачей Росгидромета, в настоящее время в Росгидромете нет утвержденной методики мониторинга состояния снежного покрова.

1.1.2. В ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД» разработаны методика и технология регулярной подготовки данных об особенностях состояния снежного покрова для мониторинга климата, создана информационная база (БД «СНЕГ»). БД «СНЕГ» включает в себя исторические ряды характеристик снежного покрова, оперативные данные и нормативные характеристики. Исторические ряды характеристик снежного покрова сформированы в ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД» Росгидромета на основе данных Госфонда гидрометеорологической информации. Оперативные данные поступают по каналам связи в виде телеграмм «СИНОП». В состав информационной базы включены массивы временных рядов, осредненных по всей территории России, по территории квазиоднородных климатических регионов и бассейнам крупных рек и водохранилищ. Массивы данных о запасе воды в снеге по бассейнам крупных рек и водохранилищ формируются в ФГБУ «Гидрометцентр России».

1.1.3. Предлагаемая методика мониторинга состояния снежного покрова включает: расчет аномалий (максимальной за зимний период высоты снежного покрова; числа дней со снегом, максимального за зимний период запаса воды в снеге, даты появления первого снега и даты образования устойчивого снежного покрова), расчет регионально осредненных временных рядов (аномалии и ранги), расчет статистик (на станциях и по регионам), включая оценки трендов, расчет характеристик влагозапаса по бассейнам крупных рек и водохранилищ РФ по состоянию на 20 марта текущего года (в сравнении с нормой и с влагозапасами предыдущего года). Этап расчета характеристик влагозапаса по бассейнам крупных рек и водохранилищ РФ осуществляется в ФГБУ «Гидрометцентр России».
На основе полученных характеристик готовится обязательный набор выходных материалов мониторинга. В состав материалов мониторинга состояния снежного покрова входит иллюстративный материал (карты, графики, таблицы) и подготовленный на его основе текст, содержащий анализ текущих климатических аномалий и наблюдаемых изменений в режиме снежного покрова.

1.1.4. Методика мониторинга состояния снежного покрова на территории РФ используется для регулярного мониторинга и подготовки раздела «Снежный покров» ежегодного Доклада об особенностях климата на территории Российской Федерации, который является официальным изданием Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, при подготовке материалов для вклада РФ в ежегодный бюллетень ВМО по RA-VI.

1.2. ЦМКП считает целесообразным:
- одобрить и утвердить «Методику мониторинга состояния снежного покрова на территории РФ» в качестве основной для использования в ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», раздел методики по расчету характеристик влагозапаса по бассейнам крупных рек и водохранилищ РФ для использования на регулярной основе в ФГБУ «Гидрометцентр РФ».

1.3. ЦМКП рекомендует:
- автору методики совместно с другими специалистами продолжить исследования по развитию методики мониторинга состояния снежного покрова на территории РФ, включая расширение списка анализируемых характеристик снежного покрова;
- в рамках планируемых НИОКР предусмотреть работы по исследованию причин выявленных тенденций изменения характеристик снежного покрова.


2. Методика мониторинга температурного режима свободной атмосферы (ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», А.М. Стерин).

2.1. ЦМКП отмечает, что:
2.1.1. Температура в свободной атмосфере (тропосфере, нижней стратосфере) является одной из приоритетных характеристик при оценке изменений климата. Регулярная подготовка данных об особенностях температурного режима в свободной атмосфере является актуальной задачей Росгидромета, в настоящее время в Росгидромете нет утвержденной соответствующей методики мониторинга.

2.1.2. В ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД» разработана методика мониторинга параметров температурного режима свободной атмосферы, ориентированная на использование в качестве информационной базы массива данных радиозондирования по глобальной сети, собираемых с каналов связи, обрабатываемых и архивируемых в Госфонде гидрометеорологической информации.

2.1.3. Предлагаемая методика включает: формирование массива месячных постанционных статистик на различных изобарических поверхностях для глобальной сети станций, расчеты месячных постанционных аномалий температуры, пространственное (для пятиградусных и тридцатиградусных широтных зон северного полушария и всего полушария для слоев тропосферы и нижней стратосферы) и временное обобщение (для сезонов и года в целом) аномалий, пополнение соответствующих рядов.
В рамках методики осуществляются:
- анализ аномалий температуры в тропосфере (850-300 гПа) и в нижней стратосфере (100-50 гПа) для завершившегося года, оценки рангов аномалий завершившегося года;
- анализ долгопериодных трендов в рядах аномалий температуры соответствующих широтных зон и слоев атмосферы, пополненных оценками для завершившегося года.
Результаты анализа представляются в разделе Доклада об особенностях климата в текстовом виде, в виде таблиц и графиков.
Методика предполагает обработку и представление результатов с помощью лицензионных программных средств.

2.1.4. В рамках методики для оценки достоверности результатов используются сопоставления оценок крупномасштабных сигналов, включая тренды, полученных на основе рядов ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», с другими известными в литературе независимо полученными рядами аномалий температуры в свободной атмосфере. В качестве других источников используются ряды месячных, сезонных и годовых аномалий: UAH и RSS (данные микроволнового зондирования с полярноорбитальных ИСЗ NОАА), HadAT grid и HadAT stations – ряды Хедли Центра (Великобритания), ряды RATPAC – ряды NОАА на основе радиозондовых данных.

2.2. ЦМКП считает целесообразным:
- одобрить и утвердить «Методику мониторинга температурного режима свободной атмосферы» в качестве основной для использования в ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД».

2.3. ЦМКП рекомендует:
- автору методики совместно с другими специалистами продолжить исследования по развитию методик мониторинга температуры свободной атмосферы, статистическому анализу рядов крупномасштабных аномалий и их сопоставлению с независимо получаемыми рядами других авторов. Результаты анализа и сопоставлений рекомендуется обобщить и представить в публикациях;
- в рамках планируемых НИОКР предусмотреть исследования, направленные на создание методик мониторинга режима ветра и влаги в свободной атмосфере с использованием радиозондовых данных глобальной сети.


3. Метод прогноза распределения ледяного покрова Охотского моря на основе численной динамико-термодинамической модели «лед-океан» заблаговременностью до 5 суток (ФГБУ «ААНИИ», С.В. Клячкин, З.М. Гудкович, Р.Б. Гузенко, Р.И. Май).

3.1. ЦМКП отмечает, что:
- в ФГБУ «ААНИИ» разработан метод прогноза распределения льдов в юго-западной части Охотского моря заблаговременностью 1-5 суток;
- метод основан на численной динамико-термодинамической модели эволюции ледяного покрова юго-западной части Охотского моря, реализующей уравнения баланса тепла и количества движения, неразрывности и гидростатики и учитывающей тепловые и динамические процессы в море и в ледяном покрове;
- метод базируется на использовании обзорных и/или детализированных ледовых карт Охотского моря, прогнозах приземного атмосферного давления и температуры воздуха в регулярной сферической сетке, климатических полях температуры и солености воды на стандартных горизонтах;
- качество методики оценивалось по результатам испытаний в январе-марте 2013 г., при этом оправдываемость прогнозов составила в среднем около 87% при положительной эффективности около 3,5%.

3.2. ЦМКП считает целесообразным:
- одобрить работу ФГБУ «ААНИИ» по созданию метода прогноза распределения льдов в юго-западной части Охотского моря заблаговременностью 1-5 суток.

3.3. ЦМКП рекомендует:
- внедрить метод прогноза распределения ледяного покрова Охотского моря на основе численной динамико-термодинамической модели «лед-океан» заблаговременностью до 5 суток в оперативную практику ААНИИ;
- авторам продолжить исследования, направленные на усовершенствование методики, с учетом высказанных членами ЦМКП замечаний. Результаты оценок усовершенствованной методики доложить через 2 года на заседании ЦМКП.


4. Методика моделирования загрязнения атмосферного воздуха в городе Москве с учетом химических преобразований загрязняющих веществ в атмосфере, данных экологического мониторинга (ФГБУ «Гидрометцентр России», И.Н. Кузнецова, Р.Б. Зарипов, Г.В. Суркова, И.Ю. Шалыгина, М.И. Нахаев, А.А. Глазкова, И.Б. Коновалов, Г.С. Ривин, А.П. Ревокатова, А.А. Кирсанов).

4.1. ЦМКП отмечает, что:
4.1.1. В ФГБУ «Гидрометцентр России» в рамках выполнения Государственных Контрактов № 0604-13/12 от 12.07.2012 и №0604-12/13-02 от 06.05.2013 с Департаментом природопользования и охраны окружающей среды города Москвы разработана Методика моделирования загрязнения атмосферного воздуха в городе Москве с учетом химических преобразований загрязняющих веществ в атмосфере, данных экологического мониторинга (далее «Методика моделирования загрязнения»). Методика моделирования загрязнения разрабатывается впервые, представляется ее первая редакция. Методика моделирования загрязнения имеет статус региональной методики (для города Москвы); аналогов в нашей стране не имеет.

4.1.2. Методика моделирования загрязнения основана на численном расчете концентраций загрязняющих веществ с помощью двух химических транспортных моделей (ХТМ), разработанных за рубежом и адаптированных в виде модельных комплексов WRF-CHIMERE и COSMO-RU7-ART на вычислительной платформе Росгидромета SGI Altix-4700.

4.1.3. Методика содержит: Пояснительную записку, указание области применения и пути реализации основных положений Методики, последовательность проведения модельных расчетов концентраций загрязняющих веществ, включая описания: методов моделирования, созданных и реализованных вычислительных комплексов для модельных расчетов на основе химических транспортных моделей с усвоением данных метеорологических моделей, сравнения модельных расчетов с данными измерений концентраций на станциях мониторинга; перечень ограничений на применение модельных расчетов, регламент проведения производственных испытаний.

4.1.4. В соответствие с Планом испытания и внедрения новых и усовершенствованных методов (технологий) гидрометеорологических прогнозов на 2013 г. в ФГБУ «Гидрометцентр России» с мая по сентябрь 2013 г. проводились производственные испытания «Методики моделирования загрязнения». Нормативные документы для проведения оценок модельного прогноза концентраций загрязняющих веществ в Росгидромете до настоящего время не разрабатывались. Руководством при оценке качества модельных расчетов концентраций загрязнений послужили общие рекомендации, представленные в «РД 52.27.284-91», также использован опыт оценки качества модельных прогнозов загрязнений по зарубежным научным публикациям.

4.1.5. Проведены сравнения рассчитанных по химическим транспортным моделям (ХТМ) CHIMERE (с усвоением данных WRF) и COSMO-RU7-ART средней и максимальной за сутки концентрации СО, NO, NО2, РМ10 и О3 с данными измерений на станциях ГПБУ «Мосэкомониторинг» в Московском регионе на типовых территориях (жилые районы, вблизи автомагистралей) в разных географических секторах города и для каждой станции мониторинга за период декабрь 2012 г.- август 2013 г. (зимний, весенний и летний сезоны).

Установлены отличительные свойства прогнозов ХТМ:
- выраженная сезонная смена знака модельных ошибок WRF-CHIMERE (зимой завышает, летом занижает) и недооценка суточных максимумов,
- преобладающее завышение уровней загрязнений COSMO-RU7-ART (наибольшее - зимой), за исключением занижений РМ10 в теплый сезон и суточного максимума приземного озона; модельные погрешности этой ХТМ меньше на магистральных станциях и в юго-восточном секторе города,
- в теплый сезон модельные максимумы COSMO-RU7-ART ближе к наблюдаемым (на территории), чем по расчетам CHIMERE;
Общими особенностями прогнозов двух ХТМ являются: - значительные погрешности рассчитанных концентраций NО (CHIMERE занижает, COSMO-RU7-ART - завышает);
- преимущественно занижение концентрации загрязнений на севере Москвы и в близких пригородах (Зеленоград, Звенигород, Косино).

4.1.6. С учетом установленных систематических модельных погрешностей можно признать удовлетворительным качество прогнозирования в текущей конфигурации ХТМ концентраций:
- средней суточной NO2 моделей WRF-CHIMERE и COSMO-RU7-ART,
- средней суточной СО и суточного максимума О3 модели WRF-CHIMERE,
- средней суточной РМ10 WRF-CHIMERE, в теплый сезон также COSMO-RU7-ART.

4.1.7. Значительная часть выявленных модельных погрешностей может быть уменьшена путем постобработки модельных прогнозов, для чего целесообразно провести «опытное прогнозирование» на основе прошедших производственные испытания химических транспортных моделей с целью:
- выполнения пространственной структуризации модельных погрешностей в зависимости от типа погодных условий, включая НМУ, и направления переноса в АПС,
- установления правил статистической коррекции модельных расчетов на пролонгированных рядах данных и оценки преимуществ их применения на независимых выборках,
- оценки эффективности применения комплексированных прогнозов концентраций загрязняющих веществ, - выработки практических Рекомендаций для применения модельных расчетов, предусматривающих механизмы выбора моделей для основного, вспомогательного или консультативного прогнозирования. Для получения статистически надежных корректирующих правил подготовленные в период производственных испытаний ряды модельных расчетов недостаточны, в первую очередь, из-за малого количества наблюдавшихся ситуаций с повышенными и высокими уровнями загрязняющих веществ.

4.1.8. Выражается благодарность Департаменту природопользования Правительства Москвы за содействие в создании и развитии новых методик прогнозирования загрязнения атмосферного воздуха.

4.2. ЦМКП считает целесообразным:
- одобрить Первую редакцию региональной Методики моделирования загрязнения атмосферного воздуха в городе Москве с учетом химических преобразований загрязняющих веществ в атмосфере, данных экологического мониторинга.

4.3. ЦМКП рекомендует:
- провести опытную апробацию Методики в ФГБУ «Гидрометцентр России» и ГПБУ «Мосэкомониторинг» по данным пролонгированных рядов модельных прогнозов и наблюдений с целью выработки Рекомендаций для практического использования модельных расчетов;
- использовать Методику моделирования загрязнения атмосферного воздуха при опытном прогнозировании в ФГБУ «Гидрометцентр России» и ГПБУ «Мосэкомониторинг»;
- в рамках планируемых НИР совместно с ведущими специалистами в области моделирования загрязнения (ГГО, ЦАО, НПО «Тайфун») предусмотреть исследования, направленные на усовершенствование методов интерпретации и постобработки модельных прогнозов концентраций загрязняющих веществ, полученных с применением ХТМ, а также на разработку нормативного документа для оценки численных прогнозов загрязнения воздуха.

4.4. НИУ Росгидромета подготовить предложения о включении новых методов и методик прогнозирования загрязнения атмосферного воздуха в План испытания и внедрения новых и усовершенствованных методов (технологий) гидрометеорологических прогнозов Росгидромета.


Руководитель Росгидромета
А.В. Фролов


© Методический кабинет Гидрометцентра России