Решение Центральной методической комиссии по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам от 27 октября 2009 г.

Центральная методическая комиссия по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам (ЦМКП), заслушав и обсудив доклады представителей ГУ «Гидрометцентр России», ГУ «ГГО», ГУ «ГОИН», приняла следующие решения.

1. Технология глобального сезонного прогноза аномалий температуры воздуха и осадков ГУ «Гидрометцентр России» и ГУ «ГГО» (коллективы авторов под руководством Д.Б. Киктёва, В.П. Мелешко) и результаты совместных испытаний.

1.1. Отметить, что:
1.1.1. В ГУ «Гидрометцентр России» на основе моделей атмосферы ПЛАВ и T41L15 и в ГУ «ГГО» на основе модели T42L14 созданы автоматизированные технологии глобального ансамблевого прогноза метеорологических величин на сезон. Прогнозы составляются в оперативном режиме ежемесячно. В качестве начальных данных используются поля оперативного объективного анализа, выполняемого в ГУ «Гидрометцентр России». Граничное условие по температуре поверхности океана (ТПО) задается исходя из последних оперативных данных (анализ NESDIS) и условия сохранения начальной аномалии ТПО на всем периоде прогноза. Ансамбли возмущенных начальных полей для моделей ПЛАВ и T42L14 строятся с использованием метода выращивания возмущений и включают соответственно 9 и 7 комплектов. Ансамбль прогнозов по модели T41L5 рассчитывается с использованием начальных полей за 6 последовательных сроков. Состав оцениваемых прогнозируемых переменных включает средние месячные и сезонные аномалии: геопотенциала изобарической поверхности 500 гПа (Н500), атмосферного давления на уровне моря, температуры воздуха на уровне 850 гПа (T850), температуры воздуха у поверхности Земли (T2м) и атмосферных осадков. Прогностические аномалии определяются как отклонения от средних многолетних значений соответствующих прогностических переменных («модельного климата»), полученных по результатам исторических прогнозов. Ряды исторических прогнозов ГМЦ рассчитаны за период 1979-2003 гг. по данным Реанализа-II (NCEP/NCAR), прогнозов ГГО - за период 1982-2004 гг. по данным Реанализа-I (NCEP/NCAR).

1.1.2. В течение 2007-2008 гг. ГУ «Гидрометцентр России» и ГУ «ГГО» были проведены совместные оперативные испытания технологий глобального сезонного метеорологического прогноза на основе моделей общей циркуляции атмосферы ПЛАВ, T41L15 и T42L14 по согласованной программе. Объем испытательной выборки составил 24 прогноза.

1.1.3. Методика испытаний предусматривала оценку успешности прогностических значений месячных и сезонных аномалий, а также прогностических вероятностей 3-х градаций для Н500, давления на уровне моря, T850, T2м и осадков путем сравнения их с эталонными данными в узлах сетки с шагом 2.5° по широте и долготе для 3-х регионов: тропики (20°с.ш.- 20°ю.ш.), северные экстра-тропики (>=20°с.ш.), территория России (30°-180°в.д., 50°-70°с.ш.). В качестве эталонных данных Н500, давления на уровне моря, Т-850 и Т2м были использованы обобщения данных Реанализа-II (NCEP/NCAR), по осадкам – данные архива CAMS_OPI (NCEP CPC). Эти данные были подготовлены в ГУ «Гидрометцентр России». Параметры эталонного климата определялись за период с 1979 по 2003 г., для осадков – по 2004 г. включительно.

1.1.4. Успешность прогнозов месячных и сезонных аномалий характеризовали: средняя квадратическая ошибка (RMSE), коэффициент корреляции аномалий (AC), показатель MSSS (мастерство прогноза по сравнению с климатом), а также оправдываемость прогнозов знака аномалий (p); вероятностные прогнозы по 3-м градациям оценивались посредством расчета интегрального показателя площади под кривой ROC (Relative Operating Characteristics), рекомендованного ВМО и включенного в состав Стандартизированной системы проверки долгосрочных прогнозов.

1.1.5. Результаты оперативных испытаний показали:
- По критерию RMSE в северных экстра-тропиках различия в успешности прогнозов на основе модели ПЛАВ и T42L14 были в целом невелики. При этом для прогнозов давления на уровне моря и осадков во все периоды лучшими были показатели успешности прогнозов модели T42L14. Для T850 и T2м меньшие величины RMSE на территории России на предстоящий сезон имели прогнозы по модели ПЛАВ. В тропиках прогнозы по модели T42L14 показали наименьшие значения RMSE по всем прогнозируемым переменным. Ошибки прогнозов модели T41L15 для всех регионов и периодов существенно превышали ошибки по двум другим методам.
- По критерию MSSS в северных экстра-тропиках и на территории России методические прогнозы T850 и T2м на месяц и сезон имели преимущество перед климатическими прогнозами. В тропиках прогнозы ГУ «ГГО» были успешнее климатических по всем переменным за исключением осадков. Для 2-го и 3-го месяцев ошибки методических прогнозов, как правило, были не меньше ошибок климатических прогнозов.
- По критерию AC в первый месяц в большинстве случаев наивысшие показатели успешности продемонстрировали прогнозы ГУ «ГГО». Для сезона в целом на территории России более успешными были прогнозы температуры (Т850, Т2м) по модели ПЛАВ.
- По критерию p относительное преимущество моделей ГУ «Гидрометцентр России» и ГУ «ГГО» менялось в зависимости от метеорологического параметра, заблаговременности и региона. В целом сравниваемые модели показали сопоставимые по уровню успешности результаты. В подавляющем большинстве случаев методические прогнозы имели преимущество перед климатическими прогнозами.
- По критерию ROC во внетропических широтах Северного полушария оценки прогнозов ГМЦ (ПЛАВ) и ГГО за период испытаний были близки. В тропиках прогнозы ГГО показали более высокие оценки. Успешность методических вероятностных прогнозов Т2м по территории России заметно превышала уровень климатических прогнозов. Превышение успешности прогнозов осадков над уровнем случайного прогноза было незначительным.

1.1.6. Результаты испытания мультимодельных прогнозов, построенных на основе моделей ПЛАВ и T42L14, показали:
- для северных экстра-тропиков и территории России эти прогнозы, как правило, наиболее успешны;
- в тропической зоне в большинстве случаев более успешными были прогнозы ГГО. На территории России средние квадратические ошибки прогнозов температуры воздуха T2м составили 2.3, 2.4, 2.4 и 1.6°С соответственно для 1, 2, 3-го месяцев и сезона (аналогичные ошибки климатического прогноза были равны 2.7, 2.6, 2.6 и 1.8°С). Корреляция аномалий на территории России была 0.28, 0.09, 0.11 и 0.21 соответственно в 1, 2, 3-й месяцы и сезон. Мультимодельный вероятностный прогноз также имел наиболее высокие показатели успешности. 1.1.7. Выводы об успешности прогнозов, полученные по данным оперативных испытаний, в целом согласуются с выводами, полученными по ряду исторических прогнозов. В частности, подтверждается относительно более высокая успешность прогнозов в тропиках. Успешность прогнозов сезонных аномалий приземной температуры воздуха во внетропических широтах и в среднем по территории России лишь немного выше успешности климатического прогноза, что обеспечивается относительно успешным прогнозом на первый месяц. Успешность прогнозов осадков остается низкой по всем регионам.


1.2. Одобрить работу ГУ «Гидрометцентр России» и ГУ «ГГО»:
- по развитию технологий глобального прогноза полей геопотенциала, давления на уровне моря, температуры воздуха на уровне 850 гПа, приземной температуры воздуха, осадков на месяц и сезон;
- по созданию нового вида прогностической продукции - мультимодельного прогноза на срок до сезона в вероятностной форме;
- по организации и проведению совместных испытаний технологий глобального сезонного метеорологического прогноза;
- по участию в международном проекте стран Азиатско-Тихоокеанского региона по сезонному прогнозированию.

1.3. Рекомендовать ГУ «Гидрометцентр России» и ГУ «ГГO»:
- внедрить технологии глобальных вероятностных прогнозов, основанных на моделях ПЛАВ и T42L14 для выпуска консультативных прогнозов полей геопотенциала, давления на уровне моря, температуры воздуха на уровне 850 гПа, приземной температуры воздуха, осадков на срок до сезона;
- обеспечить регулярное предоставление прогностической информации на срок до сезона и мультимодельных вероятностных прогнозов, основанных на моделях ПЛАВ и T42L14, а также информации об оправдываемости прогнозов в период оперативных испытаний для пользователей Североевразийского климатического центра;
- для прогнозов на месяц считать целесообразным провести испытания технологии выпуска прогнозов на месяц с использованием новых версий моделей ГУ «ГГО» и ГУ «Гидрометцентр России»;
- продолжить совместные исследования по совершенствованию технологий метеорологических прогнозов на срок до сезона на основе развития моделей атмосферы высокого разрешения, улучшения схем параметризации физических процессов, привлечения более полной фактической информации, оптимизации процедур интерпретации результатов моделирования и построения мультимодельных ансамблей.


2. Глобальный прогноз полей метеорологических элементов на стандартных изобарических поверхностях свободной атмосферы и поля давления на уровне моря заблаговременностью до 10 суток, рассчитанный с помощью модели ПЛАВ–2008 (Гидрометцентр России и ИВМ РАН, М.А. Толстых, А.В. Шляева, Н.Н. Богословский, Р.Ю. Фадеев).

2.1. Отметить, что:
2.1.1. В оперативной технологии среднесрочного гидродинамического прогноза высотных и приземных полей метеорологических величин функционируют две рекомендованные ЦМКП к внедрению глобальные модели циркуляции атмосферы:
- спектральная модель T85L31 (является основной, прогностическая продукция модели передается в ГСТ, размещается на ftp-сервере и на web-сайте ГУ «Гидрометцентр России»);
- конечно-разностная (полулагранжева) модель с постоянным разрешением ПЛАВ-2005 (прогностическая продукция модели размещается на ftp-сервере и на веб-сайте ГУ «Гидрометцентр России»).

2.1.2. В ГУ «Гидрометцентр России» ведутся работы по развитию этих глобальных моделей:
- новая версия спектральной модели (T169L31) находится на стадии оперативных испытаний;
- усовершенствованная конечно-разностная модель (ПЛАВ-2008) испытывалась в период с апреля 2008 г. по март 2009г.;
- по сравнению с ПЛАВ- 2005 в модели ПЛАВ-2008 измененен блок параметризаций процессов подсеточного масштаба, использованы объективные анализы на модельной сетке полей температуры и относительной влажности на уровне 2м, полей температуры и влагосодержания поверхностного и глубинного слоев почвы, полей температуры поверхности океана и высоты снежного покрова.

2.1.3. Результаты испытаний модели ПЛАВ 2008 в сравнении с моделью T85L31 показали, что ПЛАВ-2008 имеет лучшие показатели успешности прогнозов всех высотных полей метеорологических величин (геопотенциала, температуры воздуха и ветра) и давления на уровне моря. Преимущество модели ПЛАВ 2008 отмечено практически при всех заблаговременностях прогнозов и на всех рассматриваемых территориях. Исключением являлся ветер над южным полушарием в холодный период года на уровне 250 гПа при заблаговременности прогнозов 168, 192 и 240 ч, а также показатель S1 над территорией Азии на изобарической поверхности 500 гПа при заблаговременности прогнозов 216 и 240 ч.

2.1.4. Анализ успешности прогнозов приземных полей температуры воздуха, осадков и ветра в холодный и теплый периоды, выполненный сверх программы испытаний, показал, что модель ПЛАВ-2008 имеет преимущества перед моделью T85L31 при прогнозировании температуры воздуха и ветра при большинстве заблаговременностей прогнозов и на большинстве рассматриваемых территорий. Успешность прогнозов факта выпадения осадков по сравниваемым моделям в холодный период весьма близка, а в теплый период по комплексным критериям (общей оправдываемости прогнозов и HSS) имеет выигрыш модель T85L31. При этом у моделей проявляются ошибки разного характера (модель ПЛАВ дает несколько больше «ложных тревог», модель T85L31 - «пропусков цели»).

2.1.5. Экспериментальный расчет ансамблевого прогноза приземной температуры воздуха на основе моделей ПЛАВ-2008 и T85L31 в теплый и холодный периоды показал, что ансамблевый прогноз имеет существенно меньшие погрешности (на 0,3°С - 1,0°С) относительно каждой модели в отдельности, что свидетельствует о перспективности создания многомодельного прогноза на основе отечественных глобальных моделей общей циркуляции атмосферы.

2.2. Рекомендовать ГУ «Гидрометцентр России»:
- внедрить модель ПЛАВ-2008 в оперативную технологию среднесрочного глобального прогноза высотных и приземных полей метеорологических величин взамен модели ПЛАВ-2005;
- организовать выпуск глобального численного прогноза полей геопотенциала в свободной атмосфере и давления на уровне моря на 1-10 суток, основанного на оперативном объективном анализе и модели ПЛАВ-2008, в качестве основного метода;
- организовать распространение продукции модели ПЛАВ-2008 по ГСТ в полном объеме, включая приземную температуру воздуха и ветер на сроки до 120 часов и осадки на сроки до 72 часов;
- cохранить в оперативной технологии модель T85L31 и передавать ее прогностическую продукцию потребителям в полном объеме;
- продолжить работу по развитию спектральной и конечно-разностной глобальных моделей общей циркуляции атмосферы (коллективы авторов моделей T169L31/T339l31 и ПЛАВ-2008) для реализации ансамблевого прогноза полей геопотенциала и давления на уровне моря на сроки до 10 суток и элементов погоды – на сроки до 120 часов.

2.3. Рекомендовать ГУ «ГВЦ Росгидромета» в I кв 2010г. обеспечить необходимые вычислительные ресурсы и поддержку для оперативного функционирования и развития глобальных моделей общей циркуляции атмосферы.

2.4. Рекомендовать ГУ «ГВЦ Росгидромета» и ГУ «Гидрометцентр России» обеспечить реализацию на высокопроизводительном вычислительном комплексе (кластеры SGI Altix 4700 и Ice 8200) технологий выпуска среднесрочных глобальных прогнозов на основе моделей ПЛАВ – 2009 и T339L31/T339L61, а также новой системы усвоения данных на сетке 0,5 градуса широтно-долготной сетки. Результаты опытного использования глобальных моделей представить на ЦМКП в конце 2010 г.


3. Численная модель прогноза распределения льдов в северной части Каспийского моря заблаговременностью 1-5 суток (ГУ «ААНИИ», авторы – С.В. Клячкин, З.М. Гудкович).

3.1. Отметить, что:
- в ГУ «ААНИИ» разработан метод прогноза распределения льдов в северной части Каспийского моря заблаговременностью 1-5 суток;
- метод основан на численной динамико-термодинамической модели эволюции ледяного покрова Северного Каспия, 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 ледовых карт Северного Каспия, прогнозах приземного атмосферного давления и температуры воздуха в регулярной сферической сетке, климатических полях температуры и солености воды на стандартных горизонтах;
- успешность прогнозов оценивалась по результатам испытаний, проведенных в феврале-марте 2009 г., при этом оправдываемость прогнозов составила в среднем около 92% при положительной их эффективности 3,5%.

3.2. Одобрить работу ГУ «ААНИИ» по созданию метода прогноза распределения льдов в северной части Каспийского моря заблаговременностью 1-5 суток.

3.3. Рекомендовать ГУ «ААНИИ»:
- внедрить метод прогноза распределения льдов в северной части Каспийского моря заблаговременностью 1-5 суток в оперативную практику в качестве основного;
- организовать передачу прогностической информации в Северо-Кавказское УГМС;
- совместно с НПО «Планета» решить вопрос передачи данных о распределении льдов в цифровом виде;
- продолжить работы по развитию численной модели прогноза распределения льдов с использованием выходной продукции отечественных глобальных моделей циркуляции атмосферы;
- совместно с ГУ «Гидрометцентр России», ГУ «ГОИН» изучить возможность улучшения качества входной информации (температуры воды, карт сплоченности льдов, полей приводного ветра, волнения).


4. РД «Наставление по краткосрочным прогнозам погоды общего назначения».

4.1. Отметить, что:
4.1.1. «Наставление по краткосрочным прогнозам общего назначения» (далее – «Наставление») подготовлено взамен «Наставления по краткосрочным прогнозам погоды общего назначения» (издание 2002 г.) и является пятым изданием.

4.1.2. В подготовке «Наставления» принимали участие Гидрометцентр России, УГМК Росгидромета, Западно-Сибирское и Северо-Кавказское УГМС.

4.1.3. При подготовке новой редакции «Наставления» учтены положения Федерального Закона о гидрометеорологической службе (Собрание законодательства Российской Федерации, 1998, № 30, ст. 3609) с изменениями от 25 июня 2002 г., 22 августа 2004 г., 3 июня 2005 г, 2 февраля 2006 г.; положения постановлений Правительства Российской Федерации за указанный период; рекомендации «Положения о порядке действий учреждений и организаций при угрозе возникновения и возникновении опасных природных явлений» (РД 52.88.699-2008).

4.1.4. В «Наставление» внесены изменения, обусловленные ориентацией на развитие современного нормативного и информационно-методического обеспечения:
- уточнен типовой перечень и критерии опасных природных явлений;
- уточнен порядок выпуска прогнозов погоды по территории;
- уточнен порядок выпуска прогнозов погоды по пункту на вторые и третьи сутки;
- уточнены термины, используемые в прогнозах погоды;
- уточнены методики оценки успешности прогнозов погоды и штормовых предупреждений.

4.2. Одобрить работу ГУ «Гидрометцентр России», УГМК Росгидромета, Западно-Сибирского и Северо-Кавказского УГМС по подготовке новой редакции «Наставления по краткосрочным прогнозам погоды общего назначения».

4.3. Рекомендовать ГУ «Гидрометцентр России» и УГМК Росгидромета учесть высказанные замечания и подготовить «Наставление» к изданию.


5. Технология расчета эволюции нефтепродуктов в результате аварийных ситуаций в Каспийском море (ГУ «ГОИН», авторы С.Н. Овсиенко, С.Н. Зацепа, А.А. Ивченко; ГУ «Гидрометцентр России», авторы С.К. Попов, О.И. Зильберштейн, А.Л. Лобов).

5.1. Отметить, что:
- на базе модели нефтяного разлива, разработанной в ГУ «ГОИН» и двух оперативных моделей ГУ «Гидрометцентр России» (региональной модели общей циркуляции атмосферы - для прогноза полей ветра и гидрологической модели течений в Каспийском море) создан модельный комплекс расчёта эволюции нефтепродуктов в результате аварийных ситуаций в Каспийском море;
- проведены численные эксперименты с имитацией аварийных разливов нефтепродуктов на Каспийском море, показавшие направление перемещения нефтепродуктов и их эволюцию с использованием оперативно выпускаемых прогнозов полей ветра и течений.

5.2. Одобрить работу ГУ «ГОИН» и ГУ «Гидрометцентр России» по созданию модельного комплекса расчёта эволюции нефтепродуктов в результате аварийных ситуаций в Каспийском море на основе трех численных моделей.

5.3. Рекомендовать ГУ «ГОИН» и ГУ «Гидрометцентр России»:
- проведение опытной эксплуатации разработанного модельного комплекса;
- подготовить программу верификации результатов опытной эксплуатации модельного комплекса на различных видах данных;
- совместно с ГВЦ Росгидромета до мая 2010 г. на новой вычислительной платформе подготовить технологию расчёта эволюции нефтепродуктов с учетом специфической (нерегулярной) информации об аварийных ситуациях в результате аварийных ситуаций в Каспийском море;
- совместно с Северо-Кавказским УГМС до апреля 2010 г. подготовить порядок усвоения и доведения информации об аварийных разливах нефти, а также результаты расчетов её возможного распространения по акватории Каспийского моря до служб, организующих локализацию нефтяных разливов и их ликвидацию; документ представить в УМЗА Росгидромета (В.А. Мартыщенко);
- результаты опытной эксплуатации технологии рассмотреть на Ученых советах и представить на рассмотрение ЦМКП;
- подготовить предложения в «План НИОКР Росгидромета» на 2010 г. по развитию технологии, включая использование моделей с увеличенным пространственным разрешением, учет влияния комплекса разнообразных условий (ледовых, штормового волнения, аварий на нескольких источниках нефтепродуктов одновременно) на поведение разливов нефти, создание средств для использования информации спутникового мониторинга в задачах прогноза распространения нефтяных пятен, создание интерфейсов усвоения данных об авариях, связанных с разливами нефти на морских акваториях, и способов передачи прогностической информации заказчику.


Заместитель председателя Центральной методической комиссии
по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам

А.В. Фролов



© Методический кабинет Гидрометцентра России