Решение Центральной методической комиссии по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам от 24 октября 2014 г.

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

1. Прогнозы базовых метеополей по Северному и Южному полушариям на основе глобальной спектральной модели атмосферы Гидрометцентра России T339L31 (ФГБУ «Гидрометцентр России», И.А. Розинкина).

1.1. ЦМКП отмечает, что:
В рамках НИОКР в период 2011-2013 гг. в ФГБУ «Гидрометцентр России» была реализована новая версия глобальной спектральной модели атмосферы T339L31 с шагами гауссовой сетки приблизительно 0,35° (шаг по меридиану около 35 км; по параллели около 35 км на экваторе и 20 км в умеренных широтах). В версии T339L31 по сравнению с функционирующей в настоящее время технологией на основе T169L31 (шаг гауссовой сетки около 0.71°) был обеспечен переход на обновленные архивы внешних параметров (рельеф, альбедо, маска и др.), выполнена настройка алгоритмов динамического блока, включены новые алгоритмы вычисления температуры нижних слоев почвы, введен ряд оптимизирующих расчеты процедур.

Новая версия глобальной модели атмосферы имеет разрешение вычислительной сетки около 35 км и спектральное усечением по 339 сферическим гармоникам, что впервые в отечественной практике глобального моделирования обеспечивает возможность явного описания отдельных мезомасштабных атмосферных процессов диаметром 100 – 200 км. В класс таких процессов попадают небольшие по размерам циклонические вихри, такие, как зарождающиеся тропические или мезо- арктические циклоны, представляющие особую важность для прогнозирования экстремальных погодных явлений.

Модель T339L31 во время испытаний считалась на 32 процессорах суперкомпьютера SGI ALTIX, время счета с полным циклом обработки составляло менее 30 мин для 1 суток прогноза. В настоящее время полная версия технологии по T339L31 перенесена на ЭВМ TORNADO, время счета в исследовательском режиме одних модельных суток на 16 процессорах составляет 20 мин, что полностью удовлетворяет требованиям оперативного прогноза и свидетельствует об вычислительной эффективности предлагаемого модуля.

К испытаниям были предложения прогнозы по T339L31, выпускаемые по начальным данным ОА (метод оптимальной интерполяции) Гидрометцентра России на сетке 1.25х1.25° за период ноябрь 2013 - август 2014г, в течение которого модель не подвергалась изменениям. Оценки прогнозов рассчитывались по результатам нового 3D-Var ОА ФГБУ «Гидрометцентр России» после дополнительной интерполяции результатов на сетку 0.5х0.5°. Прогнозы осадков и приземной температуры были оценены для Европейской части России по данным измерений в пунктах.

По результатам анализа оценок успешности прогнозов за указанный период выявлено, что прогнозы базовых метеорологических полей (Н500, Ро, U250), полученные по версии T339L31, несколько превышают по показателям успешности прогнозы соответствующих метеополей по версии T169L31, как для отдельных регионов, так и для Северного полушария в целом, и не уступают по качеству прогнозам по T169L31 для Южного полушария. Прогнозы осадков, как правило, оказывались лучше по Т339L31.

Качественный анализ прогнозов синоптической структуры метеополей выявил более высокую детальность в прогнозировании моделью T339L31 таких метеорологических величин, как вертикальные скорости, приводный/приземный ветер, осадки и облачность, распределение приземной температуры в горных областях. Ряд рассмотренных прогнозов полей давления при прохождении зарождающихся тропических циклонов и арктических мезо-циклонов также свидетельствует о более близком к реальности моделировании процессов по T339L31.

По отношению к успешности прогнозов крупномасштабных базовых полей по модели среднесрочного прогноза Гидрометцентра России и ИВМ РАН ПЛАВ 2008, успешность прогнозов крупномасштабных полей T339L31, по-прежнему, несколько уступает соответствующим прогнозам по ПЛАВ-2008 при примерно одинаковой успешности прогнозов осадков и поочередно уступает–превышает успешность прогноза приземной температуры в зависимости от времени суток. Следует отметить, что в период сравнений ПЛАВ-2008 стартовала с полей того же анализа, с которым проводилось сравнение, а T169L31 и T339L31 – с версии анализа ФГБУ «Гидрометцентр России», что неизменно привело к некоторому ухудшению демонстрируемых результатов.

1.2. ЦМКП считает целесообразным отметить:
- вычислительную эффективность модуля модели T339L31;
- соответствие пространственного разрешения модели T339L31 мировому уровню представления результатов интегрирования глобального численного прогноза и важность внедрения данной модели для обеспечения выполнения функций ММЦ «Москва».

1.3. ЦМКП рекомендует:
- коллективу разработчиков с учетом состоявшегося обсуждения продолжить совершенствование модели T339L31 и обеспечить перевод технологии на новый вариант ОА (3D-Var) ФГБУ «Гидрометцентр России»;
- обеспечить для потребителей передачу прогностической продукции T339L31 в объеме предшествующей версии T169L31.

1.4. ЦМКП постановляет:
- ФГБУ «Гидрометцентр России» и ФГБУ «ГВЦ Росгидромета» внедрить модель T339L31 в оперативную технологию среднесрочного глобального прогноза высотных и приземных полей исключив из оперативной эксплуатации модель T169L31.


2. Гидродинамический прогноз полей давления, температуры, геопотенциала и вероятностных характеристик сумм осадков на сроки до 10 суток с использованием глобальной системы ансамблевого прогноза (ФГБУ «Гидрометцентр России», коллектив авторов под руководством Е.Д. Астаховой).

2.1. ЦМКП отмечает, что:
В ФГБУ «Гидрометцентр России» создана и апробирована в квази-оперативном режиме первая российская система глобальных среднесрочных ансамблевых прогнозов (САП) на основе использования отечественных глобальных прогностических моделей. Прогнозирование состояния атмосферы с использованием ансамблевого подхода является перспективным методом численного моделирования, активно развиваемым во всем мире. Оперативный выпуск ансамблевых прогнозов является одним из требований, предъявляемых к мировым метеорологическим центрам. Системы ансамблевого прогноза предоставляют пользователям принципиально новую продукцию, которую неспособны дать детерминистские прогнозы (в частности, информацию о точности прогноза и вероятности различных событий).

В системе среднесрочного ансамблевого прогноза ФГБУ «Гидрометцентр России» выполняется многократное интегрирование модели атмосферы от незначительно различающихся исходных данных. Ансамбль прогнозов состоит из контрольного прогноза (стартующего с результатов оперативного объективного анализа ФГБУ «Гидрометцентр России») и набора возмущенных прогнозов (стартующих с возмущенных начальных данных). Для подготовки возмущенных начальных данных используется бридинг-метод, основанный на предположении о линейной связи возмущений полей анализа и прогноза. В качестве основной модели в системе использована спектральная модель прогноза ФГБУ «Гидрометцентр России» с разрешением 169 спектральных гармоник (шаг сетки - около 70 км по горизонтали) и 31 уровнем по вертикали (T169L31). Дополнительно в ансамбле используется контрольный прогноз по модели ПЛАВ-2008 (разрешение около 70 км по горизонтали, 28 уровней по вертикали). Размер ансамбля – 14 реализаций.

САП реализована на ЭВМ SGI Altix 4700. Ежедневно выдается прогноз с заблаговременностью до 240 ч по сроку 12 ВСВ. Время расчета одного прогноза ансамбля на 10 суток на 16 процессорах составляет ~ 45 минут. В настоящее время выполняются работы по переносу системы на РСК Торнадо.

Разработаны системы ансамблевого постпроцессинга и ансамблевой верификации, являющиеся неотъемлемой частью САП. Выходная продукция САП записывается в базы данных ФГБУ «Гидрометцентр России».

Создана специальная автоматизированная технология отображения результатов ансамблевого моделирования в виде ансамблевых метеограмм и веерных диаграмм для таких элементов, как осадки, облачность, температура и т.п. для пунктов, позволяющая размещать перечисленные поля на web-сайтах. Выходная продукция в виде карт средних, спагетти и вероятностей отображается с помощью графического пакета «Изограф».

Оперативные испытания прогнозов САП по исходным данным за срок 12 ч ВСВ, начатые в декабре 2011 года, были продолжены до марта 2014 года по рекомендации ЦМКП (решение от 13 декабря 2012). Основанием для принятия решения ЦМКП о продлении испытаний была необходимость повышения надежности квази-оперативного счета САП, которая в 2011-2012 гг. была близка к 70%. По сравнению с периодом испытания 2011-2012 гг, в 2012-2014 гг. система ансамблевых прогнозов функционировала устойчиво: за период с декабря 2012 по март 2014 года надежность счета прогнозов составила 95-96%.

Для оценки успешности ансамблевых прогнозов были рассчитаны детерминистские оценки для среднего по ансамблю прогноза высоты геопотенциальной поверхности 500 гПа, температуры на уровнях 850, 500 и 250 гПа, скорости ветра на уровнях 500 и 250 гПа и давления на уровне моря, соответствующие требованиям ВМО (The Manual on the GDPFS (WMO-No.485), а также вероятностные оценки, соответствующие требованиям ВМО и Ведущего центра по верификации ансамблевых прогнозов (Япония, http://epsv.kishou.go.jp/EPSv/, Guideline on the exchange and use of EPS verification results, http://epsv.kishou.go.jp/EPSv/guideline.pdf). ЦМКП представлены результаты за 2013-2014 гг.

Расчет детерминистских оценок качества среднего по ансамблю прогноза проводился отделом испытаний ФГБУ «Гидрометцентр России» на сетке 1.5х1.5°. Анализ результатов показал, что средний по ансамблю прогноз базовых метеорологических полей имеет более высокую успешность по сравнению с детерминистским прогнозом по модели T169L31 при заблаговременности более 3 суток, а при заблаговременности 9-10 суток по большинству анализируемых параметров оказывается лучше, чем наиболее успешный среди других моделей ФГБУ «Гидрометцентр России» прогноз по модели ПЛАВ-2008.

Расчет вероятностных оценок проводился с помощью специально разработанного авторами программного обеспечения. Анализ вероятностных оценок выполнен на основе сравнения с результатами ведущих мировых центров, представленных на сайте Ведущего центра по верификации ансамблевых прогнозов. Отмечено удовлетворительное качество вероятностных прогнозов САП: для важнейших метеорологических характеристик (осадки, высоты геопотенциальных поверхностей 500 гПа, температуры и скорости ветра на уровне 850 гПа, давления на уровне моря) значения вероятностных оценок для глобальной ансамблевой системы среднесрочного прогноза ФГБУ «Гидрометцентр России» занимают промежуточное положение между аналогичными результатами других мировых центров.

2.2. ЦМКП считает целесообразным:
- одобрить работу ФГБУ «Гидрометцентр России» по разработке и испытанию новой технологии глобального среднесрочного ансамблевого прогноза;
- отметить важность и актуальность реализации в Росгидромете технологии глобального среднесрочного ансамблевого прогнозирования для выполнения функций ММЦ «Москва» и международных обязательств Российской Федерации.

2.3. ЦМКП постановляет:
- рекомендовать к внедрению продукцию САП в виде средних по ансамблю прогнозов полей давления на уровне моря и ключевых метеопараметров (температуры, геопотенциала, скорости ветра) в тропосфере и нижней стратосфере, а также вероятностных характеристик прогнозов осадков, геопотенциала и температуры в качестве вспомогательного метода для составления кратко- и среднесрочных прогнозов погоды;
- обеспечить размещение продукции САП и методических материалов, разъясняющих особенности ее использования, на сайте ФГБУ «Гидрометцентр России».

2.4. ЦМКП рекомендует:
- авторам продолжить развитие САП, в частности, путем перевода САП на результаты нового анализа ФГБУ «Гидрометцентр России» 3D-Var на сетке 0.5х0.5°.
- ФГБУ «Гидрометцентр России» организовать обучение специалистов синоптиков по использованию продукции ансамблевых прогнозов.


3. Метод долгосрочного прогноза дат устойчивых переходов среднесуточной температуры воздуха через ноль градусов в Карском море (ФГБУ «ААНИИ», В.В. Иванов, А.Я. Коржиков, В.К. Куражов, Г.А. Алексеенков).

3.1. ЦМКП отмечает, что:
В ФГБУ «ААНИИ» в плане совершенствования и развития макроциркуляционного метода исследования атмосферных процессов и их долгосрочного прогнозирования с различной заблаговременностью разработан метод долгосрочного прогноза дат устойчивых переходов среднесуточной температуры воздуха через ноль градусов в Карском море. Метод основан на использовании полученных в результате исследований закономерностей развития атмосферных процессов в различные сезоны года и проявления их в адвективно-динамических особенностях в локальном районе западной части Карского моря.

Метод позволяет предвидеть разновидности атмосферных процессов, приводящих внутри месяца к формированию волн тепла и холода, и прогнозировать даты устойчивых переходов среднесуточной температуры воздуха через ноль градусов.

Содержание и форма прогнозов определены в основном требованиями практики в процессе гидрометеорологического обеспечения работ на шельфе в юго-западной части Карского моря и Обской губы.

Метод базируется на данных метеорологических наблюдений на наиболее репрезентативных полярных станциях. Качество метода прогнозирования оценивалось по результатам испытаний в 2008–2013 гг. путем непосредственного сопоставления предсказанных и фактических показателей.

Технология прогнозирования позволяет предсказывать знак аномалии и даты наступления устойчивого перехода температуры воздуха через ноль градусов весной и осенью с заблаговременностью от 10 до 30 суток.

Оправдываемость прогнозов в западной части Карского моря составила по знаку аномалии наступления устойчивого перехода температуры воздуха через ноль градусов весной и осенью соответственно 80 и 93 %, по значению даты перехода - 73 % (эффективность в сравнение с обеспеченностью климатического прогноза составила весной и осенью 17 и 20 %).

3.2. ЦМКП считает целесообразным:
- одобрить работу ФГБУ «ААНИИ» по созданию метода долгосрочного прогноза дат устойчивых переходов среднесуточной температуры воздуха через ноль градусов в Карском море.

3.3. ЦМКП постановляет:
- рекомендовать ФГБУ «ААНИИ» внедрить метод в оперативную практику ФГБУ «ААНИИ» в качестве основного.


4. Код для оперативной передачи данных морских береговых гидрометеорологических наблюдений КН-02 SEA (ФГБУ «Гидрометцентр России», коллектив авторов под руководством Е.С. Нестерова).

4.1. ЦМКП отмечает, что:
Код КН-02 SEA разработан для использования в подразделениях Росгидромета взамен действовавшего ранее «Кода гидрологических наблюдений на морских станциях и постах КН-02» (Москва, 1967 г.). Отличие кода КН-02 SEA от издания 1967 г. состоит в том, что структура его более формализована и отвечает современным требованиям автоматизированной обработки информации. В нём учтены правила, положения, терминология и сокращения, утверждённые в нормативных документах, введённых в Росгидромете после 1967 года.

Код КН-02 SEA разработан в ФГБУ «Гидрометцентр России» при участии специалистов ФГБУ «ААНИИ», ФГБУ «ГОИН», ФГБУ «ВНИИГМИ МЦД», ФГБУ «Сахалинское УГМС» и ФГБУ «Северное УГМС».

Код КН-02 SEA согласован с ФГБУ «Авиаметтелеком Росгидромета» и всеми УГМС, выполняющими береговые морские гидрометеорологические наблюдения.

На окончательную редакцию документа получены отзывы из 10 УГМС, ФГБУ «ААНИИ», ФГБУ «ГОИН» и ФГБУ «ВНИИГМИ МЦД». В большинстве своём отзывы положительные. Замечания, указанные в отзывах, по возможности, учтены в коде. К настоящему времени в ФГБУ «Гидрометцентр России» разработаны программные средства раскодирования информации в новом коде и размещения в базе данных.

Код КН-02 SEA включен в «План издания научно-технической литературы на 2014 год» Росгидромета (п. 1.69).

4.2. ЦМКП считает целесообразным:
- одобрить работу ФГБУ «Гидрометцентр России» по разработке Кода для оперативной передачи данных морских береговых гидрометеорологических наблюдений КН-02 SEA.

4.3. ЦМКП постановляет:
- рекомендовать ФГБУ «Гидрометцентр России» подготовить новый код к изданию в 4-м квартале 2014 г.;
- поручить профильным структурам Росгидромета совместно с ФГБУ «Гидрометцентр России» до 1.12.2014 г. информировать НГМС СНГ и стран Балтии о введении кода КН-02 SEA в оперативную практику;
- ввести код КН-02 SEA в оперативную практику Росгидромета с 1.07.2015 г.


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

5.1. Прогноз осадков по Екатеринбургу и Челябинску по модели COSMO-RU с пространственным разрешением 7 км (ФГБУ «Гидрометцентр России», Г.С. Ривин).

Решение технического совета ФГБУ «Уральское УГМС» от 26 июня 2014 г.:
- рекомендовать применять в оперативной практике расчеты осадков мезомасштабной негидростатической модели COSMO-RU7 для Екатеринбурга и Челябинска в качестве консультативных в теплый период (апрель-октябрь) при прогнозе отсутствия осадков.

5.2. Синоптико-статистическая схема прогноза максимальных концентраций диоксида серы в зоне действия выбросов ОАО «Кольская ГМК» по данным автоматизированного поста г. Заполярный (ФГБУ «Мурманское УГМС», Л.Э. Нугис под рук. ФГБУ «ГГО», В.Д. Николаев).

Решение технического совета ФГБУ «Мурманское УГМС» от 24 апреля 2014 г.:
- синоптико-статистическую схему прогноза максимальных концентраций диоксида серы в зоне действия выбросов ОАО «Кольская ГМК» по данным автоматизированного поста г. Заполярный считать эффективной и рекомендовать ее для внедрения в оперативную работу ОМП Гидрометцентра ФГБУ «Мурманское УГМС».

5.3. ЦМКП считает целесообразным:
- одобрить работу ФГБУ «Мурманское УГМС» и ФГБУ «ГГО» по разработке методов прогнозов;
- утвердить решения Технических Советов ФГБУ «Мурманское УГМС» и ФГБУ «Уральское УГМС» по испытанию и внедрению методов прогнозов в оперативную практику.


Руководитель Росгидромета
А.В. Фролов


© Методический кабинет Гидрометцентра России