Сравнительная оценка успешности прогнозов элементов погоды ряда отечественных и зарубежных моделей атмосферы различного масштаба
за период с 1 мая по 30 сентября 2010 г.


В соответствии с решением ЦМКП от 22 октября 2007 г. (пункт 1.4) в ГУ «Гидрометцентр России» была продолжена ежегодная сравнительная оценка успешности прогнозов погоды ряда отечественных и зарубежных моделей атмосферы различного масштаба для следующих метеорологических элементов (у поверхности Земли): температура воздуха, осадки, давление на уровне моря, ветер, влажность воздуха. Цель сравнения – определить базовую региональную или мезомасштабную модель, удовлетворяющую требованиям высокого качества выходной продукции, оперативности, технологичности и возможности эксплуатации модели в региональных центрах Росгидромета.

В течение последнего года в ГУ «Гидрометцентр России» происходила замена устаревших мезомоделей ММ5 и Eta (США) на более совершенную WRF (США). У модели COSMO.RU сделан переход от сетки с шагом ~14 км к шагу ~7 км. Кроме того, проводилось освоение комплекса многопроцессорных суперкомпьютеров. По этой причине результаты сравнения представлены только за период с 1 мая по 30 сентября 2010 г. Однако и в этот период по различным техническим причинам ряд оперативных прогнозов у многих мезомасштабных моделей оказались с большими пропусками.

Оценка успешности велась для прогнозов, стартующих в 00 ВСВ. Заблаговременность прогнозов составляла трое суток; область оценки ~ Европейская территория России (45°с.ш. - 65°с.ш., 27°в.д. – 57°в.д.). Оценка проводилась по данным всех 430 синоптических станций, расположенных на этой территории, наблюдения которых поступают в Гидрометцентр России.


Оценивались прогнозы следующих моделей атмосферы:

1. Мезомасштабные (экспериментальные)
- ММ5K (отв. Г.Ю. Калугина, АНО «Московское Гидрометбюро», шаг сетки ~20 км)
- Zari- модель WRF (отв. Р.Б.Зарипов, ГУ «Гидрометцентр России», шаг ~20 км)
- Zn03- модель WRF (отв. В.Д.Жупанов, Н.Ф.Вельтищев, ГУ «Гидрометцентр России», территория ЕТР+Зап. Сибирь, шаг ~3 км)
- Zn10 - модель WRF, отв. В.Д.Жупанов, Н.Ф.Вельтищев, ГУ «Гидрометцентр России», территория России, (шаг ~10 км)
- Ry20 - модель WRF (отв. К.Г.Рубинштейн, ГУ «Гидрометцентр России», шаг ~20 км)
- Ry10 - , модель WRF ( отв. К.Г.Рубинштейн, ГУ «Гидрометцентр России», шаг ~10 км)
- Tros - модель WRF (отв. И.В.Тросников, ГУ «Гидрометцентр России», шаг ~20 км)
- COSMO.RU-7 (отв. Г.С.Ривин, ГУ «Гидрометцентр России», территория ЕТР+Зауралье, шаг ~7 км).

2. Региональная
- REGION – региональная модель ГУ «Гидрометцентр России» (автор В.М. Лосев)

3. Глобальные - T85L31 (спектральная модель ГУ «Гидрометцентр России»)
- T169L31 (спектральная, экспериментальная ГУ «Гидрометцентр России»)
- PLAV–полулагранжева модель с постоянным разрешением (автор М.А.Толстых, ГУ «Гидрометцентр России»)
- UKMO (Великобритания, в г. Exeter находится Метеоцентр Великобритании)
- NCEP (США)
- DVD (ФРГ, в г. Offenbach находится Метеоцентр ФРГ)
- JAPA (Япония).


В качестве начальных и граничных условий для расчета экспериментальных мезомасштабных прогнозов использовались данные NCEP (США), а для модели COSMO.RU – данные DWD (ФРГ).

Представлены также оценки экспериментальных ансамблевых прогнозов температуры и осадков на основе трех моделей атмосферы (UKMO+NCEP+JAPA).

Методика сравнения предусматривала оценку прогнозов давления, приземной температуры воздуха, точки росы, ветра и осадков.

Показатели успешности прогнозов давления на уровне моря заблаговременностью 24, 36, 48, 60 и 72 ч на Европейской территории России, рассчитанные по данным наблюдений 430 метеорологических станций, находящихся на указанной территории, приведены в таблицах 1-5. Наименьшие погрешности оказались у модели ZARI.

Показатели успешности прогнозов температуры воздуха заблаговременностью до 48 ч на Европейской территории России в теплый период года приведены в таблицах 6–10. При заблаговременности прогнозов 24-48 ч и 72 ч наименьшие погрешности имели модель ZARI и экспериментальный ансамбль из трех моделей (UNJ), при заблаговременности 60 ч – модель COSMO-RU.

Региональная модель ГУ «Гидрометцентр России» имела небольшие погрешности прогнозов температуры воздуха при заблаговременности 24 и 36 ч.

Среди отечественных глобальных моделей атмосферы меньшие ошибки температуры воздуха имела модель T85L31 в прогнозах на 48 ч, модель PLAV в прогнозах на 60 ч и модель T169L31 в прогнозах на 72 ч.

Показатели успешности прогнозов осадков заблаговременностью 18, 30, 42 и 54 ч приведены в таблицах 11-14. Из этих таблиц видно преимущество прогнозов осадков по содели COSMO-RU.

Приведенные в таблицах 15-20 оценки успешности прогнозов ветра и точки росы, свидетельствуют о том, что прогнозы этих метеорологических элементов весьма успешны.

В целом результаты сравнения показали следующее:
- экспериментальные мезомасштабные модели имели абсолютные ошибки прогноза приземной температуры воздуха меньшие, чем отечественные глобальные модели за этот теплый период на 0,2°С - 0,9°С;
- прогнозы осадков на основе модели COSMO.RU-7 оказались более успешными, чем прогнозы осадков большинства рассматриваемых моделей атмосферы, также в этой модели вполне удачны прогнозы влажности и приземного ветра.

Для освоения новой формы представления прогностической информации и опытного использования прогнозы по модели COSMO.RU-7 распространяются в виде карт и метеограмм в ЦГМС ЦФО и другие учреждения Росгидромета.


Решение ЦМКП от 26.10.2010 г.

Заслушав и обсудив представленные результаты, Комиссия одобрила выполненную ГУ «Гидрометцентр России» работу по сравнительной оценке успешности прогнозов элементов погоды на основе ряда отечественных и зарубежных моделей атмосферы различного масштаба и отметила ее методическую обоснованность и практическую важность.

ЦМКП рекомендовала ГУ «Гидрометцентр России»:
- продолжить сравнительную оценку краткосрочных прогнозов метеорологических величин на основе модельных прогнозов различного масштаба (в том числе и с шагом сетки 2,8 – 7,0 км) и ежегодно представлять результаты на рассмотрение ЦМКП для установления их приоритетов в использовании и перспектив развития;
- провести работы по созданию специализированной технологии для адекватной оценки глобальных и мезомасштабных прогнозов в течение 2011 г.;
- продолжить работу по развитию экспериментальных мезомасштабных моделей атмосферы с акцентом на методические основы и возможность прогнозирования опасных явлений погоды и резких ее изменений;
- результаты опытного использования мезомасштабных моделей представить на рассмотрение ЦМКП в июне 2011 г. в соответствии со сроками Плана испытания Росгидромета.

Комиссия рекомендовала ГУ «Гидрометцентр России» совместно с ГВЦ Росгидромета продолжить работы по освоению нового высокопроизводительного вычислительного комплекса с целью регулярного оперативного функционирования мезомасштабных моделей.

ЦМКП повторно предложила УГМК Росгидромета (отв. В.В. Степанов) совместно с ГУ «ГГО» и ГУ «Гидрометцентр России» рассмотреть вопрос об организации измерений количества осадков на метеорологических станциях России за 6-часовые интервалы времени (вместо 12-часовых интервалов) в соответствии с действующей международной практикой и предложения по реализации представить в ЦМКП в I кв. 2011 г.


Результаты сравнения представлены А.Н. Багровым, зав.отделом
E-mail: bagrov@mecom.ru


© Методический кабинет Гидрометцентра России