Сравнительная оценка успешности прогнозов элементов погоды на основе ряда отечественных и зарубежных моделей атмосферы различного масштаба за период с октября 2010 г. по сентябрь 2011 г.

Общие сведения

В соответствии с Планом испытания и внедрения новых и усовершенствованных методов (технологий) гидрометеорологических прогнозов на 2010 и 2011 гг. в ФБГУ «Гидрометцентр России» в период с октября 2010 г. по сентябрь 2011 г. были продолжены оперативные испытания прогнозов метеоэлементов на основе ряда отечественных и зарубежных моделей атмосферы различного масштаба.

В сравнении участвовали следующие модели:
- 4 зарубежные глобальные модели:
1) UKMO (Великобритания),
2) NCEP (США),
3) DWD (ФРГ),
4) JAPA (Япония);

- 3 отечественные глобальные:
5) T85L31 (спектральная),
6) T169L31 (спектральная усовершенствованная),
7) PLAV (полулагранжева);

- одна региональная модель:
8) Regi;

- 6 мезомасштабных зарубежных моделей, прогнозы по которым рассчитывались в Москве:
9) ММ5K (шаг ~20 км, отв. Г.Ю. Калугина, Московское ГМБ),
10) Ry20 (WRF с шагом ~20 км, отв. К.Г. Рубинштейн),
11) Zn03 (WRF-ARW с шагом ~3 км для ЕТР и Зап. Сибири, отв. В.Д. Жупанов, Н.Ф. Вельтищев),
12) Zari (модель WRF с шагом ~20 км, отв. Р.Б. Зарипов),
13) Tros (модель WRF с шагом ~20 км, отв. И.В. Тросников),
14) Cosm (модель COSMO.RU с шагом ~7 км для ЕТР+Зауралье, отв. Г.С. Ривин).

Шаг сетки при расчетах в моделях 1-4 составляет 30-45 км, в моделях 5-8 от 75 до 200 км.

Модель COSMO.RU/7 в апреле 2011 г. решением ЦМКП была признана базовой мезометеорологической моделью ФБГУ «Гидрометцентр России».


Методология сравнения

Сравнительная оценка прогнозов проводилась по сезонам года (в холодный период с октября 2010 г. по март 2011 г. и в теплый период с апреля по сентябрь 2011 г.). Дополнительно впервые была проведена оценка прогнозов порывов ветра по моделям NCEP, COSMO.RU и WRF-ARW-3км летом 2011г. При этом оказалось, что в некоторой части станций (~15%) Европейской территории России отсутствуют сведения о порывах ветра (в сводках в коде КН-01). Наличие информации о порывах ветра проверялось за весь период 2009-2011 гг. Передача информации о порывах ветра с автоматических метеостанций по имеющимся сведениям в настоящее время не предусматривается.

У некоторых моделей имелся значительный пропуск прогнозов по техническим и технологическим причинам. Ввиду длительности расчета прогнозов по модели WRF-ARW-3км исходным сроком прогноза для нее являлся 12 ч ВСВ предыдущего дня, а оценка делалась на общих основаниях с другими моделями, стартовавшими от 00ч ВСВ.

В качестве начальных и граничных условий для расчета экспериментальных мезомасштабных прогнозов использовались данные NCEP (США), а для модели COSMO.RU – данные DWD (ФРГ):
- модель COSMO.RU (отв. Г.С. Ривин) в основном удовлетворяет требованиям оперативной практики в части надежности и своевременности поступления прогнозов;
- высокопроизводительный вычислительный комплекс ГВЦ практически не может обеспечить регулярность и своевременность расчетов прогнозов по модели WRF–ARW-3км;
- оценка успешности прогнозов выполнялось по данным сети метеорологических станций Европейской части России (территория 45°–65°с.ш., 27°–57° в.д. на которой находится ~ 430 станций) по исходным данным за 00 ч ВСВ;
- методика сравнения предусматривала оценку прогнозов давления, приземной температуры воздуха, точки росы, ветра и осадков.


Результаты сравнения показали следующее:

- экспериментальные мезомасштабные модели при сравнении с отечественными глобальными моделями общей циркуляции атмосферы показали меньшие абсолютные ошибки прогноза приземной температуры воздуха на 0,3°-0,8°С;
- прогнозы осадков по модели COSMO.RU оказались наиболее успешными среди всех рассматриваемых моделей (включая зарубежные);
- прогнозы давления на уровне моря, температуры воздуха и «среднего» ветра по модели COSMO.RU пока недостаточно успешны;
- прогнозы давления на уровне моря, температуры воздуха и «среднего» ветра по модели WRF-ARW-3км оказались несколько лучше, чем по модели COSMO.RU (особенно в летний период 2011 г.), а прогнозы осадков – несколько хуже;
- прогнозы порывов ветра по всем трем моделям пока недостаточно успешны;
- как и ранее при прогнозировании температуры воздуха и осадков наилучшие результаты показали экспериментальные прогнозы на основе ансамблевого подхода (UKMO, NCEP, JAPA, СOSMO.RU).


Решение ЦМКП от 21.10.2011

Одобрить работу ФБГУ «Гидрометцентр России» по выполнению сравнительной оценки модельных прогнозов различного пространственного разрешения и отметить важность полученных результатов.

Рекомендовать ФБГУ «Гидрометцентр России»:
- продолжить работу по развитию отечественных и зарубежных экспериментальных мезомасштабных моделей атмосферы с целью повышения качества прогнозов, а также для возможности прогнозирования опасных природных гидрометеорологических явлений и резких изменений погоды;
- продолжить дальнейшую сравнительную оценку краткосрочных прогнозов метеорологических величин на основе модельных прогнозов различного масштаба, обращая главное внимание на оценку прогнозов порывов ветра и сильных осадков;
- провести расширенный мониторинг поступления информации о порывах ветра со станций, включая автоматические метеостанции, выполнить детальный их анализ и результаты анализа представить в УГТР Росгидромета (В.М. Трухину). экспериментальные прогнозы на основе ансамблевого подхода (UKMO, NCEP, JAPA, СOSMO.RU).

Далее приведены две презентации:
- Оценка численных прогнозов элементов погоды по 10 моделям за октябрь 2010 г. - март 2011 г. и апрель – сентябрь 2011 г. (Po, температура) - демонстрация в формате .pps;
- Оценка численных прогнозов элементов погоды по 10 моделям с 1 октября 2010 г. по 25 марта 2011 г. (осадки, точка росы, ветер) - демонстрация в формате .pps.

В таблицах показатели успешности прогнозов метеорологических величин – общепринятые. Экспериментальные прогнозы на основе ансамблевого подхода (UKMO, NCEP, JAPA, СOSMO.RU).


Контакты

А.Н. Багров,
зав. отделом гидродинамических краткосрочных прогнозов погоды
Тел.: 8-499-795-23-28
E-mail: bagrov@mecom.ru


© Методический кабинет Гидрометцентра России