О проблемах прогнозирования опасных явлений в Северо-Кавказском УГМС

Северо-Кавказский регион является очень сложным с точки зрения климатических и физико-географических особенностей. На территории примерно в 500 тысяч квадратных километров отмечается редкое климатическое разнообразие – от сухого климата полупустынь в Заволжье до субтропического климата на Черноморском побережье и от умеренно холодного климата северных степных районов Волгоградской и Ростовской областей до мягкого влажного климата в предгорьях и сурового в горах Северного Кавказа.

Хотя Северо-Кавказский регион достаточно хорошо изучен с климатической точки зрения, прогнозирование опасных гидрометеорологических явлений остается сложной, а иногда и невыполнимой задачей для прогнозистов.

Физико-географические особенности Северного Кавказа обуславливают активизацию циклонической деятельности: частный циклогенез, нередко регенерация заполняющихся циклонов, а также активизацию внутри-массовых конвективных процессов и обострение холодных фронтов.

Северо-Кавказский регион является уникальным по количеству опасных природных явлений. Здесь в течение последних пяти лет (2000-2004 гг.) зафиксировано 414 явлений. Это очень сильные дожди и ливни, крупный град, сильный ветер 30 м/с и более (в том числе шквалы), смерчи, паводки на реках, селевые потоки, снежные лавины, сильный гололед и другие явления.

Перечень ОЯ на территории Южного федерального округа полностью совпадает с типовым перечнем опасных природных гидрометеорологических явлений Росгидромета за исключением цунами.

Только в 2004 году на территории региона отмечалось 128 опасных явлений, что составило 29 % от всех опасных явлений, зафиксированных на территории Российской Федерации. Общая предупрежденность опасных явлений колеблется в разные годы от 75 до 80 %. Большинство опасных явлений имеют высокую повторяемость.

Региональным исследованиям гидрометеорологических процессов и явлений в Северо-Кавказском УГМС всегда уделялось много внимания. Однако в последние 10-15 лет система региональных исследований, которая проводилась в соответствии с пятилетними планами НИР Северо-Кавказского УГМС при участии НИУ в качестве кураторов, была разрушена. Основная причина – сокращение штата оперативно-производственных подразделений и числа специалистов, имеющих творческий потенциал (из-за их оттока или ухода на пенсию), а также слабый приток молодых специалистов. В этот период объем оперативно-методических разработок резко сократился, в последние годы они выполняются в инициативном порядке.

Практически была утрачена и роль Гидрометцентра России как основного разработчика локальных и региональных методов краткосрочного прогно-зирования опасных явлений погоды. С удовлетворением хочется подчеркнуть, что в последнее время работа в этом направлении активизировалась.

Среди имеющихся проблем прогнозирования наиболее серьезной является проблема прогноза осадков в градациях неблагоприятных и, особенно, опасных явлений. Сложность задачи обусловлена целым рядом причин, из которых основные: отсутствие методик прогнозирования, недостаточность исходной информации, высокая степень субъективности при прогнозировании сильных осадков. Общая оправдываемость прогноза осадков (по всем градациям) составляет 65-70%, а оправдываемость в градациях неблагоприятных и опасных явлений – всего 30-40%.

Из 13 субъектов Российской Федерации, находящихся в составе нашего округа, в 8 субъектах очень сильные дожди и сильные ливни отмечаются ежегодно. Больше всего дней в году с очень сильными осадками бывает в Краснодарском крае (в среднем 27 дней), а максимальное количество дней – 53 отмечено в памятном нам 2002 году. На Ставрополье в среднем в году бывает до 4 дня с очень сильными осадками, в Ростовской области, Карачаево-Черкесии и Дагестане – до 3 дня, в Северной Осетии – Алании – до 2 дня, в Адыгее и Чечне – по одному дню.

В оперативной практике Северо-Кавказского УГМС пока нет надежных методов расчета количества осадков в градациях ОЯ, а для предгорных и горных районов они вообще отсутствуют. В Северо-Кавказское УГМС из ГМЦ России поступают результаты автоматизированных расчетов по методам Васильева П.П., ЛСИ, Переходцевой Э.В., но при прогнозе НЯ и ОЯ эти методы надежных результатов не дают.

В периоды с августа по октябрь 2004 года и с мая по сентябрь 2005 года в Северо-Кавказском УГМС проводились испытания по 13 субъектам автоматизированных методов альтернативных прогнозов ливней в градациях ОЯ (50 мм за 12 часов, 30мм за один час и более), шквалов в градации ОЯ (30 м/с и более) и прогноза максимального количества конвективных осадков на основе выходных данных региональной модели на текущий день с заблаговременностью 12 и 24 ч (автор А. А. Алексеева, ГМЦ России). Результаты испытаний показали, что общая оправдываемость прогнозов конвективных явлений колеблется в пределах 66-83%, Оправдываемость прогнозов с явлением и предупрежденность явлений пока недостаточна и не превышает оправдываемость штормовых предупреждений оперативно-прогностических организаций УГМС и их предупрежденность. Тем не менее методы могут быть использованы в оперативной практике в качестве консультативных к синоптическому методу. Считаем, что автору необходимо продолжить работу по их усовершенствованию метода.

Следует отметить, предложенные для испытания методы разработаны в Гидрометцентре России впервые, и их создание является первым шагом в решении важнейшей проблемы прогнозирования опасных метеорологических явлений конвективного характера. Однако до сих пор Гидрометцентром России не ставилась задача прогноза очень сильных осадков в предгорных и горных районах.

На территории Северного Кавказа ежегодно выпадает крупный град. В целях защиты сельскохозяйственных угодий от градобитий в регионе работают 3 противоградовые службы Росгидромета: в Краснодарском и Ставропольском краях, а также в республиках Адыгея, Карачаево-Черкесия, Кабардино-Балкария и Северная Осетия-Алания. Вот несколько примеров градобитий:

22 мая 2003 г. в Хасавюртовском районе Дагестана отмечался крупный град диаметром до 40 мм. В 9 населенных пунктах были повреждены кровли и окна частных и административных зданий, частично повреждены посевы озимых зерновых культур и кукурузы, полностью уничтожен зеленый прирост плодовых культур, виноградников, томатов, картофеля, лука.

7 июля 2003 в северной половине Черкесска выпал крупный град диаметром до 80-100 мм. Были повреждены посевы, кровли и окна домов, автомашины, 6 человек обращались в медицинские учреждения с ушибами.

Автоматизированных методов прогноза града нет. Внедренный в оперативную практику более 30 лет назад метод прогноза ливней и града Гидрометцентра России практически не может помочь синоптику в прогнозе крупного града. Существует необходимость разработки автоматизированного метода прогноза града в градации ОЯ.

В Краснодарском крае, Ростовской области и Республиках Калмыкия и Дагестан сильный ветер 30 м/с и более отмечается ежегодно. За последние 10 лет в Краснодарском крае в среднем за год отмечалось 7 дней с сильным ветром, в Дагестане – 3 дня, в Ростовской области – 2 дня. В 1997 году в Краснодарском крае было зафиксировано 18 дней с сильным ветром (это максимальное количество), а в Новороссийске в декабре 1997 года сила ветра достигала 52 м/с. В Карачаево-Черкесии повторяемость сильного ветра составила около 70%, в Ставропольском крае – около 60%, в Северной Осетии и Ингушетии – около 40%.

Над Черным морем в пределах Краснодарского края ежегодно и неоднократно формируются смерчи. За последние 5 лет над морем в 3-5 км от берега отмечалось 15 случаев с одним или несколькими смерчами, продолжительностью существования от нескольких минут до получаса. В двух случаях смерчи выходили на побережье.

26 сентября 2001г. смерч, вышедший на побережье в районе г. Адлер, вырывал с корнем парковые деревья, им повреждено около 150 строений, линии электропередач, отключена электростанция, обесточены очистные сооружения, насосная станция, на 2 турбазах сорваны крыши, разрушена птицефабрика и автотранспортное предприятие. Пострадало 38 человек, из них: 1 погиб, 11 человек госпитализировано, 26 оказана медицинская помощь амбулаторно.

8 августа 2002г. смерчи, вышедшие на сушу в пределах Новороссийского района, обусловили в сочетании с очень сильными дождями мощные склоновые потоки воды с южных и северных склонов Западного Кавказа. В 15 населенных пунктах было подтоплено около 12 тысяч домов, из них разрушено 379 и повреждено 1823. Были разрушены мосты, повреждены водозаборы, вышли из строя подстанции. Обрушилась подпорная стенка Большого Тоннеля станции Тоннельная Северо-Кавказской железной дороги. На сутки прекращалось движение железнодорожного транспорта. Погибло 58 человек.

Прогноз смерчей – это даже не методологическая проблема, а технологическая. Система мониторинга смерчей базируется на системе визуальных наблюдений сетью станций и постов, что практически позволяет определить только азимут перемещения смерча. На Черноморском побережье Краснодарского края подготовку прогнозов о смерчевой опасности осуществляют Гидрометбюро Новороссийска и Туапсе Краснодарского ЦГМС и ЦГМС Черного и Азовского морей в Сочи.

Специалистами этих подразделений накоплен значительный практический опыт, позволяющий прогнозировать условия, благоприятные для образования смерчей. Однако существующие подходы к прогнозу смерчей не позволяют определить время и место выхода их на сушу. Такой уровень прогнозирования смерчей не отвечает требованиям обеспечения гидрометеорологической безопасности населения и инфраструктуры края. На Черноморском побережье ежегодно отдыхает около 7 млн. человек, а с развитием курортной индустрии количество отдыхающих будет возрастать.

Оправдываемость штормовых предупреждений о смерчах составляет лишь 58%, а предупрежденность смерчей – 30-40 %. В связи с этим необходима разработка автоматизированной модели прогноза формирования микровихрей, в том числе смерчей на Черноморском побережье Краснодарского края.

Понятно, что эта задача является сложной научно-технологической проблемой, но острота и неотложность ее неоспоримы.

Основными причинами недостаточной предупрежденности опасных явлений конвективного характера является дефицит исходной информации, а также недостаточность традиционных подходов для прогнозирования быстроразвивающихся локальных процессов. Повышение предупрежденности этих явлений может быть осуществимо в первую очередь путем развития систем инструментальных непрерывных (или учащенных) наблюдений за зонами активной конвекции, их перемещением и эволюцией. Детализация прогноза с указанием времени и места выхода смерча возможна только при наличии доплеровских локаторов.

В Северо-Кавказском УГМС в 2003 году на базе пяти комплексов МРЛ-5-АМРК «Метеоячейка» (в Ростове, Краснодаре, Анапе, Сочи и Минеральных Водах) практически создана первая очередь системы обнаружения опасных атмосферных явлений и штормового оповещения Северо-Кавказского региона (СК МАРС). В настоящее время первая очередь СК МАРС находится в стадии опытной эксплуатации.

К сожалению, пока не удалось получить действенную поддержку Росгидромета по реализации второго этапа СК МАРС, предусматривающего подключение к системе еще пяти локаторов в Волгограде, Ставрополе и поселках Псынабо (Черкесск), Кужорская (Майкоп) и Урвань (Нальчик).

Реализация СК МАРС и установка доплеровских локаторов могут явиться первым шагом к созданию в будущем системы автоматизированного прогноза конвективных явлений, в том числе смерчей. Это позволит значительно сократить затраты времени на производство расчетов к прогнозу, соизмеримые в настоящий момент со временем образования конвективных явлений, а следовательно – повысить заблаговременность предупреждения органов власти, населения и эффективность принятия защитных мер.

Следствием интенсивных дождей, выпадающих за короткий промежуток времени, являются паводки и сели, которые достаточно часто вызывают огромные разрушения и гибель людей.

На Северном Кавказе паводки наблюдаются нередко: низкие паводки повторяются один раз в 5-20 лет, высокие – один раз в 21-50 лет, выдающиеся – один раз в 51-100 лет и катастрофические один раз в 100-300 лет.

За последние 15 лет на Северном Кавказе отмечалось более 110 наводнений, вызвавших значительный ущерб:
43 – в Краснодарском крае, в том числе – на Черноморском побережье,
по 15 – в республиках Адыгея и Дагестан,
9 – в Ставропольском крае,
8 – в Волгоградской области,
по 4 – в республиках Карачаево-Черкесия, Северная Осетия – Алания и Чеченская.

Наиболее разрушительным были катастрофические паводки летом 2002г. – уровни воды на реках повышались на 2-8,5 метров, затоплению и разрушению подверглись населенные пункты и объекты экономики в 9 субъектах Российской Федерации Южного федерального округа. В зоне затопления оказались 377 населенных пунктов с населением около 330 тысяч человек, разрушено 13064 и повреждено 41118 жилых домов, повреждено 282,3 километра газопровода, 587 мостов, 1974 километра автомобильных дорог, 404 километра ЛЭП, 652 километра водопровода. Погибло 114 человек.
br> Методическая база прогнозистов-гидрологов для составления предупреждений о паводках недостаточна. В Северо-Кавказском УГМС для этих целей имеется лишь одна методика «Краткосрочный прогноз максимальных уровней воды на юго-западных притоках Кубани в период прохождения паводков» (ГМЦ России, 1994 г., авторы А.П. Жидиков и В.Д. Комаров), по разным причинам работающая не в полной мере. В настоящее время наиболее правильным подходом к задаче прогнозирования паводка является построение расчетных схем их формирования для каждого бассейна.

Не менее важна разработка методики прогноза элементов весеннего половодья на реках в бассейне Дона в более ранние сроки – к 20 февраля. В последние годы (1990, 2002, 2004) в период раннего весеннего половодья на малых реках в бассейне Дона максимальные уровни воды наблюдались в первую пятидневку марта.

Серьезную угрозу жизнедеятельности в горной части округа представляет селевая опасность. На Северном Кавказе имеется более 1800 селевых русел: 519 на Западном Кавказе, 635 на Центральном и 678 на Восточном.



Сели небольших объемов (до 10 тыс. м3) формируются ежегодно, средних (10-100 тыс. м3) и значительных (100 тыс. м3 – 1 млн. м3) объемов – соответственно один раз в 1-5 лет и 5-10 лет. Катастрофические сели с очень значительными объемами (более 1 млн. м3) формируются в среднем один раз в 15-20 лет. Последний катастрофический сель наблюдался в июле 2000г. в бассейне р. Герхожансу – район г. Тырныауз Кабардино-Балкарской Республики, когда из одного селевого очага за несколько дней сошло 5 крупных селей.

В отчете Росгидромета «Об основных результатах научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, полученных НИУ в 2004г.» сообщается о разработке «методики прогноза развития селей в бассейнах рек Баксан и Терек». Надеемся, что эта методика поступит в Северо-Кавказское УГМС.

Имеются серьезные проблемы по прогнозированию сгонно-нагонных явлений на побережье Азовского моря в зоне ответственности Северо-Кавказского УГМС. Со времен Советского Союза ответственным за прогнозирование сгонно-нагонных явлений по указанному району является ГМБ Мариуполь (Украина). По инициативе Северо-Кавказского УГМС в 1999-2000гг. специалистами Ростовского и Краснодарского ЦГМС осуществлялось опытное прогнозирование сгонно-нагонных явлений на основе методик ГМЦ России (автор С.Н. Овсиенко) и ГМБ Мариуполь. Оправдываемость предупреждений о НЯ и ОЯ наших подразделений и ГМБ Мариуполь составила 30-60%. В связи с низкой оправдываемостью таких предупреждений требуется выполнить тему: «Разработать усовершенствованный метод прогноза сгонно-нагонных явлений на побережье Азовского моря в зоне ответственности Северо-Кавказского УГМС».

С 10-ти процентной повторяемостью на нашей территории отмечаются сильный гололед и сильное сложное отложение гололеда и изморози.

В период с 31 ноября 2003г. по 16 января 2004г. в Волгоградской области и в период 4-16 января 2004г. в Калмыкии отмечалось сильное сложное отложение. Максимальный диаметр отложения в Волгоградской области составлял 67-138 мм, по данным обследования до 150 мм, в Калмыкии – 40-70 мм. В Волгоградской области пострадали предприятия энергетики, связи, железные дороги, нефтепроводы в 11 районах и население в 135 населенных пунктах, отмечались массовые обрывы проводов линий связи, электропередач, повреждение деревянных и бетонных опор, трансформаторов. Ущерб в области составил 53 млн. рублей.
В Калмыкии отмечались массовые обрывы проводов, повреждения 950 опор ЛЭП, ущерб составил 10 млн. руб.

30 января текущего года в Ростове-на-Дону отмечался сильный гололед диаметром 20-25 мм; была отключена электроэнергия в 13 районах и 2 городах области, повреждены 303 ЛЭП, 2 подстанции, повалено 1654 опоры низковольтных ЛЭП, в Ростове-на-Дону не работал электротранспорт, были отключены 22 котельные, отключалась электроэнергия в 554 домах.

Внедренный в оперативную практику метод прогноза гололеда (автор Ягудин) предусматривает только факт явления. Необходима автоматизированная методика прогноза гололедных явлений.

Наше совещание во второй своей части будет касаться вопросов Наставления по краткосрочным прогнозам погоды общего назначения. По мнению гидрологов Северо-Кавказского УГМС требуют переработки руководящие документы по службе гидрологических прогнозов: «Наставление по службе прогнозов. Раздел 3,часть 1», Л. 1962 и «Руководство по оперативному гидрометеорологическому обслуживанию народнохозяйственных организаций. Часть 1» М. 1962

Остапцова Н.Г. –
начальник ОГМО, Северо-Кавказское УГМС