РАБОТЫ ПО МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ АВИАЦИИ В ГИДРОМЕТЦЕНТРЕ РОССИИ
Доклад на совещании «Метеорологическое обеспечение авиации» Екатеринбург, апрель 2005г.

Проф. Н. П. Шакина, зав. отделом авиационной метеорологии Гидрометцентра России



1.  Я представляю здесь Научно-исследовательский гидрометеорологический центр Российской Федерации – ведущий институт в системе Росгидромета в области исследования процессов в атмосфере и гидросфере Земли и в области гидрометеорологических прогнозов.

2.  Согласно Уставу, Гидрометцентр России является научно-исследовательским и координационно-методическим центром Росгидромета в области разработки и усовершенствования методов кратко-, средне- и долгосрочных прогнозов, а также в области прогнозирования опасных и стихийных гидрометеорологических явлений. В задачи Гидрометцентра входит, в частности, подготовка специализированных информационных материалов, к которым относятся и авиационные прогнозы и другие материалы, используемые для обеспечения авиации.

3.  В Гидрометцентре имеется Отдел авиационной метеорологии, в состав которого входят научно-методическая и оперативная лаборатории.

4.  Лаборатория зональных прогнозов (ЛЗП) занимается оперативным прогнозированием особых явлений для обеспечения полетов по маршруту. Продукцией этой лаборатории является карта особых явлений на верхних уровнях (в настоящее время 240-450 FL, или 400-150 гПа; согласно новейшим указаниям ВМО-ИКАО, 250-630 FL, или 400-70 гПа).
На карту наносится информация, перечисленная на слайде: положение и направление смещения циклонов и антициклонов, положение атмосферных фронтов и зон облачности, максимальный ветер и струйные течения, высота тропопаузы, зоны активной конвекции, зоны турбулентности в ясном небе.
Карта особых явлений на верхних уровнях распространяется всем потребителям в пределах России. В выступлении М. В. Петровой говорилось о переходе к использованию в оперативной практике карт особых явлений на верхних уровнях, выпускаемых Мировым центром авиационных прогнозов в Лондоне. Это вполне закономерно. Здесь не место обсуждать, почему мы утратили статус Регионального центра зональных прогнозов; на это были вполне объективные причины. Как бы то ни было, переход к использованию карт Лондона произойдет не завтра. Наши карты верхних уровней будут еще долго востребованы в национальном масштабе. Кроме того, если карта особых явлений на верхних уровнях будет заменена продукцией Лондона, то, как мы слышали в том же выступлении, нашей задачей остается выпуск карт особых явлений на средних и нижних уровнях. Надо иметь в виду, что список особых явлений на средних уровнях отличается от списка для верхних уровней только наличием зон обледенения и границ слоистых облаков. Поэтому все методики, применяемые для расчета карты особых явлений на верхних уровнях, будут использоваться и для расчета карты средних уровней.

5.  Прогноз особых явлений, которые были только что перечислены, выполняется путем расчета их характеристик по прогностическим полям давления (геопотенциала), температуры, ветра, влажности. Эти поля предвычисляются с помощью численных моделей атмосферы. Оперативные заблаговременности для расчета карт особых явлений – 24 и 36 ч. Используются выходные данные глобальных прогностических моделей: отечественных – спектральной T85L31 и полулагранжевой (ПЛМ), а также зарубежных – Лондона (Эксетера) и Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды.

6.  Работа глобальной прогностической модели состоит в решении уравнений динамики атмосферы на сфере. Региональные модели, которые дают более детальную картину на ограниченной области, работают вместе с глобальными и связаны с ними через граничные условия. Для любой модели огромное значение имеют начальные условия, задающие исходное для прогноза состояние атмосферы. Начальные условия задаются на основе ассимиляции и специальной подготовки данных разных видов наблюдений.

   

7.  Здесь показана глобальная сеть радиозондирования.

8.  Это – сеть наземных и судовых станций.

9.  Здесь показаны буйковые стации на акваториях океанов и морей.

10.  Обратите внимание на самолетные измерения в коде АМДАР.

11.  В анализ включаются также данные о движении облаков, получаемые со спутников.

12.  На основе спутниковых данных восстанавливаются профили метеорологических величин, эта информация также включается в анализ.


Далее остановимся на некоторых элементах карты особых явлений:

13.  Здесь показана карта струйных течений и максимального ветра.

   

Рассчитывается она по данным о ветре на всех уровнях модели путем построения непрерывного профиля ветра с помощью кубических сплайнов и нахождения высоты и значения максимума скорости ветра на этом профиле. Такая методика принята во всем мире. Согласно последним требованиям ВМО-ИКАО, кроме уровня максимального ветра, необходимо указывать уровни изотахи 40 м/с.

14.  Высота тропопаузы

15.  Высота уровня конвекции

16.  Карта зон атмосферных фронтов также рассчитывается по нашей оригинальной методике в оперативном режиме.

17.  В настоящее время у нас нет расчетной методики прогноза турбулентности в ясном небе. На выпускаемых картах даются зоны турбулентности, прогнозируемые синоптическими методами. В настоящее время мы разрабатываем расчетную методику в рамках договора с Метеоагентством Росгидромета.

18.  Объединяя всю информацию, синоптики ЛЗП строят прогностическую карту особых явлений, которая и распространяется по каналам связи.

19.  Все оперативно используемые расчетные методы прошли оперативные испытания и рекомендованы к практическому использованию Центральной методической комиссией. Их точность удовлетворяет требованиям ИКАО и соответствует мировым стандартам.
Надо иметь в виду, что точность прогноза особых явлений, например, струйных течений, определяется – а) точностью расчетного метода и – б) точностью прогностических полей б в данном случае полей ветра, на основе которых выполняется расчет. А точность прогностических полей зависит от качеств численной прогностической модели и от исходных данных. Мы постоянно проводим мониторинг качества прогноза интересующих нас полей по различным – нашим и зарубежным – моделям. Отечественные глобальные модели, оперативно используемые у нас, пока еще отстают от лучших мировых образцов. Однако сейчас в этом направлении ведется большая работа, начато техническое перевооружение Мирового метеорологического центра Москва, составной частью которого является Гидрометцентр. Планируется установка нового мощного суперкомпьютера, что позволит повысит качество численного прогноза.

20.  Каковы основные направления наших работ на ближайшее время? Это, во-первых, сверхкраткосрочный (до 6 ч) прогноз – nowcasting – условий полета на нижних уровнях, с широким использованием спутниковой и радарной информации. Эти работы пока не стоят в плане, но их актуальность очевидна. Далее, в рамках плана НИР Росгидромета в 2005 г. нами начата разработка методики и технологии расчета карты особых явлений на нижних уровнях. В перспективе также разработка технологии расчета карты особых явлений на средних уровнях; эта работа также пока не стоит в плане, но мы к ней готовимся.

21.  Важным направлением работы Отдела является авиационная климатология. В свое время в Отдел была передана группа авиационных климатологов во главе с ныне покойным проф. Маховером из НИИ аэроклиматологии, который был расформирован. Это специалисты наиболее высокой квалификации, с большим опытом составления климатических описаний аэродромов и авиатрасс, климатологической обработки наблюдений и методических консультаций по этим вопросам. Авиаклиматология – большой раздел работ Отдела.

22.  В своей работе по развитию методов и технологий авиационного прогноза мы испытываем значительные трудности. Прежде всего, это отсутствие централизованных баз данных ежечасных наблюдений на аэродромах. Такие базы необходимо создавать, это важнейшее условие развития новых методов прогноза и работ по авиаклиматологии.
Далее, как уже отмечалось, необходимо сделать все от нас зависящее, чтобы над нашей территорией иметь данные АМДАР. Еще одна проблема – развитие радарной сети и соответствующей базы данных, необходимых для развития сверхкраткосрочного прогнозирования. Кроме того, для эффективного использования наблюдений (как наземных, так и самолетных) за особыми явлениями, нам нужны данные реанализа с высоким разрешением, которые имеются в мировых метеорологических центрах. Нужны также глобальные и региональные модели современного уровня. Наконец, у нас не менее остро, чем у выступавших здесь руководителей АМСГ, стоит проблема кадров, ввиду низкого уровня оплаты нашего труда.

23.  Таким образом, Гидрометцентр России, при всей серьезности перечисленных нерешенных проблем, выполняет большой объем научно-методических и оперативных работ по метеорологическому обеспечению авиации. Перспективы наших дальнейших шагов в этом направлении соответствуют вызовам сегодняшнего дня и стоящим перед системой Росгидромета задачам, включая метеообеспечение как гражданской авиации, так и т. наз. малой авиации или авиации общего назначения. Гидрометцентр Росси располагает лучшими в стране информационной базой и компьютерными ресурсами, а также высококвалифицированными специалистами, способными обеспечить разработку и оперативную реализацию современных технологий прогнозирования.


Основные публикации
Борисова В. В., Шакина Н. П., 1989: Использование потенциального вихря для расчета высоты и температуры тропопаузы. Труды Гидрометцентра СССР, вып. 305. с. 98-117.
Иванова А. Р., 1989: Методика расчета карты максимального ветра. Метеорология и гидрология, № 4, с. 59-64.
Скриптунова Е. Н., Шакина Н. П., 1991: Автоматизированный метод прогноза зон активной конвекции. Метеорология и гидрология, № 5, с. 15-19.
Шакина Н. П., 1985: Динамика атмосферных фронтов и циклонов. Л., Гидрометеоиздат, 260 с.
Шакина Н. П., Борисова В. В., 1992: Опыт использования потенциального вихря для расчета карт топографии тропопаузы. Метеорология и гидрология, № 9, с. 57-65.
Шакина Н. П. Иванова А. Р., Скриптунова Е. Н., Борисова В. В., 1993: Новый подход к представлению информации о максимальном ветре на картах струйных течений. Метеорология и гидрология, № 12, с. 40-47.
Шакина Н. П., Калугина Г. Ю., Скриптунова Е. Н., Иванова А. Р., 1998: Субъективный и объективный анализы атмосферных фронтов. 1. Объективные характеристики фронтов, проведенных синоптиками. Метеорология и гидрология, № 7, с. 19-30.
Шакина Н. П., Скриптунова Е. Н., Иванова А. Р., Калугина Г. Ю., 1998: Субъективный и объективный анализы атмосферных фронтов. 2. Объективное выделение зон фронтов. Метеорология и гидрология, № 8, с. 5-15.
Шакина Н. П., Скриптунова Е. Н., Иванова А. Р., 2000: Объективный анализ атмосферных фронтов и оценка его эффективности. Метеорология и гидрология, № 7, с. 5-16.
Шакина Н. П., Скриптунова Е. Н., Иванова А. Р., Беркович Л. В., Ткачева Ю. В., 2000: Диагностические исследования и моделирование процессов циклогенеза, фронтогенеза и погодных условий на различных стадиях развития циклонов. Труды Гидрометцентра России, вып. 335, с. 3-25.
Шакина Н. П., Скриптунова Е. Н., Иванова А. Р., 2001: Расчет факторов динамического вынуждения осадков по данным объективного анализа. Метеорология и гидрология, № 5, с. 22-34.


Контакты
Шакина Наталья Павловна, chakina@mecom.ru, тел. (495) 255-51-01
Иванова Анна Рудольфовна, ivanova@mecom.ru, тел. (495) 255-52-01
Ефремова Любовь Федоровна, тел. (495) 255-22-59


© Методический кабинет Гидрометцентра России