Результаты испытаний метода прогноза теплообеспеченности вегетационного периода по территории Свердловской области

В 2009-2011 гг. в отделе агрометпрогнозов и агрометеорологии ФГБУ «Свердловский ЦГМС-Р» проводились испытания метода долгосрочного прогноза теплообеспеченности вегетационного периода по территории Свердловской области, разработанного в ФГБУ «ВНИИСХМ», автор Лебедева В.М.

Предлагаемая для испытания методика долгосрочного прогноза теплообеспеченности вегетационного периода разработана на основе синоптико-статистического подхода, достоинством которого является большая заблаговременность прогноза. Прогноз составляется 15 марта текущего года. Синоптико-статистический подход к прогнозированию теплообеспеченности вегетационного периода предполагает наличие длиннопериодных связей в циркуляции атмосферы всего Северного полушария. При этом важную роль играет гидросфера Земли, которая, взаимодействуя с атмосферой, аккумулирует и перераспределяет энергию между отдельными районами земного шара. Связь между состоянием атмосферы (гидросферы) и погодой в том или ином районе земного шара может прослеживаться в течение сезонов и иметь глобальные масштабы.

Разработка метода прогноза теплообеспеченности по территории Свердловской области проводилась с учетом потребностей сельскохозяйственных производителей в прогнозах на уровне административных районов и отдельных пунктов. Свердловская область относится к зоне рискованного земледелия, территория области, в основном, хорошо обеспечена осадками, лимитирующим фактором для возделывания культур является тепло.

В качестве исходных данных для каждой из одиннадцати станций Свердловской области за период с 1968 по 2007 гг. были рассчитаны отклонения сумм температуры воздуха выше 10°С от среднего многолетнего значения. Поле отклонений сумм температуры воздуха выше 10°С было разложено по естественным ортогональным функциям:

где

Первые два коэффициента разложения используются в качестве предиктантов в предлагаемом методе прогноза теплообеспеченности (93% суммарной дисперсии поля).

В качестве потенциальных предикторов используются средние месячные значения геопотенциала на уровне 500 гПа и температуры поверхности воды Атлантического океана с июня года, предшествующего году прогноза, по февраль прогнозируемого года (таблица 1).

На рисунке представлена блок-схема прогноза теплообеспеченности по 11 станциям Свердловской области.

При выборе потенциальных предикторов для долгосрочного прогноза теплообеспеченности вегетационного периода учитываются современные представления о факторах, влияющих на формирование циркуляции атмосферы в этот период, а также реальная возможность получения значений параметров циркуляции в оперативном режиме к моменту составления прогноза (прогноз составляется в середине марта). Для всех потенциальных предикторов проводился анализ устойчивости асинхронных корреляционных связей с предиктантами (первыми двумя коэффициентами разложения поля отклонений сумм температуры выше 10°С по 11 станциям Свердловской области).

Для прогнозируемого от рассчитанных первому и второму коэффициентам разложения переходим к прогнозируемым отклонениям от тренда для каждой из 11 станций.

Для перехода к прогнозируемым суммам температур выше 10°С необходимо для каждой станции сложить рассчитанное отклонение и среднее многолетнее значение суммы температур выше 10cС. Испытание нового метода проводилось на материале 2009, 2010 и 2011 гг. Вегетационный период в эти годы характеризовался хорошей обеспеченностью теплом. Сумма положительных температур за 10° период в 2009 году по Свердловской области составила 1950-2260° (на 200-390° больше нормы), в 2010 году – 1960-2540° (на 250-420° больше нормы), в 2011 году – 1806-2222° (на 110-260° больше нормы).

Оправдываемость рассматриваемой методики оценивалась по относительной ошибке согласно «Инструкции по оценке оправдываемости агрометеорологических прогнозов». Оправдываемость прогнозов за годы производственных испытаний составила 79-99,9%, относительная ошибка 0,1-21% (таблица 2). Оценка качества испытываемой методики проводилась и в соответствии с требованиями РД 52.27.284-91 (по проведению производственных испытаний новых и усовершенствованных методов гидрометеорологических прогнозов), результаты которой представлены в таблицах 3-5.

Таким образом, за весь период испытаний, включая и авторские (с 2002 по 2011 год), из 10 составленных для каждой станции прогнозов, оправдалось от 7 до 9 прогнозов (таблица 3). Оправдываемость испытываемого метода составила 80-90% (по Нижнему Тагилу 70%), инерционного прогноза 50-80%, климатологического 40-90% (таблица 4). Ошибка новой методики по всем 11 станциям Свердловской области за период испытаний (2002-2011 гг.) составила 1,9-5,7%, что меньше ошибок (3,0-8,4%) инерционного и климатологического прогнозов (таблица 5).

Учитывая достаточно высокие результаты испытания нового метода, его достаточную заблаговременность (прогноз составляется 15 марта) и автоматизацию расчетов на ПК Технический совет Департамента Росгидромета по УФО на заседании от 27.03.2012 г. рекомендовал метод долгосрочного прогноза теплообеспеченности вегетационного периода по территории Свердловской области использовать в качестве консультативного при составлении докладов и справок для обслуживания сельского хозяйства.


Отчет составлен агрометеорологом отдела АМП и А
ФГБУ «Свердловский ЦГМС-Р»
Черкашенко Н.М.


© Методический кабинет Гидрометцентра России