Метод прогноза видимости в снежной мгле и метели в условиях Арктики

На АМСГ Ямбург Северного УГМС выполнено исследование физических и синоптических условий формирования и эволюции снежной мглы в Ямало-Гыданском географическом регионе, изучена структура приземного слоя воздуха. Впервые в отечественной метеорологии показано, что снежная мгла формируется в результате перемешивания теплого и холодного достаточно влажного воздуха в инверсионном слое при усилении ветра. В результате получены два расчетных метода прогноза видимости в снежной мгле и метели в условиях Арктики (автор Н.И. Колпинов). Один из них (эмпирический) предназначен для основного прогноза и другой (расчетный) для его уточнения с заблаговременностью 2 ч. Методы основаны на совместном использовании схем синоптических процессов и оперативной метеорологической информации о скорости ветра, температуре воздуха, температуре точки росы у поверхности Земли.

Для прогноза основным методом применяются эмпирические графики (рис.1). Этот метод прогнозирует видимость по двум предикторам: скорости ветра и температуре воздуха у поверхности Земли. Метод используется при наличии приземной инверсии. Он прост для применения. С его помощью можно прогнозировать быстрые изменения видимости по изменению скорости ветра и температуры, метод также позволяет прогнозировать видимость в метелях. В качестве исходных синоптических материалов при составлении методического краткосрочного авиационного прогноза погоды используются прогностические карты приземного поля давления, кольцевые синоптические карты и карты барической топографии (АТ-850, 700, 500 гПа), а также данные погоды метеорологических станций штормового кольца. Для расчета видимости исходные значения скорости ветра и температуры воздуха интерполируются по синоптическим картам с учетом поля давления и положения атмосферных фронтов.



Расчетный (уточняющий) метод видимость в снежной мгле , метелях и морозных дымках (рис.2) прогнозирует по трем предикторам: скорости ветра, температуре воздуха, дефициту температуры точки росы. Получение исходных данных дефицита температуры точки росы на основе интерполяции по данным кольцевой карты погоды затруднено и во многом зависит от качества метеорологических наблюдений и количества нанесенных станций, поскольку требует определения дефицита с точностью до десятых долей °С. Но в реальных условиях изменения видимости происходят несколько позже по времени, чем изменения скорости ветра, температуры воздуха, дефицита точки росы (предикторов), поэтому метод используется для составления двухчасовых прогнозов видимости по фактически измеряемым в данном пункте исходным значениям.Достоинством метода является возможность его применения в условиях недостатка информации.



На основе метода автором совместно с синоптиком АМСГ Ямбург В.А. Колпиновой разработана прикладная программа Arctic Forecast для расчета видимости в снежной мгле и метели в целях составления оперативных прогнозов погоды для авиации и других отраслей экономики, реализованная на ПЭВМ в среде Windows.

Результаты испытаний метода
Испытания метода прогноза видимости в снежной мгле и метели проводились в период с января по декабрь 2001 г. Прогнозы видимости оценивались согласно требованиям ИКАО: допуск ± 200 м при видимости до 700 м и допуск ± 30% от спрогнозированного значения при видимости от 700 м до 10 км. Методические прогнозы видимости в снежной мгле по аэродромам Ямбург и Мыс Каменный имели оправдываемость от 74% до 90%. При этом на АМСГ Ямбург оправдываемость основного варианта метода составила 84% и уточняющего – 90%. На АМСГ Мыс Каменный общая оправдываемость прогнозов по указанным вариантам 88%. В таблице приведены статистические характеристики качества прогнозов видимости в снежной мгле на АМСГ Ямбург.

Статистическая характеристика успешностипрогнозов Основной метод Уточняющий метод
Средняя абсолютная ошибка 480 м 270 м
Средняя квадратическая ошибка 610 м 380 м
Средняя систематическая ошибка -200 м -140 м

Испытания показали высокую эффективность метода прогноза видимости в снежной мгле в арктических районах. Метод успешно работает в условиях редкой сети метеорологических станций. Он прост в использовании как в графическом, так и в автоматизированном на ПЭВМ видах и позволяет прогнозировать явления на любой срок до 9 ч. Расчет видимости на ПЭВМ с учетом определения исходных данных занимает по продолжительности от 1 до 4 мин.

Уточняющий метод в автоматизированном варианте целесообразно применять для диагноза условий погоды и составления двухчасовых прогнозов видимости для посадки воздушных судов в синоптических ситуация при наличии гребня высокого давления, передней части циклона и при прохождении атмосферных фронтов. Метод не рекомендуется применять при температуре воздуха у поверхности Земли ниже минус 30° С, в виду того, что при данной температуре значительно возрастают погрешности измерения дефицита температуры точки росы. Метод целесообразно использовать при наличии приземной температурной инверсии.

Рекомендации о внедрении
В соответствии с результатами проведенных испытаний, а также учитывая отсутствие других методов прогноза видимости в снежной мгле, Техсовет Северного УГМС 26 марта 2002 г. рекомендовал внедрить метод в оперативную работу АМСГ Ямбург и Мыс Каменный в качестве основного.

Публикации
1. Колпинов Н.И. Снежная мгла и возможности ее прогнозирования в Ямало-Гыданском регионе // Метеорология и гидрология. – 1998. - № 6.- С. 29-34.
2. Колпинов Н.И. К вопросу о механизме образования снежной мглы.// Метеорология и гидрология.- 1998.- № 7. – С. 51-59.
3. А.И. Усова, Н.И. Колпинов. О РЕЗУЛЬТАТАХ ИСПЫТАНИЯ МЕТОДА ПРОГНОЗА ВИДИМОСТИ В СНЕЖНОЙ МГЛЕ И МЕТЕЛИ В УСЛОВИЯХ АРКТИКИ В СЕВЕРНОМ УГМС. Информационный сборник № 30. Результаты испытания новых и усовершенствованных моделей и методов гидрометеорологических прогнозов, Санкт-Петербург, Гидрометеоиздат, 2003 г.

Контакты
Северное УГМС, АМСГ Ямбург, Н.И. Колпинов
E-mail: gidromet@arx.ru


© Методический кабинет Гидрометцентра России