Опыт практического использования прогнозов экстремальной температуры воздуха с заблаговременностью до 3-х суток на основе технологии РЭП по областным центрам территории ответственности Центрально-Черноземного УГМС
Автор – Васильев П.п., Гидрометцентр России
Доклад подготовлен начальником отдела метеорологических прогнозов ГУ «Курский ЦГМС-Р» Черногубовой Ю.Я.

В соответствии с «Планом испытаний на 2006-2007 гг. во всех 7-ми областных центрах территории ответственности Центрально-Черноземного УГМС были проведены испытания метода прогноза экстремальной температуры воздуха на основе технологии РЭП с целью выработки практических рекомендаций для дальнейшего их использования в прогностической деятельности. Предварительно в Курском региональном центре (ЦГМС-Р) были подготовлены таблицы для занесения данных и автоматического расчета показателей успешности прогнозов в редакторе EСXEL и разосланы в областные центры региона.

Прогнозы экстремальной температуры за период с 1 июля 2006 г. по 30 июня 2007 г., составленные схемой РЭП, для Курска оценивались на 1, 2 и 3 сутки, по остальным городам региона– только на 1 сутки.

Оценка прогнозов, рассчитываемых на основе технологии РЭП, осуществлялась в соответствии с рекомендациями «Наставления по краткосрочным прогнозам общего назначения (РД 52.88, 629.2002)» и Методических указаний по проведению оперативных испытаний (РД 52.27.284-91). При этом прогностическое значение температуры принималось за середину интервала и сравнивалось с фактическим значением с допуском 3,5° в ту и другую стороны.

Исследуемый период отличался значительными аномалиями температуры и необычно теплыми периодами с 3-ей декады ноября 2006 года по 2 декаду января 2007 года и в третьей декаде мая 2007 года, наблюдавшимися впервые за весь период наблюдений в Центральном Черноземье.
Наиболее изменчивым температурный режим был в феврале 2007 г., что подтверждается низкой успешностью прогнозов как по схеме РЭП, так и синоптических прогнозов практически по всем городам.

Обобщенные данные и средние показатели успешности прогнозов РЭП и синоптических прогнозов по региону за 12 месяцев представлены на рисунках 1-3.









Результаты сравнения показали следующее:
Показатели успешности методических и синоптических прогнозов экстремальной температуры воздуха практически сравнимы друг с другом, выявив некоторое преимущество прогнозов РЭП лишь в ряде городов региона.
Средняя за год оправдываемость прогнозов минимальной и максимальной температуры на 1-е сутки на основе технологии РЭП оказалась одинаковой и составила по 92%, оправдываемость синоптического прогноза несколько выше – 93 и 92 % соответственно.
При этом средняя оправдываемость прогнозов на основе технологии РЭП по городам Центрально-Черноземного УГМС колеблется: минимальной температуры от 88 до 94%, максимальной от 90 до 94%. Оправдываемость синоптических прогнозов находится в пределах: от 85 до 96% и от 90 до 94% соответственно для минимальной и максимальной температуры.

Преимущество в оправдываемости синоптических прогнозов по сравнению с прогнозами РЭП отмечено по г. Курску. При этом оправдываемость прогнозов минимальной температуры воздуха составила 95% с преимуществом в 1% и оправдываемость прогнозов максимальной температуры 94% с преимуществом 3%. В городах Липецк и Орел оправдываемость прогнозов синоптиков была несколько выше или на уровне методических прогнозов РЭП. В остальных городах оправдываемость прогнозов минимальной температуры немного выше оправдываемости аналогичных прогнозов РЭП, а оправдываемость максимальной температуры на 1% ниже. Самая низкая успешность как прогнозов РЭП, так и синоптических прогнозов, отмечена в Тамбове. При этом синоптический прогноз минимальной и максимальной температуры имел оправдываемость ниже прогнозов РЭП - на 3 и 1% соответственно. Это обусловлено, по-видимому, частыми и значительными междусуточными колебаниями температуры воздуха, резкими изменениями синоптических процессов в исследуемый период, недоучетом климатических, физико-географических особенностей расположения метеостанции.

Средняя за год абсолютная ошибка прогнозов экстремальной температуры воздуха по схеме РЭП и прогнозов синоптиков практически одинакова и составляет 1.5-1.6°С , что находится в пределах допуска при оценке успешности прогнозов.
Анализ значений средней арифметической ошибки показал, что прогностическая минимальная температура чаще занижена как в прогнозах на основе технологии РЭП, так и у синоптиков, максимальная температура в прогнозах РЭП чаще завышена, а у синоптиков – занижена по сравнению с фактическими их значениями.
Средние относительные ошибки сравниваемых прогнозов также близки между собой: 0.66 - у методического прогноза минимальной температуры воздуха, у синоптического прогноза указанная ошибка на 0,02 меньше; относительная ошибка методического прогноза максимальной температуры составила 0,44, а у прогноза синоптика, наоборот, - на 0,02 выше.

Средняя оправдываемость прогнозов РЭП по Курску на 2-е сутки составила 91%, у прогнозов синоптика она оказалась выше – 95%, Оправдываемость методических прогнозов на 3-и сутки равна 89%, оправдываемость синоптических прогнозов - 91%. Значения средней абсолютной ошибки и средней арифметической ошибки находятся в тех же пределах, что и для прогнозов на 1-е сутки.

Во всех ЦГМС был проведен анализ полученных результатов, а также анализ синоптических ситуаций, при которых прогнозы РЭП и синоптиков не оправдывались. В Курском региональном центре материалы были обобщены и сделаны следующие ВЫВОДЫ:
1. Испытания прогнозов экстремальной температуры на основе технологии РЭП в исследуемый период в областных центрах Центрально-Черноземного УГМС показали хорошие результаты. Поэтому указанные прогнозы следует использовать в качестве основных при составлении прогнозов погоды на 1 сутки. Сравнительный анализ прогнозов на 2-е и 3-и сутки проводился только по Курску При этом синоптические прогнозы имели более высокую успешность.
2. Метод РЭП наиболее надежен при стабильных синоптических процессах.
3. В период с июля 2006 года по июнь 2007 года ошибочные прогнозы экстремальной температуры на основе технологии РЭП имели место при следующих синоптических ситуациях: в центральной части антициклона или на оси гребня, на перифериях антициклонов, в зоне влияния циклонов и фронтальных разделов.
4. Ошибочные прогнозы РЭП были связаны, вероятно, с неточным прогнозом количества и времени появления или рассеивания облачности, недоучетом адвективного фактора.
5. Успешность прогнозов экстремальной температуры на основе технологии РЭП и синоптических прогнозов в большей степени зависит от степени оправдываемости прогноза синоптической ситуации в целом, и в частности от прогноза облачности, знака и величины адвективных изменений температуры.
Следует отметить, что явная зависимость ошибочных прогнозов температуры воздуха по схеме РЭП от влияния адвективного фактора не была обнаружена, так как в теплое и холодное время года неоднократно успешно предсказывалась температура при значительной адвекции тепла или холода (до 7-10°) на уровне 1.5 км.
6. Синоптик в своей оперативной практике имеет возможность учесть влияние местных условий на изменение температуры воздуха, ввести соответствующие поправки. Однако иногда накладывается и субъективный фактор, который приводит к ошибочным прогнозам. Наиболее успешные прогнозы синоптиков Курска, Липецка и Орла подтверждают необходимость детального изучения и учета местных особенностей при прогнозировании температуры воздуха.
7. Тамбовскому ЦГМС рекомендовано провести дополнительный анализ низкой оправдываемости синоптических прогнозов. Остальным прогностическим подразделениям - ввести в практику регулярный анализ ошибок синоптических прогнозов по пункту с целью выработки рекомендаций по учету местных особенностей, региональных условий посредством соответствующих поправок.

В заключение следует добавить:
- для повышения оправдываемости прогнозов в Курском ЦГМС мы регулярно проводим разборы не оправдавшихся прогнозов, в том числе прогнозов температуры воздуха при наличии инверсий (приземных, приподнятых) и в других синоптических ситуациях. На основе детального анализа причин возникновения ошибочных прогнозов делаем методические и организационные выводы.
Помимо этого мы вернулись к использованию расчетных методов прогноза температуры воздуха, изложенных в «Руководстве по краткосрочным прогнозам погоды» и имеющихся в арсенале Курского ЦГМС-Р. Выполненный синоптиком расчет помогает ему логически рассуждать и делать правильные выводы при наличии большого количества прогностической информации.
Наш опыт показал, что те прогностические подразделения, которые изучили местные особенности и выполняют дополнительные расчеты, имеют более высокие показатели успешности прогнозов.