Методический кабинет Гидрометцентра России

Некоторые сведения об успешности оперативных и методических прогнозов метеорологических величин в 2007 г.

В процессе организации совещания – семинара были высказаны пожелания участников получить информацию об итогах оперативной деятельности ЦГМС в 2007г., а также сведения об успешности методических прогнозов, выпускаемых оперативными технологиями ГУ «Гидрометцентр России».

В таблице 1 приведены характеристики успешности краткосрочных прогнозов T_min и T_max по центрам субъектов Российской Федерации за период январь-декабрь 2007 г., составленных в ЦГМС, ЦГМС-Р и присылаемых в Гидрометцентр России в коде КП-68. Для сравнения в таблице помещены сведения об успешности аналогичных методических прогнозов экстремальной температуры, предвычисленных на основе технологии расчета элементов погоды (РЭП, автор П.П. Васильев). Оценка синоптических и методических прогнозов производится с помощью автоматизированной технологии, функционирующей в Гидрометцентре России.

Из данных таблицы 1 видно, что сравниваемые синоптические и методические прогнозы минимальной температуры воздуха на первые сутки имеют одинаковую успешность. Методические прогнозы максимальной температуры на первые сутки, а также методические прогнозы минимальной и максимальной температуры на вторые и третьи сутки имели некоторое преимущество перед синоптическими прогнозами.

В таблицах 2 3 4 приведены средние характеристики успешности синоптических прогнозов минимальной и максимальной температуры воздуха на первые, вторые и третьи сутки по административным центрам субъектов Федерации Центрального Федерального округа за период январь-декабрь 2007 г. Эти прогнозы составлялись в ЦГМС Центрального и Центрально-Черноземного УГМС. и передавались в коде КП-68. В таблицах помещены также характеристики успешности аналогичных методических прогнозов Гидрометцентра России, составленных на основе технологии РЭП.

Приведенные данные показывают, что успешность методических прогнозов экстремальной температуры воздуха по административным центрам субъектов Федерации Центрального Федерального округа на основе технологии РЭП в большинстве случаев была сопоставима или имела небольшое преимущество перед успешностью синоптических прогнозов.

Среди синоптических прогнозов минимальной температуры на первые сутки преимущества в успешности были отмечены у Гидрометбюро Москвы и Московской области и у ЦГМС Твери, Калуги, Липецка, Белгорода и Воронежа.
Среди прогнозов максимальной температуры на первые сутки преимущества в успешности имели синоптики Липецка, Курска, Белгорода, Воронежа и Гидрометбюро Москвы и Московской области.
Прогнозы на вторые и третьи сутки составляют и присылают в коде КП-68 все ЦГМС Центрально-Черноземного УГМС и ЦГМС Смоленска, Ярославля Центрального УГМС. Более высокие характеристики успешности прогнозов экстремальной температуры воздуха на вторые и третьи сутки по сравнению с аналогичными методическими прогнозами имели синоптики ЦГМС-Р Курска, ЦГМС Липецка, Белгорода, Воронежа, Орла и Тамбова.

В целом по результатам сравнения краткосрочных синоптических и методических прогнозов экстремальной температуры воздуха можно заключить, что к указанным методическим прогнозам можно относиться с большой степенью доверия.
Тем не менее необходимо регулярно проводить анализ ошибочных прогнозов с целью выработки практических рекомендаций по учету возможного влияния местных региональных особенностей и вероятного присутствия ошибок в используемых модельных гидродинамических прогнозах полей метеорологических величин. В качестве примера следует отметить работу, выполненную в Центрально-Черноземном УГМС.

На рисунках 1-5 приведены графики, характеризующие пять различных показателей успешности прогнозов факта наличия/отсутствия осадков на территории Центрального Федерального округа за декабрь 2007 г, рассчитанных 12-ю отечественными и зарубежными моделями, а также с использованием многомодельного ансамбля.

На рисунках даны условные обозначения моделей -

1. Глобальные модели:
Exet - (в г. Exeter находится Метеоцентр Великобритании - UKMO),
N618 - (США, по исходному сроку 18 ч ВСВ),
Offe - (в г. Offenbach находится Метеоцентр ФРГ - DVD),
T85L31 - (спектральная модель Гидрометцентра России),
PLAV – полулагранжева с постоянным разрешением (Гидрометцентр России, автор М. А. Толстых),
NCEF - (США, по исходному сроку 00ч ВСВ).

2. Региональные модели:
REGION - (Гидрометцентр России, автор В. М. Лосев),
PLAV2 – полулагранжева с переменным разрешением (Гидрометцентр России, автор М. А. Толстых).

3. Мезомасштабные модели:
ММ5К - (США, адаптация Московского Гидрометбюро, отв. Г. Ю. Калугина),
ММ5 - (США, адаптация Гидрометцентра России, отв. К. Г. Рубинштейн),
WRFZ - (США, адаптация Гидрометцентра России, отв. Р. Б. Зарипов),
ETA-model - (США, адаптация Гидрометцентра России , отв. И. В. Тросников),
anEN – прогноз на основе ансамбля из двух моделей (Exet+ N618).

Прежде чем анализировать показатели успешности прогнозов осадков в декабре 2007 г. следует отметить, что в этом месяце на Европейской территории России осадки выпали значительно реже обычного, т.е. распределение их не было нормированным.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Как видно из рисунка 1, предупрежденность случаев с осадками у ведущих зарубежных центров была очень высокая (94, 92 и 85 %), в то время как оправдываемость прогнозов с осадками (рисунок 2) - 44, 46 и 53 %, т.е эти модели способны давать от 30 до 50% «ложных тревог» выпадения осадков. Соотношение оправдываемости прогнозов без осадков и предупрежденности случаев без осадков представляет обратную картину. Вследствие чего общая оправдываемость прогнозов (рисунок 3) составляет 58, 62 и 71%.

Отечественные модели имели общую оправдываемость прогнозов 77-78%. При этом предупрежденность случаев с осадками находилась в пределах от 60 до 75%, а оправдываемость прогнозов с осадками 68 - 77%. Прогнозы отсутствия осадков имели опрадываемость от 76 до 84%, а предупреждено отсутствие осадков модельными прогнозами в 64 - 94% случаев. Эти данные свидетельствуют о том, что при не значительном преимуществе в общей оправдываемости прогнозов отечественные модели дают существенно меньше «ложных тревог» и не много «пропусков цели».

Рассматривая в целом успешность прогнозов факта выпадения осадков, при ненормированном распределении осадков в этом месяце следует отдать предпочтение критерию надежности Н.А. Багрова (рисунок 5). На рисунке видно, что в декабре 2007г. отечественные модели имели практическую значимость (HSS равен или более 0,3) и преимущество в успешности перед прогнозами зарубежных центров составляет 0,1 – 0,2.

Опыт сравнительной оценки качества прогнозов осадков отечественных и зарубежных моделей показывает, что она не дают однозначного и полного преимущества той или иной модели. Поэтому при практическом использовании выходной продукции моделей очень важно знать характерные особенности каждой модели при различных заблаговременностях прогнозов и различных синоптических процессах. Такие особенности поможет выявить постоянный мониторинг качества прогнозов и детальный анализ всех показателей успешности прогнозов.

Ниже приведены характеристики качества прогнозов давления на уровне моря заблаговременностью 24 и 36 ч, рассчитанных 12-ю отечественными и зарубежными гидродинамическими моделями атмосферы за период с 1 июня по 15 сентября 2007 г. и оцененных по Европейской территории России. В таблицах 5 и 6 использованы следующие обозначения:
BIAS - средняя арифметическая (систематическая) ошибка, мб,
RMS – средняя квадратическая ошибка, мб,
ABS - средняя абсолютная ошибка, мб,
OTNO – средняя относительная ошибка,
%>3 – обеспеченность ошибки величиной более 3 мб,
N – количество оцененных прогнозов.

Таблица 5

Европейская территория России.
Оценка прогнозов давления на уровне моря (P_o) на 24 ч
в период с 1 июня по 15 сентября 2007 г.

Таблица 6

Европейская территория России.
Оценка прогнозов давления на уровне моря (P_o) на 36 ч
в период с 1 июня по 15 сентября 2007 г.

Из данных таблиц 5 и 6 видно, что прогнозы давления на уровне моря на основе региональной 30-уровенной модели циркуляции атмосферы с горизонтальным разрешением 50 км (Гидрометцентр России, автор В.М. Лосев) имеют ошибки, сопоставимые с ошибками аналогичных прогнозов ведущих зарубежных метеорологических центров. Она вполне успешно отражает ожидаемые синоптические процессы.