Методы и оперативная технология прогноза элементов локальной погоды на срок
до 5 суток с детализацией по дням для станций Дальневосточного региона России

В отделе метеорологических исследований и прогнозов Дальневосточного научно-исследовательского центра – ДВНИГМИ были разработаны методы и создана оперативная технология прогноза экстремальной и среднесуточной температуры воздуха у поверхности Земли, скорости и направления приземного ветра, наличия и количества осадков на 5 сут (с детализацией по дням) для станций Амурской области и Хабаровского края. В ее основе – статистической интерпретации гидродинамического прогноза полей приземного давления (Р₀), температуры воздуха на уровне 850 гПа (Т₈₅₀) и геопотенциала изобарической поверхности 500 гПа (Н₅₀₀) [1, 2]. Перечень исходных данных (Р₀, Т₈₅₀, Н₅₀₀) был обусловлен той информацией, которая поступала в оперативном режиме из прогностического центра ЕЦСПП в коде GRID в УГМС Дальневосточного региона.

Методология расчета прогнозов в рассматриваемой технологии представляет собой автоматизированную систему построения статистических моделей, ориентированных на физико-географические условия Дальнего Востока России. Результатом работы системы являются адаптивные статистические модели с уравнениями регрессии, имеющими свои наборы и количество предикторов для каждой станции, типа ситуации, даты и заблаговременности прогноза. Расчет элементов погоды осуществляется в концепции идеального прогноза.

Оперативная технология прогноза реализована как отдельное программное средство для ПЭВМ с подключением к метеорологической базе данных ЛАССО комплекса ГИС-Метео. Эта технология получила условное название STATMOD [3].

Для работы методов, реализованных в указанной технологии, необходимо заполнить информационные файлы (архивы предикторов и предиктантов) соответствующей исторической информацией:
–  ежедневными данными наблюдений по элементам погоды;
–  ежедневными данными значений основных предикторов (Р₀, Т₈₅₀, Н₅₀₀, f₅₀₀, dd₅₀₀).

Дальневосточное и Якутское УГМС подготовили архивы исторических данных в полном объеме (предикторы и предиктанты). Забайкальское и Приморское УГМС – только архивы предиктантов.


Результаты оперативных испытаний
Оперативные испытания методов и технологии прогноза перечисленных элементов погоды на станциях Амурской области и Хабаровского края проводились в 1994-1996 гг. Методы рекомендованы к использованию в оперативной практике Техническим советом Дальневосточного УГМС.

Авторские и оперативно-производственные испытания методов и технологии STATMOD в части прогноза экстремальной температуры воздуха у поверхности Земли проводились в 2003–2004 гг. в четырех УГМС Дальневосточного региона (Дальневосточ-ном, Забайкальском, Приморском &3150; на Re-анализах США, в Якутском УГМС – на фактических данных наблюдений).

В процессе испытаний решались две основные задачи:
–  оценить прогностические возможности технологии STATMOD для пунктов, расположенных в различных климатических зонах;
–  оценить возможность использования полей Re-анализов США в технологии STATMOD для формирования архивов потенциальных предикторов.

Общее представление о состоянии обеспеченности прогнозов t_экстр в различных климатических зонах Дальневосточного региона дают таблицы осредненных по территории значений оправдываемости методического прогноза (Р_м) и характеристики степени успешности методического прогноза в сравнении с инерционным прогнозом (Н) для всех сезонов и за год в целом, представленные ниже.

Осредненная по территории обеспеченность прогнозов суточных экстремумов температуры воздуха у поверхности Земли в 3-градусном интервале по технологии STATMOD (Р_м,%)

Предиктант	tmin					tmax
Период	Зима	Весна	Лето	Осень	Год	Зима	Весна	Лето	Осень	Год
Якутия	67	67	83	70	72	79	88	88	71	82
Забайкалье	63	71	84	71	72	81	83	85	80	82
Хабаровкий край, Амурская область	70	78	89	77	79	88	83	86	77	83
Приморье	70	84	95	79	82	90	77	88	78	83
В целом по ДВ региону	68	75	88	74	76	84	83	87	76	82

Осредненная по территории обслуживания УГМС степень успешности прогнозов Н

Предиктант	tmin					tmax
Период	Зима	Весна	Лето	Осень	Год	Зима	Весна	Лето	Осень	Год
Якутия	30	25	39	30	30	60	69	71	31	60
Забайкалье	20	24	33	28	24	58	55	38	47	50
Хабаровский край, Амурская область.	25	35	48	41	38	57	29	48	18	39
Приморье	27	36	50	38	36	70	36	52	27	45
В целом по ДВ региону	25	30	42	34	32	61	47	52	31	48

В целом испытания показали следующее:
–  технология прогнозирования проста и удобна для эксплуатации в оперативной практике прогностических подразделений УГМС;
–  качество прогнозов в различные сезоны года, для различных климати-ческих зон и физико-географических условий расположения пунктов оказалось неоднородным;
–  наиболее низкое качество прогнозов было отмечено зимой в континентальной части региона, особенно в Республике Саха-Якутия (в Верхоянске и Оймяконе оправдываемость прогнозов оказалась в интервале 34-76%);
–  наиболее высокое качество прогнозов наблюдалось в теплый период года в юго-восточной части региона (оправдываемость прогнозов от 70 до 98%).


Рекомендации о внедрении методов и технологии
Центральная методическая комиссия по гидрометеорологическим и гелиогеофизи-ческим прогнозам Росгидромета (ЦМКП) на заседании 31.08.2005 г., рассмотрев резуль-таты испытаний, отметила, что указанная технология реализована в форме отдельного программного средства для ПК и является на сегодняшний день технологией средне-срочного прогноза элементов погоды в пунктах, наиболее полно покрывающих большую часть территории Дальневосточного региона России.

Комиссия рекомендовала Забайкальскому, Приморскому и Дальневосточному УГМС использовать в оперативной практике технологию и метод прогноза экстремальной температуры воздуха с заблаговременностью до пяти суток в качестве вспомогательного.

ДВНИГМИ предложено продолжить работу по дальнейшему развитию, расшире-нию и совершенствованию методов прогноза элементов локальной погоды на средние сроки для пунктов Дальневосточного региона на основе статистической интер-претации прогностической продукции гидродинамических моделей атмосферы.


Функциональное назначение программного комплекса STATMOD
Программный комплекс STATMOD предназначен для расчета значений элементов локальной погоды, то есть погоды в заданном пункте прогноза.
Рассчитываемые элементы:
–  экстремальные и среднесуточные температуры воздуха у поверхности Земли,
–  скорость и направление приземного ветра,
–  факт и количество осадков.

В комплексе предусмотрен расчет прогностических значений перечисленных элементов на 5 дней вперед от даты расчета с детализацией по суткам (характеристики ветра, среднесуточные значения температуры воздуха, суточные суммы осадков) и по полусуткам (экстремальная температура воздуха; полусуточные суммы осадков – ночные, дневные).

Примеры выходной продукция технологии STATMOD
   Прогноз экстремальных и среднесуточных температур воздуха у поверхности Земли .txt
   Прогноз скорости и направления приземного ветра .txt
   Прогноз факта и количества осадков .txt
   (отсутствие осадков кодируется значением «-1»)

Расчет производится по прогностическим полям приземного давления, температуры воздуха на уровне 850 гПа, геопотенциала поверхности 500 гПа, являющимся прогно-стической продукцией гидродинамических моделей атмосферы (ГДМА).

Программное средство содержит технологию записи прогностических и фактических значений прогнозируемых элементов погоды в годовые циклические архивы, снаб-женную средствами считывания и представления этой информации по запросу, а так же программами расчета оценок качества прогнозов согласно Наставлениям по службе прогнозов Росгидромета.


Область применения
Программный комплекс STATMOD предназначен для использования в прогностических организациях Росгидромета для производства среднесрочных прогнозов погоды общего назначения по пунктам зоны обслуживания.

Комплекс может применяться и другими организациями, имеющими доступ к оперативной информации Росгидромета о текущей погоде и прогностической продукции ГДМА какого–либо метеорологического центра в цифровом виде.


Контакты
Вербицкая Евгения Митрофановна – зав. отделом гидрометеорологических исследований и прогнозов (ОГМИП ДВНИГМИ), кандидат географических наук
Россия, 680673, Хабаровск, Ленина, 18
Тел: (4212) 29-41-52, 74-22-57
Факс: (4212) 23-37-52
E-mail: werba@mail.kht.ru