Метод прогноза средней за декаду температуры воздуха и ее аномалии по территории России с нулевой заблаговременностью


Описание метода

Метод прогноза средней за декаду температуры воздуха и ее аномалии по территории России с нулевой заблаговременностью основан на реализации программно-технологического комплекса адаптивной статистической модели среднесрочного прогноза и использует статистическую интерпретацию результатов интегрирования гидродинамических моделей атмосферы.

В ГУ «Гидрометцентр России» функционирует оперативная технология составления краткосрочного и среднесрочного прогноза температуры воздуха (технология РЭП – расчет элементов погоды, автор П.П. Васильев). Указанная технология наряду с другими методами реализует метод прогноза средней декадной температуры воздуха и ее аномалии по территории России с нулевой заблаговременностью.

Метод прогноза средней за декаду температуры воздуха и ее аномалии по территории России с нулевой заблаговременностью основан на методе статистической интерпретации результатов интегрирования гидродинамических моделей атмосферы (ECMWF, UKMO). Программная реализация методологии построения численных статистических моделей для прогноза элементов погоды с использованием таких алгоритмов, как метод дискриминантного анализа, пошаговые регрессионные алгоритмы с динамическим отбором предикторов на каждом этапе; алгоритм усвоения, контроля и восстановления данных (уровня 2) для сбора и архивации их в среднесрочной проблемно-орентированной базе данных (СПОБД), необходимой при численной интерпретации. Следует отметить, что:
- изучение климатического режима и пространственно-временной структуры основных метеорологических элементов (температуры и др.) позволило корректно осуществлять построение вышеперечисленных алгоритмов;
- численная адаптивная статистическая модель строится заново для каждой географической точки, для каждой даты и заблаговременности прогноза, и использует синхронные прогностические связи;
- методика прогноза дополнительно к детализированному по дням прогнозу температуры воздуха на 7 суток включает самостоятельную (также полностью адаптивную) статистическую модель, в потенциальные предикторы которой входят величины, связанные с перестройкой (тенденциями изменения) высотного поля геопотенциала (характеризующего условия формирования и перемещения воздушных масс), осредненные по площади окружающего пространства в точку прогноза;
- технология предусматривает возможность формирования выпускаемой продукции различными алгоритмами (для отдельных пунктов, для территории субъектов Российской Федерации).

Рассматриваемая методика прогноза в рамках технологии РЭП является единственной автоматизированной прогностической технологией в ГУ «Гидрометцентр России», выпускающей оперативные прогнозы декадной температуры и ее аномалии, по территории всех Федеральных округов России,с нулевой заблаговременностью.


Результаты испытаний

Оперативные испытания метода прогноза средней за декаду температуры воздуха и ее аномалии по территории России с нулевой заблаговременностью проводились в ГУ «Гидрометцентр России» в период с июля 2007 г. по июнь 2008 г. В период испытаний выполнена оценка декадных прогнозов температуры воздуха и ее аномалий по 326 станциям Российской Федерации для 36 календарных и 252 скользящих декад.

Оценка успешности прогнозов декадной температуры и ее аномалии за период испытания осуществлялась путем сравнения их с тривиальными (климатическими) прогнозами. Полученные результаты приведены на рисунках 1–7.

Результаты показали следующее:
- в среднем по всем календарным и скользящим декадам абсолютные ошибки прогнозов средней декадной температуры и ее аномалий dT не превышали 2,0°С и находились в пределах от 0,8 до 1,9°С во все месяцы года, за исключением зимнего периода и марта 2008 г., когда абсолютная ошибка аномалии dT составляла от 2,0оС до 2,9°С как для календарных декад, так и для скользящих декад;
- оправдываемость прогнозов средней декадной температуры воздуха по Наставлению при этом была выше 80 % (80-99 %), за исключением вторых декад декабря 2007 г. и марта 2008 г., когда она не составляла 73 %;
- показатель аналогичности p, характеризующий меру совпадения изменений прогнозируемой и фактической температуры воздуха (и ее аномалии) по знаку, для рассматриваемого метода был выше 0,4 с преобладанием значений более 0,6, что как правило превышало значения p инерционных прогнозов, более чем в 1,5-2 раза;
- cравнение характеристик успешности методических и инерционных прогнозов показало заметное преимущество методического прогноза над инерционным по всем значениям оценок прогнозов. Оправдываемость по Наставлению (Рн%) у инерционных прогнозов как правило была ниже 60-70%, Исключение составили первая декада октября и вторая декада декабря 2007 г., когда Рн инерционных и методических прогнозов различалась всего на 3-4 %.

В целом результаты выполненного сравнения показали преимущество методических прогнозов над климатическими и инерционными декадными прогнозами температуры воздуха.


Рекомендации о внедрении

Центральная методическая комиссия по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам (ЦМКП) Росгидромета в своем решении от 24 октября 2008 г. отметила, что функционирующая в ГУ «Гидрометцентр России» оперативная технология составления краткосрочного и среднесрочного прогноза температуры воздуха (технология РЭП – расчет элементов погоды) позволяет реализовать метод прогноза средней декадной температуры воздуха и ее аномалии с нулевой заблаговременностью по территории России с высоким качеством.

ЦМКП рекомендовала ГУ «Гидрометцентр России» внедрение метода прогноза декадной приземной температуры воздуха и ее аномалии с нулевой заблаговременностью на основе автоматизированной технологии РЭП в оперативную практику в качестве основного метода прогноза по территории Российской Федерации.

ЦМКП рекомендовала прогностическим подразделениям УГМС использование декадных прогнозов температуры воздуха и ее аномалии, выпускаемые на основе данной технологии, в оперативной практике.


Автор

П.П. Васильев
ГУ «Гидрометцентр России
Отдел среднесрочных прогнозов погоды
E-mail: vasilev@mecom.ru
Тел.: 8 (499) 252-23-69