Методический кабинет Гидрометцентра России

Результаты испытания метода прогноза максимальных уровней воды на реках Якутии
заблаговременностью от 15 до 40 суток в период весеннего половодья за 2004-2006 гг.

На основе методов комплексного сравнительно-географического и статистического анализа с учетом спутниковой информации о заснеженности территории в ДВНИГМИ (автор Т. И. Москвич) разработан метод дешифрирования снежного покрова по космическим данным, включающим определение границ залегания снега, его площади, средней высоты снеговой линии, а также площади одновременного снеготаяния на водосборе.
Метод использован для получения новых предикторов максимальных уровней воды весеннего половодья на реках бассейна Лены.
Метод разработан с применением программного средства «IVIEW».
Применим в том числе для условий недостаточности данных наземных наблюдений за снежным покровом.
Заблаговременность прогноза 15-40 суток.

Испытание метода прогноза максимального уровней половодья на реках Алдан и Мая с заблаговременностью от 15 до 40 суток проведено в Якутском ЦГМС – Р (исполнители А. Н. Аржаков, К. И. Кусатов) по материалам 2004-2006 гг. для семи пунктов (п.) на реках Алдан, Амга, Мая, Учур и Тимптон.

За испытуемый период составлено 60 прогнозов. Оценка прогнозов велась в соответствии с Методическими указаниями [1].

Испытания проводились с помощью программного средства «Регрессия», разработанного для построения уравнения регрессии и выбора значимых предикторов.
В таблицах 1-20 представлены оценки прогнозов максимальных уровней воды за 2004-2006 гг. на реках Якутии в мае, июне и за половодье.

Прогнозы максимальных уровней воды р. Амга у с. Амга
Прогнозы максимальных уровней воды р. Амга у с. Амга в мае рассчитывались по уравнению:

у(х) = 381,124 + 3,62х₁ + 4,56х₂ - 2,157х₃ + 2,968х₄
где
х₁ - максимальные снегозапасы;
х₂ - величина остаточных снегозапасов;
х₃ - сумма осадков с 1 октября по 31 марта;
х₄ - сумма положительных температур с 1 октября по 9 мая.

Таблица 1. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в мае

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 817 874 752

Прогноз уровня 582 918 731

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического 235 -44 21

Оправдываемость прогнозов (%) 0 100 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 66,7%.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Амга у с. Амга в июне рассчитывались по уравнению:

у(х) = 470,656 + 3,342х₁ - 2,167х₂
где
х₁ - величина остаточных снегозапасов;
х₂ - сумма положительных температур с 1 октября по 9 мая.

Таблица 2. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в июне

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 427 279 371

Прогноз уровня 454 292 494

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического -27 -13 -123

Оправдываемость прогнозов (%) 100 100 0

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 66,7 %.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Амга у с. Амга за половодье рассчитывались по уравнению:
у(х) = 203,352 + 6,919х₁ + 3,422х₂
где
х₁ - величина остаточных снегозапасов;
х₂ - сумма положительных температур с 1 октября по 20 мая.

Прогнозы максимальных уровней воды р. Алдан у с. Томмот
Прогнозы максимальных уровней воды р. Алдан у с. Томмот в мае рассчитывались по уравнению:

у(х)=550,706 + 1,23х₁ - 5,158х₂ - 0,531х₃
где
х₁ - сумма осадков с 1 октября по 30 апреля;
х₂ - сумма положительных температур с 1 октября по 29 апреля;
х₃ - величина остаточных снегозапасов.

Таблица 3. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в мае

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 591 591 786

Прогноз уровня 805 678 725

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического -214 -87 61

Оправдываемость прогнозов (%) 0 0 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 33,3%.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Алдан у с. Томмот в июне рассчитывались по уравнению:

у(х) = 718,497 - 3,762х₁ + 2,586х₂ + 0,584х₃ - 0,183х₄
где
х₁ - сумма положительных температур с 1 октября по 20 мая;
х₂ - сумма положительных температур с 1 октября по 9 мая;
х₃ - сумма положительных температур с 1 октября по 29 апреля;
х₄ - сумма осадков с 1 октября по 31 марта.

Таблица 4. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в июне

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 496 533 514

Прогноз уровня 185 593 557

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического 311 -60 -43

Оправдываемость прогнозов (%) 0 100 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 66,7%.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Алдан — с. Томмот за половодье рассчитывались по уравнению:
у(х) = 792,65 - 0,018х₁ + 0,001х₂
где
х₁ – f в км² на 20 мая;
х₂ - F в км² на 20 мая;
f и F – площадь заснеженности водосбора.

Таблица 5. Оценка прогнозов максимальных уровней воды за половодье

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 592 591 786

Прогноз уровня 865 1014 789

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического -273 -423 -3

Оправдываемость прогнозов (%) 0 0 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 33,3%.

Прогнозы максимальных уровней воды р. Алдан у пос. Усть-Миль
Прогнозы максимальных уровней воды р. Алдан у пос. Усть-Миль в мае рассчитывались по уравнению:
у(х) = 1181,8+8,153х₁
где
х₁ - сумма положительных температур с 1 октября по 29 апреля.

Таблица 6. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в мае

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 1286 950 1294

Прогноз уровня 1214 1267 1182

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического 72 -317 112

Оправдываемость прогнозов (%) 100 0 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 33,3%.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Алдан у пос. Усть-Миль в июне рассчитывались по уравнению:
у(х) = 1818,758 - 14,194х₁ - 3,691х₂ + 23,396х₃
где
х₁ - сумма положительных температур с 1 октября по 9 мая;
х₂ - сумма осадков с 1 октября по 31 марта;
х₃ - сумма положительных температур с 1 октября по 29 апреля.

Таблица 7. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в июне

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 1145 984 924

Прогноз уровня 1259 1012 1022

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического -114 -28 -98

Оправдываемость прогнозов (%) 100 100 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 100%.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Алдан у пос. Усть-Миль за половодье рассчитывались по уравнению:
у(х) = 953,765 + 1,528х₁ - 5,001х₂ + 2,272х₃
где
х₁ - сумма осадков с 1 октября по 30 апреля;
х₂ - сумма положительных температур с 1 октября по 9 мая;
х₃ - сумма положительных температур с 1 октября по 10 мая.

Таблица 8. Оценка прогнозов максимальных уровней воды за половодье

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 1287 984 1294

Прогноз уровня 1190 1155 1254

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического 97 -171 40

Оправдываемость прогнозов (%) 100 0 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 66,7%.

Прогнозы максимальных уровней воды р. Учур у с. Чюльбю
Прогнозы максимальных уровней воды р. Учур у с. Чюльбю в мае рассчитывались по уравнению:

у(х)=1181,8 +8,153х₁
где
х₁ - сумма положительных температур с 1 октября по 29 апреля.

Таблица 9. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в мае

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 1286 950 1294

Прогноз уровня 1214 1267 1182

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического 72 -317 112

Оправдываемость прогнозов (%) 100 0 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 66,7%.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Учур у с. Чюльбю в июне рассчитывались по уравнению:

у(х) = 1818,758 - 14,194х₁ - 3,691х₂ + 23,396х₃
где
х₁ - сумма положительных температур с 1 октября по 9 мая;
х₂ - сумма осадков с 1 октября по 31 марта;
х₃ - сумма положительных температур с 1 октября по 29 апреля.

Таблица 10. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в июне

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 1145 984 924

Прогноз уровня 1259 1012 1022

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического 114 28 98

Оправдываемость прогнозов (%) 100 100 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 100%.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Учур у с. Чюльбю за половодье рассчитывались по уравнению:

у(х) = 953,765 + 1,528х₁ - 5,001х₂ + 2,272х₃
где
х₁ – сумма осадков с 1 октября по 30 апреля;
х₂ - сумма положительных температур с 1 октября по 9 мая;
х₃ - сумма положительных температур с 1 октября по 10 мая.

Таблица 11. Оценка прогнозов максимальных уровней воды за половодье

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 1287 984 1294

Прогноз уровня 1190 1155 1254

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического 97 -171 40

Оправдываемость прогнозов (%) 100 0 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 66,7%.

Прогнозы максимальных уровней воды р. Мая у с. Нелькан
Прогнозы максимальных уровней воды р. Мая у с. Нелькан в мае рассчитывались по уравнению:

у(х) = - 152,123 + 2,163х₁ + 0,114х₂ + 2,757х₃ + 0,054х₄
где
х₁ - максимальные снегозапасы;
х₂ – f в км² на 29 апреля;
х₃ - сумма положительных температур с 1 октября по 23 апреля;
х₄ - f в км² на 20 мая;
f – площадь заснеженности водосбора.

Таблица 12. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в мае

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 382 271 394

Прогноз уровня 162 226 205

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического 220 45 189

Оправдываемость прогнозов (%) 0 100 0

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 33,3%.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Мая у с. Нелькан в июне рассчитывались по уравнению:

у(х) = 472,759 - 2,053х₁ - 0,042х₂ + 4,631х₃ + 1,382х₄
где
х₁ - сумма положительных температур с 1 октября по 20 мая;
х₂ – f в км² на 29 апреля;
х₃ - сумма положительных температур с 1 октября по 23 апреля;
х₄ - сумма осадков с 1 октября по 30 апреля;
f – площадь заснеженности водосбора.

Таблица 13. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в июне

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 444 274 353

Прогноз уровня 480 237 490

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического -36 37 -137

Оправдываемость прогнозов (%) 0 100 0

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 66,7%.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Мая у с. Нелькан за половодье рассчитывались по уравнению:

у(х) = 113,601 + 0,397х₁ + 0,047х₂ + 1,431х₃ + 0,518х₄
где
х₁ - максимальные снегозапасы;
х₂ - f в км² на 29 апреля;
х₃ - сумма осадков с 1 октября по 31 марта;
х₄ - величина остаточных снегозапасов;
f – площадь заснеженности водосбора.

Таблица 14. Оценка прогнозов максимальных уровней воды за половодье

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 447 271 394

Прогноз уровня 221 283 364

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического 226 -12 30

Оправдываемость прогнозов (%) 0 100 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 66,7%.

Прогнозы максимальных уровней воды р. Мая у с. Чабда
Прогнозы максимальных уровней воды р. Мая у с. Чабда в мае рассчитывались по уравнению:

у(х) = 448,608 + 1,434х₁ + 1,036х₂
где
х₁ - величина остаточных снегозапасов;
х₂ - сумма осадков с 1 октября по 31 марта.

Таблица 15. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в мае

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 650 458 546

Прогноз уровня 574 467 665

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического 79 -9 -119

Оправдываемость прогнозов (%) 100 100 0

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 66,7%.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Мая у с. Чабда в июне рассчитывались по уравнению:

у(х) = -520,398 + 0,074х₁ - 2,538х₂ - 0,015х₃ + 1,158х₄ + 2,08х₅ + 5,277х₆
где
х₁ - f в км² на 20 мая;
х₂ - сумма положительных температур с 1 октября по 20 мая;
х₃ - f в км² на 9 мая;
х₄ - высота снеговой линии на 9 мая;
х₅ - величина остаточных снегозапасов;
х₆ - сумма положительных температур с 1 октября по 29 апреля;
f – площадь заснеженности водосбора.

Таблица 16. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в июне

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 633 416 520

Прогноз уровня 601 561 757

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического 32 -145 -237

Оправдываемость прогнозов (%) 100 0 0

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 33,3%.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Мая у с. Чабда за половодье рассчитывались по уравнению:

у(х) = 185,575 + 1,322х₁ + 0,585х₂
где
х₁ - величина остаточных снегозапасов;
х₂ - высота снеговой линии на 29 апреля.

Таблица 17. Оценка прогнозов максимальных уровней воды за половодье

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 651 458 546

Прогноз уровня 582 620 631

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического 69 -162 -85

Оправдываемость прогнозов (%) 100 0 0

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 33,3%.

Прогнозы максимальных уровней воды р. Тимптон у с. Тимптон
Прогнозы максимальных уровней воды р. Тимптон у с. Тимптон в мае рассчитывались по уравнению:

у(х) = -8336,096 + 25,441х₁ + 1,998х₂ + 2,948х₃ + 0,986х₄ + 0,264х₅
где
х₁ - сумма положительных температур с 1 октября по 29 апреля;
х₂ - f в км² на 29 апреля;
х₃ - высота снеговой линии на 23 апреля;
х₄ - сумма осадков с 1 октября по 30 апреля;
х₅ – f в км² на 23 апреля;
f – площадь заснеженности водосбора.

Таблица 18. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в мае

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 868 895 938

Прогноз уровня 870 881 904

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического 2 -14 -34

Оправдываемость прогнозов (%) 100 100 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 100%.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Тимптон у с. Тимптон в июне рассчитывались по уравнению:

у(х) = -566,514 + 4,438х₁ + 0,023х₂ + 2,499х₃ - 0,797х₄ + 1,362х₅ - 0,506х₆ - 1,204х₇
где
х₁ - величина остаточных снегозапасов;
х₂ - F в км² на 9 мая;
х₃ - высота снеговой линии на 9 мая;
х₄ - сумма положительных температур с 1 октября по 20 мая;
х₅ - максимальная величина снегозапасов;
х₆ - f в км² на 23 апреля; х₇ - сумма осадков с 1 октября по 31 марта;
f и F – площадь заснеженности водосбора.

Таблица 19. Оценка прогнозов максимальных уровней воды в июне

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 868 895 938

Прогноз уровня 880 922 901

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического -12 -27 37

Оправдываемость прогнозов (%) 100 100 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 100%.
Прогнозы максимальных уровней воды р. Тимптон у с. Тимптон за половодье рассчитывались по уравнению:

у(х) = 204,121 + 0,45х₁ + 11,438х₂ + 2,994х₃ + 0,629х₄
где
х₁ - сумма осадков с 1 октября по 31 марта;
х₂ - сумма положительных температур с 1 октября по 29 апреля;
х₃ - величина остаточных снегозапасов;
х₄ - высота снеговой линии на 20 мая.

Таблица 20. Оценка прогнозов максимальных уровней воды за половодье

Уровни воды (м) и характеристики оправдываемости прогнозов Год расчета

2004 2005 2006

Фактический уровень 868 895 938

Прогноз уровня 880 922 901

Отклонение прогнозируемого уровня от фактического -12 -27 37

Оправдываемость прогнозов (%) 100 100 100

Средняя оправдываемость прогнозов за период испытаний - 100%.

В таблице 21 представлена общая оправдываемость прогнозов за период испытаний 2004–2006 гг.

Таблица 21. Общая оправдываемость прогнозов за период испытаний 2004-2006 гг.

Река - пункт Количество прогнозов Общая
оправдываемость (%)

всего составлено оправдавшихся не оправдавшихся

1. р. Амга - с. Амга 6 4 2 66,7

2. р. Алдан - с. Томмот 9 4 5 44,4

З. р. Алдан - с. Усть- Миль 9 7 2 77,8

4. р. Учур – с.Чюльбю 9 7 2 77,8

5. р. Мая - с. Нелькан 9 5 4 55,6

б. р. Мая - с. Чабда 9 4 5 44,4

7. р. Тимптон- с.Тимптон 9 9 0 100

Всего 60 40 20 66,7

Учитывая полученные результаты испытаний, Технический совет Якутского УГМС в своем решении от 21 декабря 2007 г. постановил:
- использование метода прогноза максимальных уровней воды для п. Томмоти и Чабда в оперативной работе нецелесообразно,
- использовать метод прогноз максимальных уровней воды на р. Тимптон по п. Тимптон.в оперативной практике в качестве основного, для остальных пунктов использовать метод в качестве консультативного.

Литература
Методические указания. Проведение производственных (оперативных) испытаний новых и усовершенствованных методов гидрометеорологических и гелиогеофизических прогнозов.
РД 52.27.284-91. Л.: Гидрометеоиздат, 1991

Контакты
А. Н. Аржаков, К. И. Кусатов
Якутский ЦГМС-Р
E-mail: sunyugms@sakha.ru