Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2025. № 3 (397). С. 163-165

163

УДК: 551.509.33

Усовершенствованный динамико-статистический метод

30-суточного прогноза приземной температуры воздуха

Вильфанд Р.М., Круглова Е.Н., Куликова И.А,

Хан В.М., Толстых М.А.

Гидрометеорологический научно-исследовательский центр

Российской Федерации, г. Москва, Россия

Технология разработанного в ФГБУ «Гидрометцентр России» 30-суточного

прогноза приземной температуры воздуха состоит из двух частей: усовершенство-

ванной схемы среднесрочных прогнозов элементов погоды (РЭП) с расширенным

(до 15 суток) сроком действия [1] и результатов численного моделирования по мо-

дели ПЛАВ [2]. Гидродинамико-статистический метод 30-суточного прогноза

приземной температуры воздуха основывается на полученных на базе РЭП про-

гнозах аномалий приземной температуры воздуха на 15 суток и результатах инте-

грирования модели ПЛАВ на интервале 16‒30 суток.

На суперкомпьютере СRAY еженедельно по четвергам проводятся расчеты

прогностических полей метеорологических элементов по гидродинамической мо-

дели ПЛАВ на период до четырех календарных месяцев. В параллельном режиме

на внутреннем сервере ФГБУ «Гидрометцентр России» ежедневно рассчитыва-

ются прогнозы РЭП на 15 суток для 2945 станций, расположенных на территории

Евразии. Заключительный этап расчетов и комплектация прогнозов РЭП (на 15 су-

ток) и ПЛАВ (на 16‒30 суток) производятся на сервере СЕАКЦ, который связан

по локальной сети с указанными ранее серверами. При этом важным этапом явля-

ется горизонтальная интерполяция прогностических полей ПЛАВ в координаты

2945 станций и регулярная оценка качества прогноза.

Квазиоперативные испытания метода прогноза были произведены для пери-

ода с января 2021 г. по октябрь 2024 года. Оценками качества прогнозов служат

среднеквадратическая ошибка RMSE, коэффициент корреляции знаков RO и абсо-

лютная ошибка ABS по 326 станциям России, что связано с технологией верифи-

кации системы РЭП.

Климатические параметры рассчитываются на базе архива ежедневных дан-

ных о приземной температуре воздуха на 326 станциях на территории России за

период с 1991 по 2020 г., созданного и поддерживаемого в отделе прогностических

технологий Мирового метеорологического центра Москва.

Анализ временного хода среднемесячных оценок (рис. 1) показывает преиму-

щества прогноза 30-суточных аномалий приземной температуры воздуха с

включением данных статистической модели РЭП-15, а вариант построения с рав-

новесными коэффициентами влияния в большинстве месяцев сопоставим или пре-

восходит другие варианты.

Во временном ходе оценок наглядно видно годовое влияние: в холодное

время года качество прогнозов ниже, что связано, как правило, с резким измене-

нием свойств подстилающей поверхности и барическими перестройками атмо-

сферы. Временной ход оценок показывает увеличение RMSE в зимний период до

3 градусов, в остальные периоды ABS колеблется от 1.3 до 2.2 градуса. В течение

периода испытаний коэффициент RО снизился до 0.2, а среднеквадратическое от-

клонение выросло до 3 градусов ввиду того, что в декабре-январе в умеренных

широтах Атлантического океана мощные среднетропосферные антициклоны бло-

кировали смещение циклонов на восток.

164 Результаты испытания новых и усовершенствованных технологий, моделей

и методов гидрометеорологических прогнозов

�

푅ꢀꢁꢂ =

�(푓푓ꢃꢄꢅ − 푓푓ꢆꢇ)

푛

а)

퐴ꢈꢁ = � ꢃ푎ꢉ(푓푓ꢃꢄꢅ − 푓푓ꢆꢇ)

푛

б)

(

)

(

)

푅ꢊ = (� 퐴 + − �(퐴−))/ (� 퐴 +

(

)

+ � 퐴 − )

в)

Рис. 1. Временной ход среднемесячных оценок по 326 станциям за период

01.2022–10.2024: среднеквадратическое отклонение (а); абсолютное откло-

нение (б); среднемесячная корреляция по знаку (в).

В период оперативных испытаний проводилось сравнение среднегодовых

средних оценок успешности месячных прогнозов аномалий приземной темпера-

туры воздуха с нулевой заблаговременностью с успешностью официальных опе-

ративных месячных прогнозов ФГБУ «Гидрометцентр России». Эталонными ар-

хивами при этом служили архивы ежедневных данных о приземной температуре

воздуха на 326 станциях на территории России отдела прогностических техноло-

гий Мирового метеорологического центра Москва.

Сравнение показывает (рис. 2), что предложенная схема дает улучшение

среднегодовых оценок по коэффициенту корреляции знаков до 23 %, по средне-

квадратическому отклонению до 0,45 °С за весь период испытаний.

Вильфанд Р.М., Круглова Е.Н., Куликова И.А., Хан В.М., Толстых М.А.

165

Рис. 2. Среднегодовые статистические характеристики за 01.2022‒10.2024.

Результаты испытаний демонстрируют высокий уровень успешности усовер-

шенствованного гидродинамико-статистического метода 30-суточного прогноза

приземной температуры воздуха в сравнении с оценками климатического про-

гноза, по среднегодовым оценкам ABS разница может доходить до одного градуса.

Решением Центральной методической комиссии по гидрометеорологи-

ческим и гелиогеофизическим прогнозам (ЦМКП) Росгидромета от 20 де-

кабря 2024 г. одобрена работа ФГБУ «Гидрометцентр России» по созданию тех-

нологии выпуска усовершенствованного гидродинамико-статистического метода

30-суточного прогноза приземной температуры воздуха и рекомендована к внед-

рению в прогностическую работу ФГБУ «Гидрометцентр России» и СЕАКЦ.

ЦМКП рекомендует продолжить работы по развитию гидродинамико-стати-

стического метода 30-суточного прогноза приземной температуры воздуха.

Список литературы

1. Вильфанд Р.М., Васильев П.П., Васильева Е.Л. Развитие методов прогноза погоды

на основе статистической интерпретации гидродинамических моделей по технологии Гид-

рометцентра // 80 лет Гидрометцентру России. М.: Триада, лтд, 2010. С. 313-335.

2. Толстых М.А., Фадеев Р.Ю. и др. Развитие глобальной полулагранжевой модели

атмосферы ПЛАВ в 2009‒2019 гг. // Гидрометеорологические исследования и прогнозы.

2019. № 4 (374). С. 77-91.