Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2025. № 3 (397). С. 179-183

179

УДК: 551.326.032

Результаты испытаний автоматизированного

метода прогноза преобладающей ориентации

разрывов в ледяном покрове моря Лаптевых

с заблаговременностью до трех суток

Дымент Л.Н., Ершова А.А., Порубаев В.С.

Арктический и антарктический научно-исследовательский институт,

г. Санкт-Петербург, Россия

Обеспечение круглогодичной навигации по Северному морскому пути явля-

ется важной задачей социально-экономического развития Российской Федерации.

При выборе оптимального пути следования судна в сплоченных льдах аркти-

ческих морей важным фактором является наличие попутных разрывов в ледяном

покрове, так как они представляют собой потенциальные маршруты более легкого

плавания. Использование попутных разрывов позволяет увеличить скорость дви-

жения судна, тем самым повышая экономическую эффективность и безопасность

плавания. Прогностическая информация о разрывах учитывается при планирова-

нии и организации морских операций. В случае, когда по какой-либо причине нет

возможности получить актуальную спутниковую информацию о ледяном покрове

в районе следования судна, для получения данных о разрывах могут быть исполь-

зованы диагностические прогнозы. Таким образом, прогнозы преобладающей ори-

ентации разрывов в ледяном покрове являются важной составной частью ледовых

прогнозов.

К методу прогноза преобладающей ориентации разрывов предъявляются сле-

дующие требования:

− предоставлять прогностические значения с заблаговременностью до 3 су-

ток;

− предоставлять прогностические значения с пространственной дискретно-

стью не более 100 км;

− предоставлять прогностические значения независимо от наличия факти-

ческих данных о разрывах на день составления прогноза, поскольку из-за

присутствия облачности информация о разрывах со снимков ИСЗ оптиче-

ского диапазона может оказаться недоступной;

− свести к минимуму время затраты на работу эксперта при составлении

прогноза;

− использовать современные данные о морском ледяном покрове для ис-

ключения ошибок, связанных с климатическими изменениями.

В 2024 г. в Арктическом и антарктическом научно-исследовательском инсти-

туте (ФГБУ «ААНИИ») был разработан автоматизированный метод прогноза пре-

обладающей ориентации разрывов в ледяном покрове моря Лаптевых с заблаго-

временностью до трех суток. В качестве входных данных при составлении

прогноза используются поля прогностического атмосферного давления с заблаго-

временностью 24, 48 и 72 ч, представленные значениями в узлах географической

сетки с шагом 1° по широте и 2° по долготе. Основа метода, описание используе-

мых исходных данных, особенности расчета и составления прогноза были изло-

жены в [1].

180 Результаты испытания новых и усовершенствованных технологий, моделей

и методов гидрометеорологических прогнозов

В период декабрь 2023 г. – март 2024 г. в ААНИИ проводились производ-

ственные испытания разработанного метода. Всего за период испытаний было со-

ставлено 180 краткосрочных прогнозов преобладающей ориентации разрывов, из

которых 60 были составлены с заблаговременностью 24 ч, 60 – с заблаговремен-

ностью 48 ч и 60 прогнозов – с заблаговременностью 72 часа.

Оправдываемость и эффективность прогнозов преобладающей ориентации

разрывов различной заблаговременности в период испытаний приведены в табл. 1.

Таблица 1. Оправдываемость и эффективность краткосрочных прогнозов

преобладающей ориентации разрывов в море Лаптевых с различной забла-

говременностью

Оправдываемость, %

Разработан- Инерционный

Заблаговремен-

ность прогноза,

часы

Количество

прогнозов

Эффектив-

ность, %

ный метод

прогноз

Результаты испытаний показывают, что оправдываемость прогноза преобла-

дающей ориентации разрывов в море Лаптевых по предлагаемому методу, в отли-

чие от инерционного прогноза, не существенно уменьшается при увеличении за-

благовременности прогноза. Наибольшая эффективность метода по сравнению с

инерционным прогнозом наблюдалась при прогнозах с заблаговременностью 72 ч

и составляла 11 %.

Достаточно высокая средняя оправдываемость инерционных прогнозов обу-

словлена инерционностью ледовых процессов и присущей морю Лаптевых пре-

имущественно низкой интенсивностью воздушных потоков, приводящей в боль-

шинстве случаев к сохранению модальной ориентации разрывов на протяжении

нескольких дней. Эффективное использование инерционного прогноза возможно

при условии получения фактических данных за даты, непосредственно предше-

ствующие дате прогноза. Основным недостатком снимков ИСЗ видимого и инфра-

красного диапазона является ограничение видимости в условиях плотной облач-

ности, что препятствует получению фактических данных о разрывах. В период с

декабря 2023 по март 2024 года было выявлено 14 интервалов продолжительно-

стью от 3 суток и более, в течение которых акватория моря Лаптевых на снимке

была закрыта плотной облачностью. За период испытаний максимальный интер-

вал, в течение которого было невозможно получить фактические данные о разры-

вах, составил 11 дней. Эффективность краткосрочных прогнозов преобладающей

ориентации разрывов в море Лаптевых с различной заблаговременностью в зави-

симости от продолжительности периода, не обеспеченного фактическими дан-

ными о разрывах, представлена в табл. 2.

Из данных табл. 2 видно, что эффективность краткосрочного прогноза преоб-

ладающей ориентации разрывов в море Лаптевых по предлагаемому методу повы-

шается при увеличении периода, не обеспеченного фактическими данными о раз-

рывах. Эффективность краткосрочного прогноза по методу достигает наибольших

значений в тех случаях, когда фактические данные отсутствуют на протяжении

5 суток и более, то есть продолжительность периода, не обеспеченного фактиче-

скими данными, превышает продолжительность синоптического периода.

Дымент Л.Н., Ершова А.А., Порубаев В.С.

181

Таблица 2. Оправдываемость краткосрочных прогнозов преобладающей

ориентации разрывов в море Лаптевых по разработанному и инерционному

методам в течение периода испытаний 2023/2024 гг. в зависимости от про-

должительности предшествующего дате прогноза периода, не обеспеченного

фактическими данными о разрывах

Продолжительность

периода, не обеспе-

ченного фактическими

данными, сутки

Оправдываемость, %

Эффек-

тивность,

Количество

прогнозов

Разработан-

Инерцион-

ный метод

ный прогноз

1‒2

Всего

180

Значимое изменение модальной ориентации разрывов происходит при смене

направления воздушных потоков высокой интенсивности. Поэтому для оценки эф-

фективности разработанного метода по сравнению с инерционным прогнозом в

течение периода испытаний были выбраны 16 дат, накануне которых произошла

существенная перестройка поля атмосферного давления и, как следствие, поля

дрейфа льда. Всего было составлено 53 прогноза различной заблаговременности,

включающих указанные даты (21 прогноз заблаговременностью 72 ч, 17 прогнозов

заблаговременностью 48 ч, 15 – заблаговременностью 24 ч). Результаты оправды-

ваемости прогнозов, составленных по разработанному методу и инерционному,

представлены в табл. 3.

Таблица 3. Оправдываемость краткосрочных прогнозов преобладающей

ориентации разрывов в море Лаптевых с различной заблаговременностью

при существенной перестройке полей атмосферного давления в течение про-

гностического периода

Оправдываемость, %

Продолжитель-

Эффектив-

ность сроч-

ных / диагно-

стических

Разработанный

метод по прогно-

стическому / по

фактическому полю

атмосферного

давления

ность периода,

не обеспечен-

ного фактиче-

скими данными,

сутки

Количе-

ство

прогнозов

Инерцион-

ный про-

гноз

прогнозов, %

1-2

3-4

71 / 74

68 / 72

73 / 74

18 / 21

17 /21

28 / 29

≥5

Всего

Для устранения ошибок, связанных с ошибками прогноза полей атмосфер-

ного давления, были составлены диагностические прогнозы преобладающей ори-

ентации разрывов. Для этого в каждом из 53 отобранных краткосрочных прогнозов

182 Результаты испытания новых и усовершенствованных технологий, моделей

и методов гидрометеорологических прогнозов

прогностические данные полей атмосферного давления были заменены на факти-

ческие. При этом прогнозам различной заблаговременности, составленным

к одной и той же дате, ставился в соответствие один и тот же диагностический

прогноз. Всего было составлено 24 диагностических прогноза. Полученные ре-

зультаты также приведены в табл. 3.

В случае значительного изменения структуры полей атмосферного давления

в течение прогностического периода эффективность метода по сравнению с инер-

ционным прогнозом существенно возрастает и составляет в зависимости от нали-

чия фактических данных для составления инерционного прогноза от 17 до 28 %

(см. табл. 3). Ошибка прогноза полей атмосферного давления в течение периода

испытаний снижала оправдываемость прогноза по методу на 1–4 %.

В ходе испытаний также определялись абсолютные ошибки прогноза преоб-

ладающей ориентации разрывов. Результаты, представленные в табл. 4, показали,

что средние абсолютные ошибки значений преобладающей ориентации разрывов

как при прогнозе по методу, так и при инерционном прогнозе не превышают до-

пустимую величину (30°) и различаются между собой незначительно.

Таблица 4. Абсолютные ошибки прогнозов преобладающей ориентации раз-

рывов, градусы

Абсолютная ошибка

Заблаговременность

прогноза, часы

Количество

прогнозов

Разработанный

метод

Инерционный

прогноз

В случаях значительного изменения полей атмосферного давления в течение

прогностического периода средние абсолютные ошибки значений преобладающей

ориентации разрывов при прогнозе по методу в среднем на 9° меньше, чем при

инерционном прогнозе, и в отличие от него не превышают допустимую величину

(30°). Результаты расчета абсолютных ошибок прогнозов преобладающей ориен-

тации разрывов при существенной перестройке полей атмосферного давления

представлены в табл. 5.

Таблица 5. Абсолютные ошибки прогнозов преобладающей ориентации раз-

рывов при существенной перестройке полей атмосферного давления, гра-

дусы

Абсолютная ошибка

Период, не обеспеченный

фактическими данными,

сутки

Количество

прогнозов

Разработанный

Инерционный

прогноз

метод

1‒2

3‒4

≥5

Всего:

Дымент Л.Н., Ершова А.А., Порубаев В.С.

183

Заключение

При наличии фактических данных о разрывах по всей акватории моря нака-

нуне даты составления прогноза и низкой интенсивности воздушных потоков в

прогностический период оправдываемость преобладающей ориентации разрывов

по методу сопоставима с инерционным прогнозом.

Значительная эффективность метода по сравнению с инерционным прогно-

зом наблюдается в следующих случаях:

•

отсутствие фактических данных о разрывах за 5 и более дней от даты про-

гноза;

•

изменение направления воздушных потоков средней или высокой интен-

сивности в течение прогностического периода;

•

повышение интенсивности воздушных потоков до высокой в прогности-

ческий период.

Соответствующая закономерность наблюдается и в значениях средних абсо-

лютных ошибок прогноза.

В условиях отсутствия автоматизированного метода дешифрирования разры-

вов в ледяном покрове на снимках ИСЗ наличие фактических данных о разрывах

накануне даты составления прогноза маловероятно.

На основе вышеприведенных результатов испытаний Центральная методи-

ческая комиссия по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогно-

зам (ЦМКП) Росгидромета на заседании от 8 ноября 2024 г. приняла решение

рекомендовать ФГБУ «ААНИИ» внедрить метод краткосрочного прогноза преоб-

ладающей ориентации разрывов в ледяном покрове моря Лаптевых с заблаговре-

менностью до трех суток в оперативную практику ААНИИ в качестве основного.

Список литературы

1. Дымент Л.Н., Ершова А.А., Порубаев В.С. Метод краткосрочного прогноза преоб-

ладающей ориентации разрывов в ледяном покрове моря Лаптевых в зимне-весенний пе-

риод // Проблемы Арктики и Антарктики. 2024. Том 70, № 1. С. 87-102.