Основные положения технологии долгосрочного прогнозирования метеорологических условий с различной заблаговременностью в локальном районе западного района Арктики

Все существующие в настоящее время оперативные методы долгосрочных прогнозов погоды в той или иной форме и степени используют аналоги. Такое положение объясняется тем, что слабое знание роли действующих факторов и, особенно, невозможность предвидеть изменение этой роли во времени заставляет обращаться к косвенному пути: выбору аналогов из прошлых лет к исходному процессу. При этом допускается, что аналогичность наблюденных в прошлом процессов свидетельствует об аналогичности действующих факторов и текущие процессы должны развиваться в будущем в соответствии с выбранными аналогами.

В предыдущих разделах было показано, что проведенные исследования позволили выявить ряд специфических особенностей в различные сезоны года в западном районе Арктики. Это позволило более надежнее подходить к выбору гомологов и групп однородного развития для исходного к прогнозу периода.

На современном этапе развития макроциркуляционного метода, основываясь на полученных в данном исследовании результатах в преемственности развития атмосферных процессов и их перестроек различного пространственно-временного масштаба, можно выделить следующие основные этапы составления долгосрочного прогноза с заблаговременностью от шести до одного месяца.

Первый этап. Сбор, обработка первичной метеорологической информации о текущей погоде на станциях в стандартные сроки наблюдения. Пополнение метеорологического банка данных на магнитных носителях.

Второй этап. Получение вторичной метеорологической информации. Представление первичной информации в виде декадных, месячных карт. Пополнение архива многолетних данных, представленных в картированной, табличной, графической форме.

Третий этап. Получение специализированной метеорологической информации. Диагноз текущих атмосферных процессов: определение форм, типов циркуляции и их разновидностей в Арктике; определение границ смены естественных стадий в развитии атмосферных процессов элементарный синоптический процесс (ЭСП), однородный циркуляционный период (ОЦП, однородный внутригодовой период (ОВП). Пополнение соответствующих каталогов синоптических процессов и архива карт по естественным стадиям атмосферных процессов.

Четвертый этап. Комплексный анализ развития гидрометеорологических и геофизических процессов за период, предшествующий составлению прогноза. Анализ особенностей межгодовой и внутригодовой изменчивости, а также длительных тенденций метеорологических параметров, характеристик подстилающей поверхности и космико-геофизических факторов.

Пятый этап. Выбор из многолетнего архива по комплексу гидрометеорологических показателей лет-гомологов с однонаправленным развитием процессов.

Шестой этап. Определение тенденции развития процессов от предшествующего периода к прогностическому по данным отобранной группы однородного развития процессов. Построение схемы развития процессов в прогнозируемом периоде.

Седьмой этап. С учетом схемы развития процессов в прогнозируемом месяце уточняется ранее отобранная по предшествующему периоду группа лет-гомологов.

Восьмой этап. По группе лет-гомологов производится расчет прогноза синоптического положения. Рассчитываются прогностические значения полей давления за месяц и по ОЦП, определяются направления преобладающих воздушных потоков, волн тепла и холода, аномалий температуры воздуха.

Долгосрочные прогнозы с заблаговременностью от 1 до 6 месяцев уточняются и детализируются в процессе составления среднесрочных прогнозов.

Среднесрочный прогноз с заблаговременностью от 3 до 10-12 суток включает следующие этапы:

1 Во временном масштабе малых преобразований (на периоде 10-15 дней) производится анализ развития текущих синоптических процессов.

Определяются основные формы и типы циркуляции атмосферы и их разновидностей в Арктике. Устанавливается исходный вид преобразований атмосферных процессов и границы в смене (перестройке) процессов от одного ЭСП к другому.

Строятся карты приземного давления и барической топографии Н₅₀₀ по периодам ЭСП.

2 По комплексу метеорологических показателей из многолетнего архива выбираются годы-гомологи с однонаправленным развитием процессов к процессам исходного периода прогнозируемого года.

3 Определяется тенденция будущего развития процессов. С этой целью учитываются: долгосрочный метеорологический прогноз внутримесячного развития атмосферных процессов детализированного по ОЦП; статистические данные о переходах определенного типа процесса в другие типы; карты вероятностей локализации барических полей в связи с большими и малыми преобразованиями форм циркуляции атмосферы и их разновидностей в Арктике; данные расчетного прогноза полей давления до 5-6 суток.

4 С учетом выявленной тенденции развития процессов от предшествующего периода к прогнозируемому отбираются два-три года-гомолога, по которым рассчитывается прогноз синоптического положения в виде полей давления по периодам ЭСП с заблаговременностью до 10-12 дней. Для данного периода прогнозируются траектории основных барических образований, направление и скорость ветра температурный режим в виде изменчивости во времени волн тепла и холода для западного района Арктики.

В основу разработки различных способов прогнозов положены принципы макроциркуляционного метода исследования крупномасштабных атмосферных процессов и характера их проявления в погодных параметрах рассматриваемого региона Арктики. Наглядно этапы составления прогнозов представлены на приведенной выше схеме.

Расчеты прогностических метеорологических характеристик осуществляются средствами синоптического и статистического анализа исторических рядов наблюдений и позволяют комплексировать расчеты, полученные различными авторами.

Технология включает комплекс программных средств для ПЭВМ, обеспечивающих поддержание банка данных метеорологической информации; диагноз текущих атмосферных процессов; определение форм и типов циркуляции и их разновидностей в Арктике, выделение границ смены естественных стадий развития процессов и их перестройку различного пространственно-временного масштаба; расчет и объективный анализ полей метеорологических характеристик у поверхности Земли и на высотах за различные периоды осреднения на территории северного полушария и Арктики. Технология работает в среде DOS и Windows, требует ввода текущей метеорологической информации от всех оперативных систем наблюдений Всемирной службы погоды и экспертной интерпретации результатов диагноза текущих и прогнозируемых процессов.

Технология предусматривает визуализацию результатов, их архивацию и оценку качества. Прогностическая информация представляется в виде структурных особенностей атмосферных процессов, расчерченных карт полей давления, температуры воздуха.

Испытание технологии составления метеорологических прогнозов проводилось в оперативном режиме в период с октября 2001 г. по сентябрь 2002 г. при планировании и обеспечении работ в локальных районах западных морей Российской Арктики: в районе Штокмановского газоконденсатного месторождения (ШГКМ) в Баренцевом море; в пункте отгрузки нефти в районе п.Варандей временной рейдовой системы в Печорском море; в районе трассовой части юго-запада Карского моря и в северном районе Баренцева моря при проведении экспедиционных работ по проекладке кабеля. Всего было дано 42 долгосрочных прогноза по ОЦП и 94 среднесрочных прогноза по ЭСП.

Средние оценки оправдываемости прогнозов по отдельным районах обеспечения представлены в таблицах 4.18 и 4.19.

Таблица 4.18 - Оправдываемость долгосрочного метеорологического прогноза

по однородным циркуляционным периодам (ОЦП), %

Район прогноза	Поле давления	Направление воздушных потоков	Температура воздуха	Средняя по элементам
Север Баренцева моря
Варандей
ШГКМ
ЮЗ Карского моря
Среднее

Таблица 4.19 - Оправдываемость метеорологических прогнозов с заблаговременностью до 10-12 суток, %

Район прогноза	Приземное давление	Направле-ние ветра	Скорость ветра	Температу-ра воздуха	Средняя по элементам
Север Баренцева моря
Варандей
ШГКМ
ЮЗ Карского моря
Среднее

Данные таблиц 4.14 и 4.19 показывают, что оправдываемость прогнозов в среднем успешна, а эффективность их по отношению к климатическим прогнозам в среднем составляет 20-25%.