в формате (2,43 МБ)

ФГБУ «Гидрометцентр России»
Отдел авиационной метеорологии
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
ПРОГНОЗОВ ПОГОДЫ ДЛЯ АВИАЦИИ
Н. П. Шакина, Е. Н. Скриптунова, А. Р. Иванова, Е. И. Ветрова
Международная научная конференция по региональным проблемам
гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды
2-4 октября 2012 г.
г. Казань
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПОЛЕТОВ
ПО МАРШРУТАМ:
Особые явления на верхних уровнях (SWH)
(в слое FL 250-630)
• положение и направление смещения приземных
барических центров,
• положение атмосферных фронтов и их зон
облачности,
• максимальный ветер и струйные течения,
положение изотахи 80 узлов
• высота и температура тропопаузы,
• зоны активной конвекции,
• зоны турбулентности в ясном небе.
Зоны атмосферных фронтов (зеленый фон) и изолинии
приземного поля давления в гПа (а), а также полусуточные суммы
ночных осадков и зоны вероятности осадков (красный фон) (б) за
31 января 2004 г., 00 ВСВ
6
76
8
8 8
12 12
13 10
7
Зоны атмосферных фронтов (зеленый фон) и изолинии
приземного поля давления в гПа (а), а также наблюдаемые
полусуточные суммы дневных осадков и изолинии рассчитанной
вероятности осадков (красный фон) (б) за 9 июля 2004 г.,12 ВСВ
26
11
7
29 8
6
15
2338
14
13
7
12
11
21
13
13
37
7
Зоны атмосферных фронтов (а) и вероятности замерзающих
осадков (б)
20 ноября 2004 г. 12 ВСВ (синими точками указаны станции, на
которых с 06 до 18 ВСВ были зарегистрированы замерзающие
дождь или морось)
Фрагмент поля высоты динамической тропопаузы, рассчитанной по
положению порогового значения вертикальной составляющей
потенциального вихря Эртеля (4 pvu)
Прогноз положения фронтальных зон на 24 час от 00 час 18.09.2007
(hmc.hydromet.ru/sea/sel1/sel1.php)
Современные методы прогнозирования
особых явлений основаны на их
расчете по выходным данным
численных моделей
(оперативные заблаговременности –
24 и 36ч)
Используется продукция глобальных
прогностических моделей
(отечественных - T85L31, ПЛМ, и
зарубежных – UKMO, NCEP, ECMWF)
Оперативно выпускаемая продукция - карты SWH
В Лаборатории зональных прогнозов (ЛЗП) отдела авиационной
метеорологии составляются карты прогноза особых явлений
погоды в слое атмосферы FL250-630 по новой технологии) по
территории Северного полушария с дальнейшей разбивкой на 3
бланка (программа ООЯ авиа ГИС Метео) :
Бланк 1 – Евразия +Арктика;
Бланк 2 – Дальний Восток + Северная часть Тихого Океана +
Северная Америка;
Бланк 3 – Европа + Сев. Атлантика + Северная Америка.
Указанные карты передаются заинтересованным
потребителям по цифровым каналам связи, факсимильным
аналоговым программам, а также по системе циркулярного
распространения МЕТЕОИНФОРМ.
Карты прогноза особых явлений погоды для авиации
составляются по данным за 00 и 12 UTC с заблаговременностью
24 и 30 часов на 4 фиксированных срока – 00, 06, 12, 18 UTC (16
карт в сутки).
Бланк 1 – Евразия +Арктика
Бланк 3 – Европа + Сев.
Атлантика + Северная
Америка
Бланк 2 – Дальний Восток +
Северная часть Тихого Океана +
Северная Америка
SWM – опасные явления на средних уровнях
(FL100-250)
Карта SWM, согласно Техническому регламенту ВМО,
должна отображать
Положение барических центров, направление и скорость
их смещения
Атмосферные фронты с их зонами облачности.
Струйные течения
Высота и температура тропопаузы
Конвективная облачность: границы и характеристика
(isolated, embedded и т.п.); грозы и другие проявления
активной конвекции
Турбулентность: границы слоев и градации интенсивности
Обледенение: границы слоев
Характеристики оправдываемости прогноза обледенения по выборкам
данных самолетного зондирования (СЗ) и TAMDAR-ОА
Выбор- Урока
вень
Ч.сл
Оправдываемость,%
общая налич. отсут.
Предупр.,%
налич.
отсут.
PI
FAR
MR FPO
СЗ
-
31248
78.8
24.2
98.8
88.3
78.0
0.66
75.8
1.2
7.56
TAM
DARОА
500
18137
72.1
11.3
97.5
65.7
72.4
0.38
88.7
2.5
1.91
700
18285
66.8
15.3
97.8
81.1
65.3
0.46
84.7
2.2
4.28
850
12083
84.9
26.1
98.4
81.8
82.7
0.65
73.9
1.6
4.48
925
9548
83.0
20.4
98.8
80.4
83.2
0.64
79.6
1.2
4.11
Σ
58053
76.6
17.0
97.7
72.4
76.9
0.49
83.0
2.3
2.62
Примечание: PI- индекс Пирси; FAR (false alarm rate) – отношение числа ложных
тревог к общему числу прогнозов наличия явления; MR (missing rate) – процент
пропусков цели, равный отношению числа непредсказанных явлений к общему
числу прогнозов отсутствия явления; FPO – отношение числа оправдавшихся
прогнозов явления к числу непредсказанных явлений.
Опытный образец карты средних уровней с заблаговременностью 24 ч на 04.11.2008
XXX
170
F
L
25
0
160
XXX
230
150
240
L
0
25
FL
250
L
XXX
170
XXX
160
FL250
130
XXX
XXX
200
150
XXX
ISOL
EMBD
CB
250
XXX
XXX
180
120
XXX
120
XXX
FL2
50
ISOL
EMBD
CB
210
XXX
240
L
FL
25
0
XXX
170
150
XXX
220
L
170
XXX
ISOL
EMBD
CB
200
XXX
XXX
130
0
25
FL
FL250
160
XXX
ISOL
EMBD
CB
220
XXX
Требования ВМО/ИКАО к составлению
прогностической карты особых явлений
на нижних уровнях (SWL)
- Положение барических центров, направление и скорость их
смещения.
- Атмосферные фронты с их зонами облачности.
- Низкая облачность: границы слоев и характеристика.
- Конвективная облачность: нижняя граница и характеристика
(isolated и т.п.); грозы и другие проявления конвекции.
- Обледенение: границы слоев.
- Турбулентность (ТЯН, термическая, механическая,
техногенная - WV): границы слоев и градации
интенсивности.
- Высота нулевой изотермы.
- Явления, понижающие видимость ниже 10 км (туман,
осадки и др.)
Программа раскодировки телеграмм в коде МЕТАR
№
группы
пример
Содержание
№
группы
пример
Содержание
1
UUEE
Индекс ICAO
16
1380
ВНГО, м
2
27514
Индекс цифровой
17
2
Форма облаков НЯ
3
2008
Год
18
6
Облачность НЯ, балл
4
7
Месяц
19
6000
ВНГО, м
5
16
Число
20
0
Форма облаков НЯ
6
14
Час (ВСВ)
21
99
Облачность НЯ, балл
7
30
Минута
22
99999
ВНГО, м
8
40
23
0
Форма облаков НЯ
9
4
24
17
Явление погоды в срок
10
99
Направление ветра
(град)
Скорость ветра,
м/с
Скорость порыва
25
999
Явление погоды в срок
11
10000
Гор. видимость, м
26
999
Явление погоды в срок
12
27
Т-ра воздуха, 0С
27
999
13
19
Т-ра т.росы, 0С
28
999
14
1010
Давление, гПа
29
1
15
4
Облачность НЯ,
балл
Явление между
сроками
Явление между
сроками
Порядковый №
телеграммы за этот
срок
Группы аэродромов, обнаруживающие
определенную общность в режиме низкой
облачности, выделены с помощью кластерного
Оценивалась общностьанализа
следующих режимных
характеристик:
•годовой ход повторяемости НО
•распределение повторяемости по классам
синоптических ситуаций
•распределение по градациям относительной
влажности на 925 гПа
•распределение в зависимости от градиента
температуры в слое 925-850 гПа
ЛОЖБИНА
30.4
АНТИЦИКЛОН
ЦИКЛОН
с
с
50
сз
з
50
40
сз
св
40
30
30
20
20
10
10
з
в
0
юз
св
в
0
юз
юв
юв
ю
ю
ГРЕБЕНЬ
15.3
Районирование области расчета карты SWL для прогноза
облачности по дискриминантным функциям для 7 кластеров
Салехард
Мурманск
1
2
Архангельск
Сыктывкар
Таллинн
Санкт-Петербург
3
Рига
Вильнюс
Минск
Брест
Шереметьево
Внуково
Домодедово
Гомель
Воронеж
Львов
Н.Новгород
Нижнекамск
Уфа
Казань
Ульяновск
4
Самара
Саратов
5
Киев
Харьков
Волгоград
Днепропетровск
Луганск
Кривой Рог
Донецк
Ростов-на-Дону
Запорожье
Кишинев
Одесса
Симферополь
6
Астрахань
Краснодар Ставрополь
Анапа Мин. Воды Нальчик
Махачкала
Сочи
7
Пакет программ, реализующих технологию
расчета особых явлений для выпуска карт SWL
• Зоны атмосферных фронтов
• Высота нулевой изотермы
• Верхняя и нижняя границы зон
возможного обледенения
• Границы конвективной облачности
• Неконвективная (слоистая) облачность,
ее нижняя граница
http://metavia2.ru/
Опытный образец карты SWL (по данным начальных
полей модели ПЛАВ от 15.10.2010 00 ВСВ)
OVC ST NS
5
xxx
sfc
090
002
EMBD OCNL
CB
xxx
010
OVC STxxx
0°: 005
015
EMBD OCNL
CB xxx
050
090
xxx
10
0°: 010
0°: 005
EMBD FRQ
10
CB xxx
OVC ST 200
120
030
090
020
OVC CU SC
xxx
030
0°: 015
15
xxx
BKN-OVC ST SC
xxx
030
015
200
050
EMBD OCNL
CB xxx
080
xxx
050
0°: 025
150
BKN ST 050
0°: 030
xxx
OVC ST AS 030
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Совершенствование авиационных прогнозов обеспечивается
- совершенствованием численных моделей прогноза
метеорологических полей и модельных схем
постпроцессинга;
- созданием и пополнением баз данных о явлениях,
влияющих на полеты воздушных судов (обледенение,
высота границ облачных слоев, дальность видимости,
турбулентность), для чего необходимо использовать все
доступные источники данных (аэродромные наблюдения
системы AMDAR/TAMDAR, самолетное зондирование,
рапорты пилотов, …);
- разработкой специальных схем постпроцессинга для
явлений, не прогнозируемых непосредственно
численными моделями.
2. Дальнейшие перспективы развития
разработок:
• - совершенствование имеющихся технологий
расчета прогностических карт особых явлений
для авиации (SWH, SWM, SWL) на базе более
совершенных численных моделей и схем
постпроцессинга;
• - развитие технологий сверхкраткосрочного
прогноза и наукастинга условий взлета/посадки и
полета по маршруту;
• - развитие вероятностных методов
краткосрочного прогноза, востребованных
ВМО/ИКАО для целей планирования полетов.