Идеальной численной модели прогноза погоды не существует

На сайте Белгидромета pogoda.by можно посмотреть погоду на несколько дней вперед.

Однако делается оговорка, что здесь представлены результаты работы автоматизированной системы численного прогнозирования погоды Белгидромета и без контроля и корректировки специалистом. А когда впервые появился такой прогноз и как его усовершенствовали к настоящему времени?

Полвека назад

Начало современному развитию численного прогноза погоды в национальной гидрометеорологической службе Беларуси (НГМСБ) было положено в конце 60-х годов XX века. Под этим термином подразумевается прогноз, основанный на численном интегрировании системы уравнений гидротермодинамики атмосферы с соответствующими граничными усло­виями. В 1970 году запуск первой оперативной численной модели трех изобарических поверхностей был осуществлен расчетной группой вначале в институте математики НАН Беларуси, а затем — на первой в НГМСБ электронно-вычислительной машине «Минск-22». Далее счет численной модели был переведен на ЭВМ «Минск-32». Небольшой объем ее памяти и низкая производительность не позволяли дополнить входную информацию синоптическими данными, что обуславливало ряд упрощений при реализации прогностической модели. Все это, естественно, неблагоприятно сказывалось на качестве численного прогноза погоды.

В начале 1980-х годов в отделе программирования вычислительного центра НГМСБ для ЭВМ ЕС-1035 была разработана численная схема прогноза погоды с заблаговременностью 36 часов. Ее реализация была значительным достижением, создавшим авторитет НГМСБ. Программные комплексы численной схемы успешно работали в других гидрометеорологических центрах по территории Советского Союза.

Численные модели бывают разные

Иерархию численных моделей можно представить следующим образом: глобальные, полусферные, региональные, мезомасштабные (по ограниченной территории). Глобальная модель представляет атмосферные процессы на всем земном шаре при прогнозе до 7-10 суток, полусферная — на полушарии. Региональная модель рассматривает метеорологические крупномасштабные процессы для заданного региона с заблаговременностью до 3-х суток. Мезомасштабная модель предназначена для детального отображения метеорологических параметров в небольшом районе в пределах суток.

Счет численной схемы проводится в НГМСБ два раза в сутки за исходные сроки 00 и 12 UTC (всемирное координированное время), то есть стандарт, по которому общество регулирует часы и время, с визуализацией и верификацией прогностической выходной продукции.

Современная модель

С 2012 по 2014 год в НГМСБ проводилась работа по активному освоению мезомасштабных моделей прогноза в рамках инновационного проекта «Разработка комплекса программно-методических средств для реализации мезомасштабной модели на территории Республики Беларусь» совместно со специалистами физического и географического факультетов Белорусского государственного университета и Национального научно-исследовательского центра мониторинга озоносферы БГУ. В результате была выполнена реализация численной схемы на основе негидростатической мезомасштабной модели WRF-ARW, которая разработана сотрудниками национальных центров США.

Модель WRF-ARW представляет собой гибкую, открытую к модификациям программную систему в свободном доступе, состоящую из множества компонент, выполняющих определенные задачи на разных стадиях ­моделирования. Она базируется на ­негидростатических уравнениях гидротермодинамики. В настоящее ­время в НГМСБ настройка модели WRF-ARW выполнена для двух доменов.

Прогноз погоды по различным моделям

Счет мезомасштабной модели WRF-ARW на суперкомпьютере дает возможность заранее получать выходную продукцию с большим числом приземных и высотных метео­элементов, с меньшим временным интервалом и горизонтальным шагом, т. е. детализированный численный прогноз погоды.

В НГМСБ кроме счета вышеуказанной модели обрабатывается также выходная прогностическая продукция других численных моделей атмосферы, а именно: UM (Unified Model, Великобритания), GFS (Global Forecast System, США), ICON (ICOsahed Non-hydrostatic, Германия), IFS (Integrated Forecasting System, Великобритания) и COSMO-RU (Consortium for Small-scale Modeling, Россия), заблаговременность которых составляет от 48 до 240 часов.

Для чего нужна численная модель

Выходная продукция численных моделей используется для расчета опасных и неблагоприятных явлений погоды — грозы, тумана, гололеда — по определенным методикам. Гидрометцентр России предоставляет возможность получать прогностические данные комплексного прогноза и статистической модели. Для автоматизированного рабочего места (АРМ) синоптика-прогнозиста и других потребителей готовится большой объем прогностической информации в виде карт, графиков, таблиц. Обработанная прогностическая информация численных моделей атмосферы предоставляется синоптику для составления окончательного прогноза погоды в мобильном приложении «Погода в кармане», на метеопортале, сторонним организациям, в Атласе ветрового потенциала Республики Беларусь.

Перспективным направлением развития для НГМСБ является усовершенствование системы детализированного прогнозирования на основе модели WRF-ARW и развитие системы усвоения данных, что позволит повысить успешность прогноза для всех пунктов нашей страны.

В настоящее время численный прогноз погоды достиг высокого уровня развития главным образом в численном моделировании крупномасштабных погодных систем. Прогнозы локальной погоды все еще связаны с некоторой неопределенностью в отношении конкретного местоположения, времени и интенсивности метеорологических явлений, особенно тех, математическое моделирование которых на данном этапе развития науки невозможно.

Следует отметить, что идеальной численной модели прогноза погоды в настоящее время не существует. И сколь бы ни были совершенны его модели и информационные технологии, окончательное слово остается за синоптиком.

Раиса БУРАК, инженер-программист 1-й категории отдела численного моделирования прогнозов службы программного обеспечения Белгидромета