6.1.2 Основные ограничения автоматизированных технологий ЧПП обусловлены несовершенством используемых гидродинамических моделей атмосферы, а также неполнотой и неточностью информации об исходном состоянии атмосферы и ее подстилающей поверхности.
Гидродинамические модели атмосферы прогнозируют не локальные, а осредненные по ячейкам расчетной координатной сетки значения метеорологических параметров. Используемое в гидродинамических моделях атмосферы дискретное представление полей метеорологических параметров и их изменения во времени является источником погрешностей гидродинамических прогнозов. Недостаточно высокая пространственная детализация, в частности, ограничивает возможности гидродинамических моделей атмосферы воспроизводить экстремальные характеристики и резкие изменения погоды, как правило, представляющие наибольший интерес для потребителей прогнозов.
В гидродинамических моделях атмосферы представлены лишь основные погодообразующие механизмы. Физические процессы при этом воспроизводятся приближенно. Следствием этого являются различного рода систематические ошибки прогнозов.
6.1.3 На сегодняшний день технологии ЧПП не способны прогнозировать целый ряд явлений погоды. Многие из явлений погоды, включая опасные явления, имеют локальный характер и сложную природу образования, которую в настоящее время затруднительно описать формально для полной автоматизации прогноза этих явлений с приемлемым уровнем успешности. По этой причине туманы, гололед и прочие явления прогнозируются в основном специалистами- прогнозистами, которые хорошо знают условия их образования и развития в конкретном регионе*(5).
6.1.4 Возможны ситуации, когда ошибки и сбои в технологии ЧПП и различного рода нештатные ситуации способны существенно исказить объективную прогностическую информацию и сорвать ее выпуск.
6.1.5 Перечисленные выше причины, опыт повседневной прогностической практики Росгидромета и других НГМС свидетельствуют о том, что обеспечение высокого качества и бесперебойного выпуска КПП требует сбалансированного сочетания результатов ЧПП и их экспертной оценки специалистом-прогнозистом с целью контроля, уточнения и восполнения имеющейся объективной фактической и прогностической информации.
6.2 Информационная база для подготовки краткосрочного прогноза погоды специалистом-прогнозистом
6.2.1 КПП должны составляться специалистом-прогнозистом на основе данных гидрометеорологических наблюдений и результатов объективных прогностических методов и технологий, в совокупности составляющих информационную базу прогноза.
6.2.2 Для подготовки КПП необходима информация о свойствах воздушной массы, перемещающейся в пункт или район прогноза, и о характере ее трансформации во времени и пространстве (по РД 52.27.724). По мере увеличения заблаговременности прогноза и скорости воздушного переноса пространственно-временные масштабы анализируемых прогнозистом атмосферных процессов возрастают. Последнее означает, что информационная база и функции прогнозистов должны меняться в зависимости от требуемой заблаговременности прогноза.
6.2.3 Значительная часть прогностических организаций Росгидромета выпускает как собственно КПП, так и прогнозы погоды на текущий день (сверхкраткосрочный прогноз погоды) и ближайшие часы (прогноз текущей погоды). При подготовке этих прогнозов необходимо учитывать специфику их информационной базы.
6.2.4 Границы между прогнозом текущей погоды, сверхкраткосрочным и краткосрочным прогнозами достаточно условны, но в целом эта принятая в ВМО классификация [1] отражает реально существующую специфику подготовки прогнозов в зависимости от необходимой заблаговременности.
С точки зрения состава информационной базы между соседними прогностическими временными диапазонами провести явную разграничительную черту сложно, так как многие компоненты информационной базы являются общими. Различия здесь носят главным образом количественный характер и проявляются в необходимой степени детализации и относительной ценности отдельных видов фактической и прогностической информации. В то же время между крайними прогностическими заблаговременностями (несколько часов и несколько суток) существуют вполне определенные качественные различия. Они связаны с тем, что первая представляет средний (или мезомасштабный) диапазон атмосферных процессов (характерные горизонтальные пространственные масштабы - от километров до сотен километров), а вторая соответствует синоптическим масштабам (горизонтальные пространственные масштабы порядка тысяч километров).
6.2.5 Прогноз мезомасштабных процессов (сверхкраткосрочный прогноз и, в особенности, прогноз текущей погоды) должен строиться на информационной базе с адекватной задаче степенью пространственно-временной детализации исходных данных. Недостаточная обеспеченность информационной базы детализированными данными сводит прогноз к ''фоновому" прогнозу (см. 6.2.12) и существенно снижает его потенциальную информационную ценность.
6.2.6 Жизненный цикл некоторых погодных явлений (например, шквалов, ливней и т.д.) варьирует от минут до десятков минут. Возможности прямого прогноза такого рода явлений с помощью гидродинамических моделей атмосферы весьма ограничены, что обуславливают приоритетную роль данных наблюдений как информационной основы прогноза текущей погоды.
6.2.7 Так как контактные наблюдения за состоянием атмосферы, как правило, разнесены в пространстве достаточно широко, они не всегда способны обеспечить достаточную степень детализации для оценки параметров перемещения погодообразующих структур и зон отдельных погодных явлений. По этой причине помимо контактных метеорологических наблюдений для подготовки прогнозов текущей погоды и сверхкраткосрочных прогнозов следует привлекать площадные данные дистанционного зондирования атмосферы (радарные, спутниковые) (по РД 52.27.339) [4].
6.2.8 Для диагноза текущего состояния атмосферы при подготовке прогноза следует привлекать информацию о стратификации воздушных масс по результатам вертикального зондирования атмосферы [5].
6.2.9 Специфика подготовки прогнозов текущей погоды, сверхкраткосрочных и краткосрочных прогнозов погоды проявляется в учете относительной роли присущей атмосферной динамике неустойчивости и в определении приоритетов различных составляющих информационной базы. С переходом от сверхкраткосрочных к собственно краткосрочным прогнозам погоды и по мере увеличения заблаговременности последних линейная экстраполяция развития атмосферных процессов оказывается все менее пригодной для задач прогноза, и в составе информационной базы повышается относительная ценность информации гидродинамических прогнозов*(6).
6.2.10 Результаты ЧПП на основе гидродинамических моделей атмосферы следует использовать в качестве объективной основы КПП. При этом рекомендуется использовать прогностическую информацию нескольких гидродинамических моделей атмосферы.
6.2.11 Активное перемешивание в атмосферном пограничном слое и влияние на атмосферные течения неоднородностей рельефа и других свойств подстилающей поверхности уменьшает предсказуемость процессов у поверхности земли в сравнении с процессами в более высоких слоях тропосферы. В связи с этим с увеличением заблаговременности прогнозов возрастает роль анализа крупномасштабных процессов в средней тропосфере.
6.2.12 Прогнозируемая погода в конкретной местности определяется в основном мезомасштабными процессами, развивающимися на фоне крупномасштабных синоптических процессов. Предсказуемость мезомасштабных процессов, как правило, исчерпывается часами. Далее возможен лишь "фоновый" прогноз крупномасштабных процессов, когда прогнозируются не детали проявления некоторого явления, а лишь обобщенные характеристики последнего или условия, способствующие возникновению такого рода явлений. Текущие фактические данные о состоянии атмосферы в последнем случае следует использовать для общей оценки свойств воздушных масс, перемещающихся к району прогноза, и оценки предполагаемых фоновых изменений*(7).
6.2.13 Учитывая значительную изменчивость атмосферных процессов и ограниченность индивидуального опыта, специалисты-прогнозисты должны ознакомиться с климатической статистической информацией для их региона ответственности с целью получения представления о диапазоне возможных погодных изменений и их повторяемости. Особенно важно это при прогнозе экстремальных значений метеорологических параметров.
6.2.14 Востребованность и важность различных компонентов информационной базы могут зависеть от заблаговременности прогноза, региональных особенностей, доступных информационных, технических и кадровых ресурсов прогностических организаций, а также от особенностей текущей метеорологической ситуации. Некоторые виды информации могут быть востребованы при определенных ситуациях и практически не нужны в других.
6.2.15 Определенную степень дублирования, обычно присутствующую в информации, поступающей как от различных источников наблюдений, так и от производителей прогнозов, следует считать полезной для повышения общей надежности информационного обеспечения прогностических организаций и уточнения оценок текущего и будущего состояния атмосферы. Возможности контроля метеорологической информации пропорциональны степени ее избыточности.
6.2.16 Основу информационной базы для подготовки КПП специалистом-прогнозистом должен составлять информационный минимум для подготовки краткосрочных прогнозов погоды согласно приложению А.
6.2.17 Состав информационной базы для подготовки КПП специалистом-прогнозистом следует пересматривать по мере развития технологий прогнозирования.
Включение в информационную базу новых видов продукции должно быть основано на результатах их статистически представительной проверки.
6.2.18 Помимо объективных фактических и прогностических данных опосредованно, через специалиста-прогнозиста в информационной базе всегда присутствует концептуальная модель гидрометеорологических процессов, т.е. система знаний и представлений о механизмах образования, структуре и жизненных циклах прогнозируемых явлений. Степень адекватности этой концептуальной модели - предмет квалификации специалиста-прогнозиста, обеспечиваемой текущим уровнем научного знания в данной предметной области, специальным образованием и опытом.
Следует регулярно проводить стажировки специалистов-прогнозистов по использованию компонентов рекомендованной информационной базы в практике подготовки КПП.
6.3 Основные этапы типового процесса подготовки краткосрочного прогноза погоды специалистом-прогнозистом
6.3.1 Анализ текущей метеорологической ситуации
6.3.1.1 Задачи данного этапа:
- установить происхождение и общий характер текущих атмосферных процессов, определяющих погодные условия по региону обслуживания, в соответствии с общепринятыми типизациями метеорологических процессов синоптического и мезомасштабов (например, антициклон, седловина, фронтальная система конкретного типа, внутримассовая конвекция и т.д.). Выявление сходства текущей ситуации с определенными типовыми процессами позволяет задействовать концептуальные модели последних (см. 6.2.18) и дает априорное представление о возможном характере сопутствующих явлений погоды;
- выявить особенности текущей типовой ситуации.
6.3.1.2 Анализ текущей метеорологической ситуации должен включать в себя фронтальный анализ полей метеорологических параметров [4].
6.3.1.3 Рекомендуемый порядок анализа текущих атмосферных процессов: от крупных масштабов - к детализации. Крупномасштабная информация задает общий "контекст", на фоне которого развиваются процессы среднего масштаба (мезомасштаба), в основном определяющие погодные условия в конкретной местности.
6.3.1.4 Пространственная область анализа должна включать регион обслуживания и прилегающие территории. Размеры прилегающих территорий определяются заблаговременностью прогноза [5].
6.3.1.5 Продолжительность рассматриваемой предыстории атмосферных процессов должна соответствовать их характерным временным масштабам.
6.3.2 Экстраполяция погодообразующих процессов во времени и пространстве
6.3.2.1 Задача данного этапа - оценка положения и степени развития основных значимых для подготовки прогноза погодообразующих структур (фронтальных разделов, циклонов, антициклонов, термобарических гребней и ложбин) на момент прогноза.
6.3.2.2 Основным методом экстраполяции развития погодообразующих структур во времени и пространстве в современной технологии подготовки КПП является численный прогноз полей метеорологических параметров на базе гидродинамических моделей циркуляции атмосферы*(8).
6.3.2.3 В зависимости от качества объективной прогностической продукции может быть целесообразным ее использование параллельно с "ручной" синоптической экстраполяцией погодообразующих процессов на основе последовательности предшествующих фактических карт погоды, спутниковых снимков и т.д.
6.3.3 Подготовка прогноза в терминах элементов и явлений погоды
Задачи и содержание работ данного этапа:
- определение интервалов наиболее вероятных значений прогнозируемых метеорологических параметров для заданного пункта или территории на основе применения расчетных методов, учета местных особенностей, суточного хода, структуры и особенностей жизненного цикла прогнозируемых явлений погоды;
- оценка возможности возникновения и интенсивности опасных метеорологических природных явлений. Этот пункт является ответственным и трудным из-за сложности и многообразия факторов, влияющих на процесс образования и интенсивность такого рода явлений;
- формулирование текста окончательного прогноза.
6.4 Функции специалиста-прогнозиста в технологии подготовки краткосрочных прогнозов погоды
6.4.1 Развитие численных методов прогноза постепенно трансформирует роль специалиста-прогнозиста в общей технологии подготовки КПП. При этом в соответствии с 6.1 в силу ряда присущих ЧПП ограничений и ввиду высокой сложности задачи прогноза погоды для специалиста-прогнозиста остается широкое поле деятельности.
В современной технологии подготовки КПП акцент должен быть сделан на тех функциях специалиста-прогнозиста, которые плохо поддаются полной формализации и, соответственно, автоматизации:
- обобщение разнородной по содержанию и форме представления информации: данных различных видов фактических карт погоды и прогностических полей метеорологических параметров, выпущенных различными прогностическими центрами; спутниковой информации; результатов выполненных специалистом-прогнозистом расчетов на основе объективных методов прогноза; климатической информации для района прогноза; результатов станционных наблюдений, высотного зондирования и т.д.