УДК 551.509.3.001.572<<2014>>(470.62)
Проект FROST-2014 и метеорологическое обеспечение Олимпиады "Сочи-2014"
Д. Б. Киктев*, Е. Д. Астахова*, Р. Б. Зарипов*, А. В. Муравьев*, А. В. Смирнов*, М. Д. Цырульников*
Для метеорологического обеспечения зимней Олимпиады 2014 г. наблюдательная сеть в районе Сочи была усилена более чем 40 автоматическими метеорологическими станциями, доплеровским локатором с двойной поляризацией, температурным и ветровым профайлерами, микродождевыми радарами и т. д. Эти расширенные наблюдательные возможности позволили использовать сочинский полигон для развития, тестирования и взаимного сравнения различных технологий наукастинга и краткосрочного численного прогноза погоды в рамках международного проекта Всемирной программы метеорологических исследований ВМО FROST-2014 (Forecast and Research in the Olympic Sochi Testbed). Прогностическая продукция проекта FROST-2014 использовалась для оперативного метеорологического обеспечения олимпийских мероприятий. Представлены основные направления исследований и предварительные результаты проекта.
Ключевые слова: наукастинг, краткосрочный прогноз погоды, горная метеорология, РЯ08Т-2014.
1. Введение
Своевременное предоставление качественной гидрометеорологической информации имеет важное значение для организаторов, участников и зрителей олимпийских мероприятий. Как правило, в регионах, где планируется проведение таких соревнований, проводятся расширение и модернизация гидрометеорологических наблюдательных сетей, что превращает регионы расположения олимпийских объектов в своего рода полигоны с расширенными возможностями для проверки и взаимного сравнения различных прогностических технологий, а также для диагностических исследований. В последние годы эти возможности стали использоваться для организации международных научных проектов и прогностических демонстрационных проектов Всемирной программы метеорологических исследований (ВПМИ) ВМО.
Первый проект ВПМИ, фокусирующийся на демонстрации возможностей систем прогноза текущей погоды (наукастинга), был организован для
* Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации; e-mail: kiktev@mecom.ru.
летних Олимпийских игр "Сидней-2000". С летними Олимпийскими играми 2008 г. в Пекине были связаны два проекта ВПМИ. Первый был нацелен на развитие краткосрочного (на 6—36 ч) ансамблевого численного прогнозирования погоды (ЧПП). Задачей второго проекта была демонстрация возможностей прогнозов текущей погоды с акцентом на прогнозировании явлений со значительными последствиями. Проект SNOW-V10 (Science and Nowcasting Olympic Weather for Vancouver-2010) [13] был на-це лен на наукас тинг зим ней по годы для тер ри то рии со слож ной гор ной орографией на примере региона проведения Олимпийских игр "Ванку-вер-2010". Имеющийся в мире опыт по решению такого рода задач на сегодняшний день является очень скромным — большинство прогностических центров, использующих системы наукастинга, активно применяет их в основ ном для про гно за лет них кон вектив ных явле ний.
XXII Олимпийские и XI Паралимпийские зимние игры (далее Игры) были проведены в период с 7 по 23 февраля и с 7 по 16 марта 2014 г. в г. Сочи. Основными существенными для Игр метеорологическими факторами были осадки (количество и тип), изменение высоты снежного покрова, видимость, высота нижней границы облаков, ветер и температура. При этом объектами повышенного внимания были не обязательно близкие к экстремальным значения метеорологических величин. Важны были любые переходы через пороговые значения, существенные для принятия решений спортивными менеджерами и организаторами Игр. Например, с учетом специфики "снежных" видов спорта серьезным фактором, влияющим на условия проведения спортивных мероприятий, были переходы температуры воздуха через 0°С.
Высокие требования Международного олимпийского комитета к точности прогностической информации, пространственно-временной детали-за ции и ре жи му об новле ния про гно зов в слож ном гор ном ре ги о не были серь ез ным вы зо вом про гно зис там Олим пий ских игр — для ин форма ци он-ных систем Игр требовалось ежечасное обновление прогноза с его детализацией по часам на текущий день и с трехчасовой детализацией на последующие двое суток для каждого спортивного объекта. Прогнозы большей заблаговременности выпускались отдельно для прибрежного кластера олимпийских объектов в Адлере и горного олимпийского кластера в Красной Поляне. Помимо этого по мере необходимости выпускались специализированные прогнозы с экстренной информацией об ухудшении условий погоды.
С Играми в Сочи связан инициированный в 2011 г. и продолжающийся в настоящее время международный проект FR0ST-2014 (Forecast and Research in the Olympic Sochi Testbed), получивший статус исследовательского и прогностического демонстрационного проекта ВПМИ [3].
Целями проекта FR0ST-2014 являются:
— создание открытого для научного сообщества информационного ресурса с данными расширенной программы метеорологических наблюдений в горных условиях в зимний период;
- развитие систем наукастинга зимней погоды для территории со сложным рельефом с акцентом на опасных и неблагоприятных явлениях погоды и систем детализированного детерминированного и ансамблевого мезомасштабного прогнозирования в условиях сложной орографии;
— расширение информационной базы для решения задач оперативного метеорологического обеспечения Игр "Сочи-2014" продукцией участвующих в проекте прогностических систем;
— углубление понимания физических механизмов развития региональных метеорологических процессов со значительными воздействиями;
— оценка качества разработанных прогностических систем и практического эффекта от их применения.
Помимо Росгидромета, в полевой кампании проекта приняли участие представители международного консорциума по мезомасштабному моделированию COSMO; Норвежского и Финского метеорологических институтов, представляющих консорциум HIRLAM/ALADIN; Службы окружающей среды Канады (Environment Canada); Национальной администрации океана и атмосферы США (NOAA); Центрального института метеорологии и геодинамики Австрии (ZAMG); Корейской метеорологической администрации. Общая концепция и другие материалы проекта представлены на сайте http://frost2014.meteoinfo.ru.
2. Информационная база
Для решения задач метеорологического обеспечения Игр в течение нескольких предшествующих лет наблюдательная сеть в районе Сочи была существенно усилена. Были введены в эксплуатацию более сорока автоматических метеорологических станций. Кроме температуры, влажности, направления и скорости ветра, интенсивности и типа осадков ряд станций фиксировал видимость, высоту нижней границы облаков, характеристики радиационного баланса, снежного покрова и т. д. Базовая дискретность наблюдений зимой 2014 г. на большинстве станций составляла 10 мин. С до пол ни тель ной вре мен ной аэ роло ги чес кой стан ции в Сочи было орга ни-зовано четырехразовое зондирование атмосферы с высоким пространственным разрешением.
Развитие наблюдательной сети в регионе проведения Игр не ограничилось данными контактных измерений. В конце 2012 г. был введен в экс -плуатацию доплеровский метеорологический радиолокатор (МРЛ) с двойной поляризацией WRM200 фирмы "Vaisala", установленный на горе Ахун. Зимой 2013/14 г. турецкой и украинской сторонами была любезно предоставлена возможность использования "объемных файлов" с данными МРЛ в Самсуне, Трабзоне и Симферополе, что впервые сделало возможным построение единого радиолокационного поля для центральной и восточной частей акватории Черного моря. Эта информация дополнялась данными температурно-влажностного профайлера HATPRO фирмы "RPG METEK GmbH", содара LAP3000 фирмы "Scintec Corporation", температурного профилемера МТР-5 НПО "АТТЕХ" и двух микродождевых радаров MRR-2 фирмы "METEK GmbH".
Данные сочинского наблюдательного полигона включали также ряды снимков семи веб-камер, материалы снегосъемок и т. д. По мере появления новых источников наблюдений и организации потоков данных их информация становилась частью архива проекта FROST-2014. Все зарубежные и от ечес твен ные учас тни ки про екта име ли дос туп к опе ратив ной информации метеорологических наблюдений и возможность ее использования для подготовки своих прогнозов по региону Сочи. Участники проекта
рассчитывали эти прогнозы в своих центрах в режиме реального времени и передавали результаты на сервер проекта по каналам Интернет для обеспечения оперативных прогностических задач и для пополнения архива проекта. Прогностическая составляющая проекта FROST-2014 была представлена данными шести систем наукастинга, восьми систем детерминированного и шести систем ансамблевого ЧПП. Более подробная информация об этих системах представлена ниже, а также в презентациях участников проекта (http://frost2014.meteoinfo.ru/presentations). Через веб-сервер проекта в период Игр также осуществлялось оперативное обеспечение прогнозистов и участников проекта различными видами актуальной фактической и прогностической информации, оперативными оценками качества прогнозов, климатической информацией для региона проведения Игр и т. д.
3. Компоненты проекта 3.1. Прогноз текущей погоды (наукастинг)
В полевой кампании проекта FROST-2014 были задействованы следующие системы наукастинга: CARDS (CAnadian Radar Decision Support system; Канада) [9] — система диагноза и прогноза текущей погоды, базирующаяся на лагранжевой экстраполяции данных радара; ABOM (Adaptive Blending of Observations and Model; Канада) [6], INTW (INTegrated Weighted forecasts; Канада) [12], Joint (Гидрометцентр России) [16] — адаптивные системы, базирующиеся на различных алгоритмах комбинирования (мульти)модельных прогностических данных и текущих станционных наблюдений; INCA (Integrated Nowcasting through Comprehensive Analysis; Австрия) [10], MeteoExpert (ИРАМ; Россия) [7] — системы, ком-плекси ру ю щие раз личные виды факти чес ких и про гнос ти чес ких дан ных.
Значение тех или иных информационных составляющих в системах наукастинга может существенно зависеть от мест
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.