УДК 551.509.325.001.572<<16/18.02.2014>>(470.62)
Прогноз видимости 16—18 февраля 2014 г. в районе проведения Олимпийских игр в Сочи с помощью модели COSMO-Ru1
М. В. Шатунова*, Г. С. Ривин*, И. А. Розинкина*
Изменения условий видимости могут быть обусловлены разными метеорологическими факторами, например, образованием тумана, сильными осадками и другими. Прогноз видимости с использованием синоптического подхода может основываться на результатах численного прогноза основных метеовеличин, таких как относительная влажность, интенсивность и фазовый состав осадков. В статье оценивается возможность использования выходной продукции модели COSMO-Ru1 с шагом сетки 1,1 км для составления синоптических прогнозов видимости на примере случаев 16—18 февраля 2014 г., когда отмечалось формирование облачности на горных склонах и выпадали сильные осадки, в основном в виде снега.
Ключевые слова: модель COSMO-Ru, проект CORSO, проект FR0ST-2014, прогноз видимости, относительная влажность, интенсивность осадков, фаза осадков.
1. Введение
В период проведения Олимпийских игр в Сочи в феврале 2014 г. наблюдались ситуации, когда изменение метеорологических условий приводило к переносу времени соревнований. Случай с ухудшением условий видимости 16—18 февраля является наиболее показательным.
Прогноз видимости, будучи частью специализированных прогнозов, в пер вую оче редь для ави а ции и на зем но го транс порта, явля ет ся важ ным и для приема решений о проведении спортивных мероприятий. Уменьшение видимости ниже порогового значения (20—50 м) может стать причиной отмены или переноса соревнований по таким видам, как биатлон, скоростной спуск, прыжки с трамплина. Перед синоптиками, работавшими на спортивных объектах, стояла сложная задача прогнозирования погоды в условиях недостаточной изученности микроклиматических условий в местах проведения соревнований и отсутствия верифицированных технологий прогностического моделирования с высоким пространственным разрешением, которые могли бы обеспечить прогнозами высокого качества данный регион, характеризующийся сложными физико-географическими условиями.
* Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации; e-mail: gbert@yandex. ru.
Технология мезомасштабного численного моделирования COSMO-Ru [1, 4, 6] являлась основной оперативной технологией численного прогноза погоды для метеорологического обеспечения Олимпийских игр в Сочи в 2014 г. К началу Игр в конце января 2014 г. в оперативную практику была внедрена прошедшая предшествующую апробацию с июля 2013 г. по январь 2014 г. версия модели COSMO-Ru с шагом сетки 1,1 км (COSMO-Ru1) [7].
2. Наблюдательная сеть
В ходе подготовки к зимним Олимпийским играм в Сочи сеть гидромете о роло ги чес ких стан ций в ре ги о не была до пол не на автомати чес ки ми метеорологическими станциями, информация с которых поступала на сервер Гидрометцентра России в специализированную базу данных. Помимо стандартных наблюдений за давлением, температурой, влажностью, скоростью и направлением ветра, интенсивностью осадков, на ряде станций с помощью установленных приборов регистрировались видимость и высота нижней границы облачности, а также высота и температура снежного покрова. На 12 станциях были установлены приборы, передающие информацию о текущей погоде (present weather detector, PWD), в частности о типе и интенсивности осадков. Измерения основных метеовеличин проводились каждые 10 мин, измерения скорости и направления ветра, видимости и высоты нижней границы облачности выполнялись с интервалом 1 мин [12]. Кроме того, на семи станциях были установлены видеокамеры, фиксировавшие изображение каждые 10 мин.
Большая часть метеорологических станций (23 станции) была располо-же на в не пос редствен ной бли зос ти от мест про веде ния со рев но ва ний в горном кластере (рис. 1) и охватывала диапазон высоты от 564 м (Красная Поляна) до 2225 м (Аибга) над уровнем моря.
Наличие данных наблюдений разного рода, собранных в единую базу данных, созданную в ходе проекта FROST-2014 [12], позволило провести детальный анализ условий погоды и оценить качество прогнозов по модели COSMO-Ru1.
3. Описание синоптической ситуации и данные наблюдений
Рассматриваемые случаи ухудшения видимости в горном кластере были обусловлены разными причинами. 16 февраля адиабатическое выхолаживание влажного воздуха при его подъеме вдоль склонов долины сопровождалось активным развитием облачности. Местные условия — слабый ветер, значения температуры в пределах -5...5°С и наличие снежного покрова явились фактором [5] сохранения облачности (или тумана) на склонах в течение 22—24 ч 16и17 февраля 2014 г. Ухудшение видимости 18 февраля было вызвано интенсивными снегопадами, сопровождавшими прохож де ние холод но го фрон та.
Синоптическая ситуация над европейской территорией России определялась глубоким циклоническим образованием, перемещавшимся в период с 15 по 18 февраля с севера Атлантики на Скандинавию, и системой ат -мосферных фронтов, связанных с ним. Анализ спутниковых снимков с
Рис. 1. Расположение метеорологических станций в горном кластере.
"Meteosat-7" и "Meteosat-10" показ ывает, что в первой половине дня 16 февраля над восточной частью акватории Черного моря существовал локальный циклон, а фронтальная облачность отмечалась до 15—16 ч ВСВ (местное время = ВСВ + 4 ч; далее в тексте и на рисунках приведено Всемирное скоордированное время). 17 февраля в рассматриваемом районе дважды, в 6 и 19—20 ч ВСВ, на спутниковых снимках отмечены развитая облачность с температурой на верхней границе до -50°С и незначительные осадки, возможно, связанные с атмосферными фронтами, не проявившимися в приземном слое.
16 февраля в период с 9 до 12 ч ВСВ (13—16 ч по местному времени) на метеостанциях региона было отмечено понижение температуры на 3—6°С за 4 ч и увеличение относительной влажности от 40—50 (средний уровень) до 95—100%. На рис. 2 приводятся данные наблюдений температуры, относительной влажности, видимости и интенсивности осадков за пе ри од с 0 ч ВСВ 16 февраля по 12 ч ВСВ 19 февраля для четырех автоматических метеорологических станций в горном кластере: Биатлонный стадион (1455 м над уровнем моря), Санки-700 (находится на дне долины, 701 м над уровнем моря), Роза Хутор-4 (1580 м над уровнем моря) и Роза Хутор-7 (980 м над уровнем моря); две последние станции расположены на склоне долины, ориентированном на северо-восток. Большие значения относительной влажности (более 95%) отмечались до 9—11 ч ВСВ 17 февраля на станциях, расположенных на дне долине, и до 13—16 ч ВСВ того же дня на станциях, расположенных на склонах выше 1000 м над уровнем моря. После 22 ч ВСВ 17 февраля относительная влажность увеличилась до 95—100% и не менялась в течение всего дня 18 февраля.
Рис. 2. Ход приземной температуры воздуха (1), относительной влажности (2), видимости (5) и часовых сумм осадков (4) по данным автоматических метеорологических станций Биатлонный стадион (а), РозаХутор-4 (б), РозаХутор-7 (в) и Санки-700 (г) в период 16— 19 февраля 2014 г.
Скорость ветра на высоте 10 м в период с12 ч ВСВ 16 февраля до12 ч ВСВ 17 февраля не превышала 1,5 м/с. Кроме того, по данным профиле-мера на автоматической метеорологической станции Кордон Лаура, 16 и 17 февраля в нижней тропосфере (до 1200 м над уровнем станции, т. е. до высоты 2000 м над уровнем моря) наблюдались штилевые условия.
По данным автоматических метеорологических станций, расположенных на склонах долины выше 1000 м над уровнем моря, средняя за сутки высота снежного покрова варьировалась от 42 см (Роза Хутор-7) до 196 см (Роза Хутор-8), за исключением станции Горная Карусель-1000, где снежный покров отсутствовал. На дне долины снежный покров отмечался на станциях Трамплин и Многоборье.
Изменение видимости 16 и 17 февраля было связано с развитием облачности, что хорошо прослеживается по видеорегистраторам, а также по данным о высоте нижней границы облаков. Так, резкое уменьшение высоты нижней границы облаков от 4000—5000 до 500—700 м было зафиксировано в 10 ч 30 мин на гидрометеорологической станции Кепша и на автоматической станции Санки-700 в 13 ч 30 мин. По данным станций Красная Поляна и Кордон Лаура, в период с 13 ч 16 февраля до 11 ч 17 февраля высота нижней границы облачности не превышала 860 м, при этом ее минимальные значения составили 40 и 150 м соответственно.
Изменения видимости, как уменьшение, так и увеличение, происходили на всех стан ци ях по-раз ному (рис. 2). На стан ци ях, рас положен ных в долине, изменения происходили в течение 4—5 ч, и минимальные значе-
ния видимости составили 336 м (станция Санки-700). В то же время на станциях, расположенных на склонах, на высоте выше 900 м, уменьшение видимости (от 20 км до минимальных значений) происходило в течение 1—1,5 ч. Значения видимости менее 100 м были отмечены на автоматических метеорологических станциях Горная Карусель-1500 (25 м), Биатлонный стадион (29 м), Роза Хутор-4 (44 м), Горная Карусель-1000 (55 м), Роза Хутор-7 (97 м).
Уменьшение видимости, наблюдавшееся на станциях горного кластера 18 февраля, было обусловлено интенсивными осадками, преимущественно в виде снега. Суточные суммы осадков на станциях горного кластера варьировались от 21,4 мм (Санки-700) до 37,5 мм (Кордон Лаура) и 38,4 мм (Роза Хутор-4). Во временном ходе можно отметить четыре максимума (рис. 2): 0—2, 6—7, 11—12 (период наибольшей интенсивности) и 17—18 ч. По спутниковым данным, в районе отмечались осадки с интенсивностью до 10—15 мм/ч. Относительная влажность, как уже отмечалось, превышала 95% в течение всего дня. По данным автоматических метеорологических станций, расположенных на склонах долины, изменения дальности видимости имели иной характер, чем в случае 16—17 февраля, — скачкообразные с перепадом от нескольких сотен метров до 20 км в период с 0 до 6 ч (для некоторых станций до 9 ч), а затем плавный ход с незначительными колебаниями значений видимости.
4. Описание модели COSMO-Ru1
Версия модели COSMO-Ru с шагом сетки 1,1 км была подготовлена в рамках проекта CORSO [10] для м
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.