Статья: ОБНОВЛЕННАЯ СИСТЕМА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В МОСКОВСКОМ РЕГИОНЕ НА ОСНОВЕ ХИМИЧЕСКОЙ ТРАНСПОРТНОЙ МОДЕЛИ CHIMERE-2023 (2025)

В период май‒сентябрь 2024 года проводились испытания технологии наукастинга порывов ветра на основе трех типов информации: 1) наукасты (прогностические поля) порывов ветра до 150 мин в области обзоров радиолокаторов ДМРЛ-С в 10-минутных интервалах (по 144 прогноза ежесуточно); 2) поля прогнозов (мезопрогнозы) средней скорости и порывов ветра на 720 мин через каждые 3 часа с помощью модели COSMO-Ru/2.2 (8 прогнозов ежесуточно в 10-минутной дискретности); 3) наблюдения автоматических метеорологических станций (AMС) в 10-минутных интервалах (по 144 телеграмм ежесуточно). В выборках для каждой заблаговременности содержалось примерно по 20600 полей наукастов и по 1150 полей мезопрогнозов, а для всех сроков наблюдений ‒ 21024 одновременных станционных сообщений. Области охвата всеми типами информации расположены в Центральном федеральном округе (ЦФО) и имеют большое взаимное перекрытие (рисунок).

В рамках реализации важнейшего инновационного проекта государственного значения «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ» (ВИП ГЗ) в ФГБУ «Гидрометцентр России» совместно с ФГБУН «ИВМ РАН» в 2023 году разработана система глобального ансамблевого сезонного прогноза на основе климатической модели INM-CM5 [2, 3, 6]. Данная система сезонного прогнозирования успешно прошла испытания и была рекомендована ЦМКП Росгидромета к внедрению в прогностическую практику ФГБУ «Гидрометцентр России» и Северо-Евразийского климатического центра в ноябре 2023 года.

В ФГБУ «Гидрометцентр России» разработана для краткосрочного численного прогноза погоды (ЧПП) российская глобальная конфигурация ICON-Ru13/6N29 негидростатической свободно распространяемой модели ICON. Эта конфигурация ICON-Ru13/6N29 в тропосфере, стратосфере и мезосфере имеет шаг сетки 13 км и 120 уровней до 74 км по вертикали и 7 уровней в слое суши глубиной до 14 м. В эту сетку по горизонтали и вертикали вложена с шагом сетки 6,5 км дочерняя подсетка, расположенная севернее параллели 29,5° с. ш. на нижних (из 120) 74 (до 23 км) уровнях в атмосфере и 7 уровнях в почве. Отметим, что счет идет одновременно на обеих сетках: сетке с шагом 13 км и дочерней подсетке с двухсторонним обменом информацией вблизи границ дочерней подсетки на каждом шаге по времени. Фактически счет проводится на неравномерной сетке с шагами сетки, равными 13 или 6,5 км.

Предлагаются рекомендации по выпуску прогноза речного стока в вероятностной форме, которая в дополнение к обычному прогнозу в детерминированной форме дает представление о диапазоне возможных значений прогнозируемой величины. Вероятностную форму долгосрочных и некоторых среднесрочных прогнозов речного стока предлагается получать исходя из того, что ошибки прогноза подчиняются нормальному распределению вероятностей с постоянной дисперсией. Вероятностную форму выпуска краткосрочных и некоторых среднесрочных прогнозов предлагается получать исходя из того, что прогноз логарифмов характеристики речного стока дает ошибки, которые подчиняются нормальному распределению вероятностей с постоянной дисперсией. Приведены статистические критерии, предназначенные для проверки применимости каждого из методов. Даны примеры выпуска прогнозов речного стока в вероятностной форме, полученной с использованием каждого из предлагаемых методов. Предлагаемые рекомендации предназначены для повышения научной обоснованности результатов оперативного гидрологического прогнозирования.

Приводится обзор деятельности Всемирной метеорологической организации (ВМО), направленной на поддержку национальных гидрометеорологических служб (НГМС) в области оперативной гидрологии: от наблюдений, обработки данных, подготовки и формирования информационной продукции до выпуска гидрологических прогнозов, выполнения гидрологических расчетов, а также оценки и управления водными ресурсами. Рассмотрена современная повестка дня ВМО в области гидрологии, цели и задачи целевых групп экспертов, некоторые проекты и инициативы, в том числе Инициатива по заблаговременным предупреждениям для всех, программа по цифровой трансформации НГМС, а также аспекты частного и государственного партнерства. Приводится анализ организационной структуры ВМО в области гидрологии.

Приводится обзор деятельности Всемирной метеорологической организации (ВМО), направленной на поддержку национальных гидрометеорологических служб (НГМС) в области оперативной гидрологии: от наблюдений, обработки данных, подготовки и формирования информационной продукции до выпуска гидрологических прогнозов, выполнения гидрологических расчетов, а также оценки и управления водными ресурсами. Рассмотрена современная повестка дня ВМО в области гидрологии, цели и задачи целевых групп экспертов, некоторые проекты и инициативы, в том числе Инициатива по заблаговременным предупреждениям для всех, программа по цифровой трансформации НГМС, а также аспекты частного и государственного партнерства. Приводится анализ организационной структуры ВМО в области гидрологии.

С использованием результатов численных расчётов по глобальным климатическим моделям CNRM-CM6-1-HR-f2, GFDL-CM4 и GISS-E2-1-G-p3, входящим в проект CMIP6, получены проекции изменения количества среднегодовых величин месячных сумм осадков для Азово-Черноморского региона в 21 веке и наиболее вероятного климатического сценария SSP2-4.5. Модели, выбранные из ансамбля 36 глобальных численных моделей, адекватно воспроизводят режим осадков над Азово-Черноморским регионом. Рассчитаны тенденции изменения среднегодовых величин месячных сумм осадков в период 2030-2099 гг. и изменение медианы осадков в краткосрочной (2030-2049 гг.), среднесрочной (2060-2079 гг.) и долгосрочной (2080-2099 гг.) перспективе по отношению к базовому периоду (1995-2014 гг.). Получено, что в среднем над Черным морем к концу 21 века вероятно уменьшение среднегодовых величин месячных сумм осадков от 1,8 мм (согласно модели CNRM-CM6-1-HR-f2) до 2,8 мм (согласно модели GISS-E2-1-G-p3). При этом в отдельных районах Азово-Черноморского региона (в частности, в окрестности Анатолийского и Кавказского побережий) вероятное уменьшение количества среднегодовых величин месячных сумм осадков составит к концу 21 века почти 7 мм, годовых - более 80 мм.

Проведены исследования химического состава снежного покрова в различных геоморфологических зонах Кабардино-Балкарской Республики фонового и импактного воздействия. Проведён анализ пространственного распределения концентраций компонентов и сравнение полученных данных с нормативно-техническими документами, регламентирующими гигиенические требования. Исследования показали, что снежный покров в соответствии с классификацией Алёкина О. А. можно отнести к следующим типам: гидрокарбонатно-натриевому I типа, гидрокарбонатно-кальциевому и гидрокарбонатно-аммониевому. Общая жёсткость характеризует талые снежные воды как мягкие. Агрохимические расчётные показатели - коэффициент адсорбции натрия (SAR) и ирригационный коэффициент Стеблера - характеризуют пробы как имеющие низкую опасность для осолонцевания почв и хорошие для применения в орошении. Выявлено, что высокогорная и горная территории являются фоновыми, так как для них определяющим фактором в формировании состава снежного покрова является дальний и региональный перенос растворимых форм компонентов. Преобладающее влияние на химизм снежного покрова фоновых высокогорных и горных территорий оказывает трансграничный перенос морских солей через Главный Кавказский хребет. Химизм снежного покрова равнинных зон Кабардино-Балкарской Республики связан с локальным загрязнением в основном малорастворимыми соединениями.

Рассмотрены условия образования ледяного дождя и гололёда, методы их прогноза, а также представлен анализ отдельных случаев, отмечавшихся в московском регионе в холодные периоды 2023-2024 гг. Проанализированы подходы к оперативному прогнозу этих явлений с имеющимся современным набором информации, в том числе с использованием результатов численного прогноза моделей ICON-Ru, COSMO-Ru2.2 и COSMO-Ru6 с высоким пространственно-временным разрешением. Предложены рекомендации оперативным синоптикам и алгоритм прогноза гололёдных явлений на период до 3 суток на примере московского мегаполиса.

Проводится сравнение двух систем ансамблевого прогнозирования с использованием модели ПЛАВ072L96 - S1 и S2, рассматриваются прогнозы с заблаговременностью до 6 недель. Система S1 использует ансамбль из 61 члена, для генерации ансамбля начальных состояний используется метод бридинга. В новой системе S2 используется 41 член, ансамбль начальных состояний подготавливается с использованием усвоения данных на базе локального ансамблевого фильтра Калмана. Показано, что, несмотря на меньшее количество членов ансамбля, система S2 не только не уступает системе S1, но и обладает некоторыми преимуществами, особенно на длительных интервалах интегрирования (до 46 дней). При этом обе системы характеризуются заниженным разбросом ансамбля и асимметрией распределения прогностических значений, что требует дальнейшей корректировки. Демонстрируется предпочтительность использования системы S2 и ее дальнейшего развития.

Представлен краткий обзор особенностей циркуляции в тропосфере и нижней стратосфере Южного полушария. Рассмотрены сезонные и многолетние изменения в положении и интенсивности струйных течений. Описаны особенности поведения и структуры тропопаузы, в том числе в период полярной ночи. Показано влияние глобального потепления и изменения содержания стратосферного озона на изменение циркуляции в Южном полушарии.