Совещание-семинар синоптиков Урало-Сибирского региона.
Новосибирск 29-31 июля 2014г

В.М.Токарев 29_14:40-15:10

Метеорологическая терминология для потребителей: время перемен.

"Норма"      "Местами-Временами"       Опасные явления

Мезо и синоптический масштаб

Климатический и солнечный циклы
Рис.11-t_nsk
     Климатический и солнечный циклы.


Межсуточная изменчивость температуры
Рис.12-unbb-hour.gif    Межсуточная изменчивость температуры


Суточно-сезонный ход температуры
Рис. 13-unbb-month.gif        Суточно-сезонный ход температуры


Средние, дисперсии, тренды

Цикличности, амплитуды
Устойчивость, режимы, резкие переходы(бифуркации)

Заблуждения(давление, тенденция, тучи), ожидания(СМИ!!!)
Типичное, маловероятное, редкое, экстремальное, невозможное, ложное
Детерминированность и случайность
Вероятности, риски, потери, страхование, принятие решений

Предупреждать корректно, оценки, допуски
Красный, желтый, зеленый
Комфорт-урожай, стресс-убытки

Погода и климат, крайности, неопределенности
Границы природно-физические и наших знаний, оценки, осознание возможного
Сейчас, потом или никогда


В.М.Токарев 29_14:00-14:40
Новые WEB-технологии от СибНИГМИ для дистанционного коллективного анализа.


Разрыв поколений, перегруженность рутиной и неконтролируемая доступность расчетных прогнозов без достаточной верификации и осмысления.

Результат:
Прогноз-анализ(прогноз-искусство) неуклонно деградирует к прогнозу-справке, хотя мощные зимние инверсии, сложная орография, внутримассовая конвекция, опасные явления и наглядные, грамотные обзоры для СМИ все еще остаются в руках (опытных) синоптиков.

Что.

Проект "FrontUp" направлен на практическую реализацию комплекса WEB-ГИС технологий для дистанционного диалогового фронтального анализа, обмена опытом и обучения синоптиков.

В первой версии системы (v.1.1) доступны совмещенные карты прогностических расчетных полей давления у земли и температуры на АТ-850 с заблаговременностью от 0 до 168 часов за сроки 00 и 12UTF, подготовленные по выходным данным европейского центра среднесрочных прогнозов (ECMF).

Масштабируемые карты раздельно отображают три пересекающихся географических региона:

  * Европа - индекс 21
  * Сибирь - индекс 22
  * Дальний Восток - индекс 23
 
  * изолинии: приземные изобары(белые)  и  изотермы на уровне АТ-850(красные), расчетная сетка(grid):  2.5град

  * фронтальные  линии:   холодный фронт(голубой), теплый фронт(светло-красный), фронт окклюзии(светло-коричневый)

  * соединение точек:   параметрический кубический сплайн

  * хранение  рисунков:  текущие и предыдущие сутки, привязка к региону

Зачем.

1. Безусловно, настольная ГИС-реализация полноценного синоптического анализа и прогноза синоптической обстановки(АРМ) была бы технически проще и в чем-то эффективнее, но не удовлетворяет критичным условиям проекта: открытость, коллективный доступ, платформенная независимость, использование открытого программного обеспечения, форматов и ИТ-стандартов.

2. Нет сомнений, что технологическое направление "WEB-сервисы для интернет-клиентов" уже становится доминирующим по сравнению с привычными АРМами и локальной клиент-серверной архитектурой, а это значит, что данный проект имеет перспективы развития, по крайней мере, на все текущее десятилетие.

Для чего.

Автоматизация проведения атмосферных фронтов.

Главная математическая сложность, это - неоднозначность решения, которая известна каждому оперативному синоптику и подтверждается специальными статистическими исследованиями[Шакина,2013,гл.4]. Синоптик легко оперирует множеством нечетких и/или неустойчивых критериев определения положения отрезков фронта, его динамики и тенденции развития. Алгоритмизация этого процесса всегда сводится к значительным упрощениям анализа и согласования эволюции в рамках хотя бы одного синоптического цикла.

ГМЦ: Спектральная модель, прогноз H850,T850 на 24ч
26-spectr_gmc_H850_T850+24.png
ГМЦ: Спектральная модель, прогноз H850,T850 на 24ч

ГМЦ: модель ПЛАВ, прогноз H850,T850 на 24ч
27-plav-sib_T850_H850+024.gif
ГМЦ: модель ПЛАВ, прогноз H850,T850 на 24ч


WRF: Прогноз H850,T850 на 24ч
28-wrf_2014-03-21_12_00+36.png
WRF: Прогноз H850,T850 на 24ч


Примеры таких анализов даже без сравнения с ручной работой синоптика показывают, что проблемными являются ситуации, далекие от классических учебных примеров: фазы старых, заполняющихся и многоцентровых циклонов, сближение и растяжение фронтальных систем, точки перегиба и прочее. Можно сказать, что лучше передается схема мест, в которых могут находиться фронтальные разделы, а детализация в виде одномерных линий, типов, сочленений носит характер одного из возможных вариантов, зачастую противореча классической теории.


UKMet: Прогностические фронты на 48ч
21-UKMet+048.gif
   UKMet: Прогностические фронты на 48ч



DWD: Прогностические фронты на 84ч
22-dwd+084.gif    DWD: Прогностические фронты на 84ч


ГМЦ: Прогностические фронты на 24ч(48,60)
29-gmc_front24.jpg

ГМЦ: Прогностические фронты на 24ч(48,60)
http://meteoinfo.ru/mapsynopfrc


Другие проекты ограничиваются расчетом и отображением особо не ограниченных шириной и необходимостью сопряжения так называемых "фронтальных зон"[http://method.meteorf.ru/methods/short/front/front.html]. В таком виде результаты прогностических расчетов могут использоваться как вспомогательная информация о возможных фронтальных зонах, к которой необходимо относится критически. Достаточно близки к такому анализу и карты расчетов зон облачности и осадков. Собственно, такая информация на картах фактической погоды, действительно, учитывается синоптиком при проведении фронтов, но не является доминирующей.


ГМЦ? Объективный анализ фронтальных зон
23-FR_06Z17MAR2014.png

ГМЦ? Объективный анализ фронтальных зон



cosmo_sib: Прогноз облачности-осадков на 48ч
24-cosmo_precip_16+48.png
cosmo_sib: Прогноз облачности-осадков на 48ч


cosmo_sib: Прогноз облачности-осадков на 72ч
25-cosmo_precip_16+72.png

cosmo_sib: Прогноз облачности-осадков на 72ч


В целом можно констатировать, что некоторые достижения в проблеме формализации и объективизации прогностического фронтального анализа имеются, но принципиального решения не найдено, возможно, оно и не существует в том смысле, что фронтальные системы в оперативной прогностической работе - не самоцель, а надежное средство быстрого и, что очень важно, наглядного представления связи атмосферных процессов с целевыми явлениями погоды синоптического и мезомасштаба.


В этом смысле проведенные на карте атмосферные фронты свою функцию выполняют много лучше, чем любой отдельно взятый параметр атмосферы, поля облачности, осадков и прочее. И никакой искусственно сформированный комплекс из любых параметров-признаков не заменит линейного отображения реально существующих тонких разделов между воздушными массами, которые подчиняются известным динамическим и геометрическим преобразованиям, описанным в предмете синоптической метеорологии.


Что дальше.


Перспективы - расширение списка фактическими картами погоды и КБТ, включение полей разных моделей, развитие возможностей наложения и комплексации. Другими словами, расширять веб-функционал до уровня настольной системы, которая лишена возможности оперативного обмена анализом, а значит и бесценным опытом сипоптиков России.


Разработана клиент-серверная система "FrontUp" дистанционного диалогового прогностического фронтального анализа на базе WEB-ГИС технологий. Программно-аппаратный комплекс включает сервер баз данных для приема-обработки-хранения данных в формате ГРИБ, ГИС-сервер создания векторных прогностических карт, WEB-сервер поддержки интернет-клиентов, оперативного хранения образов карт и клиентского фронтального анализа.

Для выполнения фронтального анализа предоставляются цветные карты трех регионов(Европа, Сибирь, Дальний Восток) с совмещенными прогностическими изолиниями давления у земли и температуры на АТ-850 с заблаговременностью от 0 до 7 суток от сроков 00 и 12 UTF от ECMF. Система предназначена для интернет-обучения студентов, экспериментального общедоступного профессионального фронтального анализа синоптиков и использования в качестве интернет-площадки для обмена опытом синоптического анализа.


Начало help-страницы проекта

Рис.30-front_up.jpg
    Начало help-страницы проекта


Пример диалогового фронтального анализа
Рис. 31-front_up.jpg
    Пример диалогового фронтального анализа



Пример наложения анализов

Пример наложения анализов
32-front_up.jpg     Пример наложения анализов



Наложение траекторий
33-front_up.jpg     Наложение траекторий

В.Токарев, СибНИГМИ, Новосибирск 2014