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
Рис.11-t_nsk Климатический
и солнечный циклы.
Рис.12-unbb-hour.gif
Межсуточная изменчивость 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.
26-spectr_gmc_H850_T850+24.png
ГМЦ: Спектральная модель, прогноз H850,T850 на 24ч
27-plav-sib_T850_H850+024.gif
ГМЦ: модель ПЛАВ, 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.
21-UKMet+048.gif UKMet:
Прогностические фронты на 48ч
22-dwd+084.gif
DWD: Прогностические фронты на 84ч
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.
23-FR_06Z17MAR2014.png
ГМЦ? Объективный анализ фронтальных зон
24-cosmo_precip_16+48.png
cosmo_sib: Прогноз облачности-осадков на 48ч
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.
Рис.30-front_up.jpg Начало
help-страницы проекта
Рис. 31-front_up.jpg Пример
диалогового фронтального анализа
32-front_up.jpg
Пример наложения анализов
33-front_up.jpg
Наложение траекторий
В.Токарев, СибНИГМИ, Новосибирск 2014