Прогнозирование опасных и неблагоприятных явлений погоды на Среднем Урале с использованием гидродинамических моделей атмосферы

А.В. Быков, Н.А. Калинин, Е.В. Пищальникова, А.Н. Шихов

Пермский государственный национальный исследовательский университет, г. Пермь, 614990, Россия

Полный текст PDF

Аннотация

Работа посвящена верификации краткосрочного численного прогноза опасных и неблагоприятных явлений погоды по мезомасштабной модели атмосферы WRF на территории Среднего Урала. Рассматриваются синоптические ситуации, связанные с интенсивными осадками и развитием конвекции, которые наблюдались в Пермском крае и Свердловской области в 2016 г. Оценка успешности прогнозов сильных снегопадов производилась путем сравнения с данными метеостанций. Для прогноза сильных снегопадов помимо модели WRF использовались также данные глобальных моделей GFS и GEM. Их сравнение с данными модели WRF показало, что модель GEM обеспечивает наиболее высокую точность прогноза. При оценке прогнозов конвективных явлений использовался объектно-ориентированный подход, основанный на сопоставлении фактического и прогностического положения мезомасштабных конвективных систем. В ряде случаев модель WRF воспроизводит место и время возникновения опасных явлений (в том числе локальных), чего невозможно достичь с использованием синоптического метода. Основным ограничением численного прогноза конвективных опасных явлений остается определение пространственного положения мезомасштабных конвективных систем. Систематическим является также занижение скорости порывов ветра при шквалах, но данная проблема может быть устранена путем уменьшения шага сетки модели до 2–3 км.

Ключевые слова: конвективные осадки, сильные снегопады, глобальные модели атмосферы, модель WRF-ARW, краткосрочный прогноз

Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 16-45-590823-р_а, 17-45-590850-р_а и 16-35-00410-мол-а). 

Литература

1. Васильев А.А. Вильфанд Р.М., Голубев А.Д. Совместное использование численных мезомасштабных и концептуальных моделей при оперативном прогнозе опасных явлений погоды // Труды Гидрометцентра России. – 2016. – Вып. 359. – С. 48–57.
2. Калинин Н.А. Мониторинг, моделирование и прогноз состояния атмосферы в умеренных широтах. – Пермь: Перм. гос. нац. исслед. ун-т, 2015. – 308 с.
3. Skamarock W.C., Klemp J.B., Dudhia J., Gill D.O., Barker D.M., Duda M.G., Powers J.G. A description of the Advanced Research WRF Version 3. NCAR Technical Note NCAR/TN-475+STR. – Boulder, Colorado, USA: Nat. Center for Atmospheric Res., 2008. – 125 p. – doi: 10.5065/D68S4MVH.
4. Калинин Н.А., Ветров А.Л., Свиязов Е.М., Попова Е.В. Изучение интенсивной конвекции в Пермском крае с помощью модели WRF // Метеорология и гидрология. – 2013.–  № 9. – С. 21–30.
5. Калинин Н.А., Шихов А.Н., Быков А.В. Прогноз мезомасштабных конвективных систем на Урале с помощью модели WRF и данных дистанционного зондирования // Метеорология и гидрология. – 2017. – № 1. – С. 16‒28.
6. Шихов А.Н., Быков А.В. Оценка качества прогноза мезомасштабных конвективных систем на Западном Урале с помощью модели WRF и спутниковых данных MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из Космоса. – 2016. – Т. 13,  № 1. – С. 137–148.
7. Толстых М.А. Глобальные модели атмосферы: современное состояние и перспективы развития // Труды Гидрометцентра России. – 2016. – Вып. 359. – С. 5–32.
8. Калинин Н.А., Ветров А.Л. Пищальникова Е.В., Свиязов Е.М., Шихов А.Н. Оценка качества прогноза очень сильного снегопада на Урале с помощью модели WRF // Метеорология и гидрология. – 2016. – № 3. – С. 55–62.
9. Вельтищев Н.Ф., Жупанов В.Д., Павлюков Ю.Б. Краткосрочный прогноз сильных осадков и ветра с помощью разрешающих конвекцию моделей WRF // Метеорология и гидрология. – 2011. – № 1. – С. 5–18.
10. Методические указания. Проведение производственных (оперативных) испытаний новых и усовершенствованных методов гидрометеорологических и гелиогеофизических прогнозов. РД 52.27.284-91. – Л.: Гидрометеоиздат. 1991. – 149 с.
11. Калинин Н.А., Свиязов Е.М. Шихов А.Н. Моделирование процессов снегонакопления и снеготаяния на водосборе Воткинского водохранилища с использованием модели WRF–ARW // Метеорология и гидрология. – 2015. – № 11. – С. 57–68.
12. Пищальникова Е.В., Калинин Н.А., Ветров А.Л., Шихов А.Н., Свиязов Е.М., Быков А.В. Прогноз сильного и очень сильного снегопада на Урале на основе модели WRF // Труды Гидрометцентра России. – 2016. – Вып. 359. – С. 58–72.
13. Дмитриева Т.Г., Песков Б.Е. Численный прогноз с мезосиноптическим уточнением двух случаев особо сильных шквалов на Европейской части России летом 2010 г. // Метеорология и гидрология. – 2013. – № 2. – С. 18–29.

Поступила в редакцию

01.08.17

Быков Алексей Васильевич, аспирант кафедры метеорологии и охраны атмосферы

Пермский государственный национальный исследовательский университет

ул. Букирева, д. 15, г. Пермь, 614990, Россия

E-mail: blexx256@yandex.ru

Калинин Николай Александрович, доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой метеорологии и охраны атмосферы

Пермский государственный национальный исследовательский университет

ул. Букирева, д. 15, г. Пермь, 614990, Россия

E-mail: kalinin@psu.ru

Пищальникова Евгения Владимировна, кандидат географических наук, доцент кафедры метеорологии и охраны атмосферы

Пермский государственный национальный исследовательский университет

ул. Букирева, д. 15, г. Пермь, 614990, Россия

E-mail: sinoptik.perm@yandex.ru

Шихов Андрей Николаевич, кандидат географических наук, доцент кафедры картографии и геоинформатики

Пермский государственный национальный исследовательский университет

ул. Букирева, д. 15, г. Пермь, 614990, Россия

E-mail: shikhovan@gmail.com

Для цитирования: Быков А.В., Калинин Н.А., Пищальникова Е.В., Шихов А.Н. Прогнозирование опасных и неблагоприятных явлений погоды на Среднем Урале с использованием гидродинамических моделей атмосферы // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2018. – Т. 160, кн. 2. – С. 352–367.

For citation: Bykov A.V., Kalinin N.A., Pishchal’nikova E.V., Shikhov A.N. Forecasting hazardous and adverse weather in the Middle Urals using hydrodynamic atmosphere models. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2018, vol. 160, no. 2, pp. 352–367. (In Russian)

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.