Україна є членом
Всесвітньої
Метеорологічної
Організації

ІЗМАЇЛ
інше містоБахмутАсканія НоваБ.Дністр.Б.ЦеркваБаришівкаБаштанкаБердянськБереговоБережаниБехтериБіловодськБілогорськБілопілляБобринецьБогодухівБолградБориспільБотієвоБродиВ.БерезнийВ.БурлукВ.ВолинськийВ.Олександр.Вес.ПоділВилковоВінницяВознесенськВолновахаГадячГайворонГайсинГенічеськГлухівГубинихаГуляй ПолеДебальцевоДніпроДолинаДолинськаДонецькДрогобичДружбаДубноЖашківЖитомирЖмеринкаЗапоріжжяЗатишшяЗвенигородкаЗнаменкаЗолотоношаЗолочівІвано-ФранківськЧорноморськІзмаїлІзюмК.ПодільскийКам'янкаКанівКерчКиївКирилівкаКропивницькийКобелякиКовельКоломакКоломияКомісарівкаСлобожанськеКонотопКоростеньПокровськКрасноградКременецьКривий РігКуп'янськЛебединЛозоваЛубниЛуганськЛуцькЛюбашівкаЛюбешівЛьвівМаневичіМаріупольМелітопольМиколаївМиронівкаМіжгір'яМог.-ПодільсМостискаН.ВолинськийН.ВоротаН.КаховкаН.СірогозиН.СтуденийН.УшицяНіжинНікопольНоводністровськНовомиргородНовопсково.ЗмiїнийОвручОдесаОлевськОстерОчаківПавлоградПервомайскПлайПожежевськаПокошичиПолтаваПомошнаПрилукиПришибРава-РуськаРахівРівнеРоздільнаРомниСаратаСарниСватовоСвітязьСвітловодськСелятинСеменівкаСербкаСинельниковоСімферопольСлавськеСмілаСтрийСтрілковеСумиТернопільТетерівТроїцькеТуркаУжгородУманьФастівХарківХерсонХмiльникХмельницькийХорлиХустЧаплиноЧеркасиЧернівціЧернігівЧигиринЧорнобильЧорноморськеЧортківШепетівкаЩорсЯворівЯготинЯмпільЯремча
15 жовтня
7:20
11:00
18:20
Поточна погода
20.4 °
Вітер
2 м/c
Волог.
63 %
Тиск
762 мм рт. ст.
Прогноз
Погоди
16.10 Ср 17.10 Чт 18.10 Пт 19.10 Сб 20.10 Нд
Ніч День Ніч День Ніч День Ніч День Ніч День
Хмарність та опади
Температура, °C 9..11 19..21 11..13 21..23 11..13 21..23 9..11 18..20 9..11 18..20
Вітер, м/c 5-10 5-10 3-5 3-5 3-5 3-5 3-8 3-8 3-8 3-8
Напрям вітру
Краткосрочная и среднесрочная информация о климате для управления водными ресурсами

Чарльз Персон
Введение
Специалисты в области управления водными ресурсами и инженеры иногда используют климатическую информацию и прогнозы в различных диапазонах пространственно-временных масштабов, а в другое время пользуются своими собственными методами для учета изменчивости климата. В долгосрочной перспективе влияние глобального потепления будет вызывать больший интерес у специалистов в области управленияводными ресурсами. Не меньший интерес будут вызывать усовершенствованные краткосрочные и среднесрочные климатические и гидрологические прогнозы. Что касается краткосрочных (с заблаговременностью до трех месяцев) и среднесрочных (межгодовых) перспектив, специалистам в области водных ресурсов, инженерам и лицам, принимающим решения, полезно будет обладать знаниями в области климатологии и изменчивости климата.

В этой статье дается краткий обзор климатической и гидрологической информации и прогнозов, а также рассматриваются связи между национальными гидрологическими службами (НГС) и специалистами в области водных ресурсов.

Текущая ситуация
Некоторые НГС в настоящее время пользуются климатической ориентировочной информацией для составления регулярных (ежемесячных) прогнозов. Прогнозы, заблаговременность которых обычно составляет три месяца (сезонные), могут быть особенно полезны в области пресных вод, например, при установке сроков орошения, управлении водными ресурсами, гидроэнергетических операциях и смягчении последствий опасных явлений (паводков или засухи). К обычным переменным, прогнозируемым на основе точных климатических данных и прогнозов (температура воздуха и осадки) и качественных гидрологических данных, относятся состояние почвенной влаги, вероятный средний речной сток, а также уровень грунтовых вод и озер с сезонной заблаговременностью.

Гидрологические прогнозы основываются на хорошей связи и передаче данных между национальными гидрологическими и климатическими службами. Обычно гидрологические прогнозы составляются на основе консенсуса между опытными гидрологами. По сравнению с климатическими прогнозами в основе гидрологических прогнозов лежит международное сотрудничество, благодаря которому эти прогнозы выходят на региональный уровень. Появление широкого гидрологического мониторинга в период Международного гидрологического десятилетия (1965-1974 гг.) и ряда региональных проектов в рамках Системы наблюдений за гидрологическим циклом (СНГЦ) позволяет странам и регионам подкреплять гидрологические прогнозы надежными данными как в настоящее время, так и в будущем.

Многие специалисты в области управления водными ресурсами используют свои методы учета изменчивости климата в сезонном и более длительном масштабах. Например, при разработке схемы защиты от паводков инженер будет рассчитывать частоту паводков для данной точки реки, вычисляя величину максимального стока паводка. Если схема защиты имеет проектный срок службы 50 лет, инженеры знают, что изменение и изменчивость климата и изменение землепользования в верхнем бьефе могут оказать воздействие на частоту пиковых паводков на реке. Допущения будущих сценариев часто включают проекты, которые предполагают учет будущих изменений.

Информация и прогноз
Некоторые национальные метеорологические службы (НМС) и связанные с ними климатологические агентства на регулярной основе выпускают климатическую информацию и прогнозы с заблаговременностью от одного до трех месяцев и больше для своей страны и прилегающего региона. Типичная информация включает состояние осадков, температуры воздуха и морской воды за прошедший период, а также прогнозы вероятности осадков и температуры воздуха на сезон вперед. К пользователям этой информации относится водный сектор.

В некоторых случаях НГС и связанные с ними гидрологические агентства взаимодействуют со своими коллегами-климатологами и выпускают соответствующие прогнозы гидрологических переменных суши, таких как почвенная влага, речной сток, запасы грунтовых и озерных вод. Специалисты в области водных ресурсов, признавая, что климатологические и гидрологические прогнозы с заблаговременностью несколько сезонов и более являются неточными, частично пользуются имеющимися прогнозами, но также полагаются и на свои методы, учитывающие изменчивость и изменение климата.

Климатическая информация и прогноз

 


Рисунок 1 — Аномалии глобальной температуры поверхности моря в конце апреля 2008 г. Температура экваториальной части Тихого океана ниже нормы, что свидетельствует об ослаблении явления Ла-Нинья

Климатическую информацию получают на основе высококачественных климатических данных. В виде таблиц и карт можно получать информацию о температуре воздуха, осадках, солнечном свете, солнечной радиации, атмосферном давлении и температуре поверхности моря. На рис. 1 и 2 показаны аномалии температуры поверхности моря (ТПМ) в глобальном масштабе и в масштабе страны. На рис. 3 показаны месячные аномалии осадков.

Прогноз климата основывается на глобальных сигналах, таких как явление Эль-Ниньо/Южное колебание (ЭНСО) (межгодовое), Внутривековое колебание Тихого океана, и их значении в глобальном масштабе и в масштабе страны. Для прогноза климатических переменных с заблаговременностью от одного до трех месяцев используются научные знания местной циркуляции и сезонов, а также разработанные средства статистического прогнозирования, такие как аналоговые ситуационные и регрессионные схемы. Более 10 глобальных климатических моделей дают прогнозы состояния ТПМ в Тихом океане и ЭНСО с заблаговременностью до девяти месяцев.

Обычно климатологи учитывают всю имеющуюся информацию, чтобы сформировать единодушное мнение для составления сезонных ориентировочных прогнозов таких переменных, как температура воздуха и осадки.

Гидрологическая информация и прогноз

Рисунок 2 — Аномалии температуры поверхности моря в районе Новой Зеландии в конце апреля 2008 г.
Как и в случае с климатической информацией, гидрологическую информацию можно получить на основе высококачественных и своевременных данных гидрологических сетей мониторинга. Важной основой для составления гидрологических ориентировочных прогнозов любого содержания является соответствующая гидрологическая сеть мониторинга. Необходимо знать первоначальное состояние водных потоков и водохранилищ, прежде чем делать прогноз. На рис. 4 показано состояние речного стока в Новой Зеландии.

Начиная с 1999 г. Национальный климатический центр Новой Зеландии выпускает прогнозы осадков, температуры воздуха, уровня почвенной влаги и речного стока с заблаговременностью три месяца для шести регионов страны. Эти прогнозы публикуются в ежемесячном бюллетене “The Climate Update”, а также распространяются через Интернет и другие информационные средства. К пользователям прогнозов почвенной влаги относятся сельскохозяйственный и садоводческий сектора. К пользователям прогнозов речного стока относятся гидроэнергетические и ирригационные компании, а также местные органы власти, отвечающие за управление водными ресурсами и борьбу с опасными явлениями.

Метод, используемый для перевода климатических прогнозов в прогнозы почвенной влаги и речного стока, по существу, опирается на регулярные контакты между климатологами и океанографами Центра (филиалы НИВАИ в Веллингтоне и Окленде) и гидрологами (филиал НИВАИ в Кристчерче). На протяжении девяти лет регулярных ежемесячных контактов достигнуто более глубокое взаимопонимание между представителями двух областей науки. В то же время метеорологи, океанографы и гидрологи расширили свои возможности в области оперативного прогнозирования (с заблаговременностью до шести дней).

 


Рисунок 3 — Осадки в Новой Зеландии в апреле 2008 г. в процентах к норме осадков в апреле (точками обозначены климатические станции)
В 2001 г. сезонные прогнозы почвенной влаги и речного стока, составляемые в Центре, которые ранее сводились к характеристике «выше нормы», «в пределах нормы» или «ниже нормы» для конкретного времени года, превратились в количественные «вероятностные» прогнозы прогнозирование «терционных» вероятностей уровней почвенной влаги за три месяца и среднего речного стока в верхней, средней и нижней трети их распределения (рис. 5).

 

Оценивалась точность вероятностных прогнозов речного стока. Уровень оправдываемости прогнозов стока выше «климатологического» (при нулевом прогнозе каждая терция получает 33-процентную вероятность). Рассматривались отклонения в прогнозах стока. Прогнозы стока в пределах и ниже нормы превалировали над прогнозами стока выше нормы. Отклонения были связаны с трудностью сезонного прогнозирования экстремальных циклонов, вызывающих речные паводки.

Надежные данные речного стока в режиме, близком к реальному времени, можно представить как индикаторы экстремальных ситуаций, таких как продолжительная засуха или паводок (рис. 6). Знание состояния речного стока полезно, поскольку оно является начальным условием для составления месячного и сезонного прогнозов, а также для прогнозирования стока с меньшей заблаговременностью (до четырех дней).
Полезность климатической информации для специалистов в области управления водными ресурсами и инженеров


Рисунок 5 — Терционные вероятностные прогнозы (слева направо) температуры воздуха, осадков, почвенной влаги и речного стока для шести районов Новой Зеландии, май–июнь 2008 г.
В 2006 г. в штаб-квартире ВМО состоялось совещание экспертов, на котором рассматривались потребности сообщества по управлению водными ресурсами и их планированию в климатической информации. Цель совещания состояла в том, чтобы обеспечить возможность для диалога между специалистами по управлению водными ресурсами и климатологами и рассмотреть проект концепции для упрощения и расширения использования климатической информации в области управления водными ресурсами, а также ее использования в области планирования водных ресурсов и других операциях. На совещании сделан ряд следующих выводов, которые будут способствовать взаимодействию между сообществами, связанными с управлением водными ресурсами и подготовкой климатической информации:
  • специалисты по управлению водными ресурсами и провайдеры климатической информации будут получать взаимную выгоду от сотрудничества; другими словами, более эффективного планирования и управления водными ресурсами можно добиться в контексте комплексного управления водными ресурсами;
  • климатическая информация имеет большую потенциальную ценность, однако пока еще имеются значительные прогностические неопределенности относительно типов количественной информации, которые традиционно используют специалисты по управлению водными ресурсами. Необходима дальнейшая работа для повышения надежности прогнозов на основе климатических моделей во всех временных масштабах;
  • наилучшие перспективы касаются сезонных климатических ориентировочных прогнозов, поскольку специалистам по управлению водными ресурсами легче усваивать этот тип информации;
  • возможности должны основываться на временном сотрудничестве, т.е. на использовании климатической информации разных временных масштабов (долгосрочные прогнозы погоды, сезонные ориентировочные прогнозы климата, межгодовые изменчивость и изменение климата) в сочетании с оперативными, тактическими и стратегическими функциями управления;
  • определены приоритетные области необходимых инвестиций в климатические исследования, которые сосредоточены на потребностях в информации, касающейся управления водными ресурсами;
  • рассмотрены вопросы, касающиеся научной основы для подтверждения прогностических способностей климатических моделей и их использования в области управления водными ресурсами;
  • специалисты по управлению водными ресурсами нерегулярно пользуются климатическими прогнозами. Отсутствует согласованная концептуальная основа для использования климатических прогнозов или сценариев;
  • климатическому сообществу крайне необходимо представить в количественной форме неопределенности климатических прогнозов, а специалистам по управлению водными ресурсами исследовать возможности более регулярного использования вероятностной климатической продукции;
  • разработан проект концепции и плана упрощения использования соответствующей климатической информации специалистами по управлению водными ресурсами, особенно в развивающихся странах.
Кроме того, совещание внесло вклад в концепцию опытных проектов НГС, касающихся изменения климата. Исходя из этой концепции в Мексике и Египте инициированы два опытных проекта. На основе полученного опыта ясно, что ВМО, сотрудничая с климатическими и гидрологическими сообществами, находится в уникальном положении, позволяющем оказывать необходимую поддержку деятельности многих заинтересованных сторон под общим руководством Комиссии по гидрологии при содействии Комиссии по климатологии. Обе комиссии имеют большие возможности предоставлять консультации экспертов, поскольку в их состав входят эксперты стран-членов ВМО.

Инженеры и большинство агентств, занимающихся управлением водных ресурсов, недостаточно активно пользуются прогнозами из-за высоких погрешностей. Именно инженеры несут ответственность за планирование и разработку водных проектов, а не гидрологи, климатологи или метеорологи. Последние статьи (Welles et al., 2007), в которых проверялись прогностические способности гидрологических прогнозов в коротких временных масштабах, показали наличие больших погрешностей (неопределенностей). Это основная причина того, почему специалисты по управлению водными ресурсами и инженеры, принимающие решения по проекту и учитывающие последствия, не могут полностью доверять прогнозам в разных временных масштабах, которые получают на основе климатических и гидрологических моделей.

Будущие исследования
Разрабатывается ряд гидрологических средств моделирования (например, Sorooshian et al., 2005), позволяющих более точно моделировать гидрологические процессы в соответствующем диапазоне пространственно-временных масштабов. Одновременно с ними разрабатываются глобальные/региональные/мезомасштабные климатические модели. Связи между климатическими и гидрологическими моделями могут облегчить получение физически и научно обоснованной краткосрочной и среднесрочной климатической и гидрологической информации и прогнозов, представляющих практическую пользу для специалистов по управлению водными ресурсами. Идентичные физически обоснованные климатические модели в настоящее время используются во временных масштабах от краткосрочного прогнозирования погоды до моделирования изменения климата в вековом масштабе. Аналогично этому физически обоснованные гидрологические модели (Bandaragoda et al., 2004), связанные с климатическими моделями, испытываются для прогнозирования с разной заблаговременностью.

Такие многомодельные ансамбли и методы «даунскейлинга» могут повысить точность прогнозов и уменьшить существующие большие погрешности в ближайшие 25 лет.

Выражение признательности
Выражаем благодарность коллегам и сотрудникам ВМО, посетившим семинар ВМО-2006 по использованию климатической информации специалистами в области управления водными ресурсами, особенно Хэрри Линсу, Юджину Стахиву и Вольфгангу Грабсу, за полезные идеи и их обсуждение. Коллег из Национального климатического центра НИВАИ благодарим за предоставленные рисунки 1-5. Также выражаем признательность Авинашу Тяги, Габриэлю Ардуино, Мохамеду Тофику и Рупа Кумар Колли из Департамента климата и водных ресурсов ВМО за проявленный интерес.
Статья взята из Официального сайта Всемирной метеорологической организации

<Повернутись до списку статей
Гідрометеоцентр
Інформація для ЗМІ
Послуги
Погода і здоров’я
Метеорологічні попередження
Пожежна небезпека
Гідрологічні попередження
Супутникова інформація
Радарна інформація
Транскордонне співробітництво в басейні р. Дністер
Дунайська транснаціональна програма DAREFFORT

Важливі Події:

XVIII Конгрес Всесвітньої метеорологічної організації