Доклад зав. отделом численных краткосрочных прогнозов погоды,

к. ф-м. н. А.Н. Багрова

«Ансамблевые прогнозы температуры воздуха с заблаговременностью пять суток и осадков с заблаговременностью трое суток по городам России. Некоторые сведения об успешности оперативных и методических прогнозов метеорологических величин в период с 2005 по 2010гг.»

Для прогноза метеоэлемента необходимо иметь на каждой станции предварительно накопленный архив прогнозов этого метеоэлемента (15-20 ближайших дней) разной заблаговременности по разным моделям.

Тогда расчет прогностического значения метеоэлемента производится по формуле:

( ),1

Jf w f cj j jj

(1)

где f – любая прогнозируемая переменная, j – номер схемы, участвующей в ансамбле, J – количество схем в ансамбле, jw - вес j-ой схемы, jc -

средняя (систематическая) ошибка j-ой схемы. Веса в (1) задаются формулой

2

2

1

jw j J

jj

, (2)

где j - среднеквадратическая ошибка прогноза j-ой схемы после

вычитания ее систематической ошибки. Расчет весов делается по архиву.

Пусть х – фактическое количество выпавших осадков, измеренных на станции (в мм), а у – прогностическое количество для той же станции. Погрешность предлагается оценивать следующей эмпирически подобранной безразмерной величиной:

2

3/ 2

( )( , )

( )

x yF x y

x y

1/ 2(1 )mm . (3)

Критерий (3) подобран так, что абсолютная погрешность прогноза менее значима, когда и прогноз, и фактическое значение больше. На следующем этапе была построена байесовская схема прогноза количества осадков, когда известны два предиктора (пока наилучшая версия – использование Exeter+NCEP). Оптимизация параметров схемы производилась численно по критерию (3), на архиве 2800 станций за второе полугодие 2006 г. Последующая проверка показала, что в результате оптимизации параметров схемы прогноза осадков, она улучшается и в смысле других, использовавшихся ранее критериев оценки прогноза количества осадков. Это, в свою очередь, подтверждает разумность критерия (3).

Недостаток байесовского подхода – необходимость сравнительно большого ансамбля для обучения. Поэтому в ансамбль приходится включать различные географические зоны, различные сезоны и, возможно, прогнозы по схемам, претерпевшим какие-то изменения.

Обозначения в таблицах

• NN и OPR%-количество прогнозов и их оправдываемость,

• BIAS, RMS, ABS, OTNO и %>3 соответствуют средней, среднеквадратической, средней абсолютной и относительной ошибкам и проценту прогнозов с ошибкой больше некоторого порога 3 С,

• Ans- ансамблевый прогноз температуры воздуха ,• REP-прогноз температуры воздуха на осноре

технологии расчета элементов погоды,• KP-68 - синоптические прогнозы ЦГМС,

поступившие в коде KP-68 .

1. Центр. Фед. округ(17 стан). Оценка прогнозов 1. Центр. Фед. округ(17 стан). Оценка прогнозов Tmin, TmaxTmin, Tmax

май –сентябрь 2010г.май –сентябрь 2010г.

Tmin Tmax 1 СУТКИ NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO2453 96. 0.1 1.4 1.75 0.51 2415 95. 0.0 1.3 1.71 0.12

Ans2453 97. 0.1 1.3 1.60 0.46 2415 96. 0.1 1.2 1.57 0.11

REP2453 94. -0.1 1.5 1.89 0.55 2415 93. -0.4 1.5 1.96 0.14

KP-68 2 СУТКИ NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO1900 94. 0.2 1.5 1.87 0.43 1871 92. 0.1 1.5 2.04 0.15

Ans1900 96. 0.1 1.3 1.69 0.39 1871 94. 0.1 1.4 1.88 0.14

REP1900 91. -0.1 1.6 2.09 0.48 1871 90. -0.3 1.7 2.22 0.17 KP-

68 3 СУТКИ NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO1854 92. 0.2 1.6 2.01 0.42 1872 88. 0.1 1.8 2.39 0.18

Ans1854 94. 0.1 1.5 1.86 0.39 1872 91. 0.0 1.6 2.12 0.16

REP1854 87. -0.1 1.8 2.31 0.48 1872 86. -0.4 2.0 2.53 0.19 KP-

68

2. Адм. Центры России(2. Адм. Центры России(~~80 стан). Оценка прогнозов 80 стан). Оценка прогнозов Tmin, TmaxTmin, Tmax

май –сентябрь 2010г.май –сентябрь 2010г.

Tmin Tmax 1 СУТКИ NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO11142 95. 0.1 1.4 1.79 0.45 11060 93. 0.1 1.5 1.94 0.15

Ans11142 96. 0.1 1.3 1.76 0.44 11060 94. 0.0 1.4 1.91 0.14

REP11142 92. -0.2 1.6 2.05 0.51 11060 90. -0.3 1.7 2.24 0.18

KP-68 2 СУТКИ NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO 7714 93. 0.1 1.5 1.95 0.39 7651 89. 0.1 1.7 2.24 0.17

Ans 7714 95. 0.0 1.4 1.79 0.36 7651 91. 0.1 1.6 2.10 0.16

REP 7714 88. -0.1 1.8 2.32 0.46 7651 86. -0.1 1.9 2.60 0.20

KP-68 3 СУТКИ NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO 7526 90. 0.1 1.7 2.19 0.41 7624 83. 0.1 2.1 2.79 0.22

Ans 7526 92. 0.1 1.6 2.03 0.38 7624 87. 0.1 1.8 2.42 0.19

REP 7526 84. -0.2 2.0 2.57 0.47 7624 82. -0.1 2.2 2.88 0.22

KP-68

3. Центр. Фед. округ(17 стан). Оценка прогнозов 3. Центр. Фед. округ(17 стан). Оценка прогнозов Tmin, TmaxTmin, Tmax

ноябрь 2010г. – март 2011г.ноябрь 2010г. – март 2011г.

Tmin Tmax 1 СУТКИ NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO2388 87. 0.0 1.8 2.41 0.50 2355 93. -0.1 1.5 1.89 0.29

Ans2388 86. -0.2 1.9 2.45 0.50 2355 93. 0.0 1.4 1.89 0.29

REP2388 85. -0.4 1.9 2.51 0.53 2355 89. -0.5 1.7 2.24 0.35 KP-

68 2 СУТКИ NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO1779 86. -0.1 1.9 2.53 0.39 1748 92. -0.1 1.6 2.05 0.28

Ans1779 84. -0.2 2.0 2.61 0.41 1748 90. 0.0 1.6 2.12 0.28

REP1779 79. -0.6 2.3 3.02 0.47 1748 82. -0.6 2.1 2.71 0.36

KP-68 3 СУТКИ NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO1755 80. 0.0 2.2 2.84 0.39 1803 82. -0.3 2.0 2.66 0.33

Ans1755 80. -0.3 2.3 2.91 0.40 1803 85. 0.0 1.9 2.44 0.30

REP1755 73. -0.8 2.6 3.41 0.47 1803 77. -0.7 2.4 3.06 0.38 KP-

68

4. Адм. Центры России(4. Адм. Центры России(~~80 стан). Оценка прогнозов 80 стан). Оценка прогнозов Tmin, TmaxTmin, Tmax

ноябрь 2010г. – март 2011г.ноябрь 2010г. – март 2011г.

Tmin Tmax 1 СУТКИ NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO10755 81. 0.0 2.1 2.76 0.54 10639 86. -0.1 1.9 2.47 0.31

Ans10755 83. -0.1 2.0 2.66 0.52 10639 88. 0.0 1.8 2.31 0.29

REP10755 82. -0.3 2.1 2.73 0.54 10639 84. -0.5 2.0 2.66

0.33KP68 2 СУТКИ NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO 7288 77. 0.0 2.3 3.05 0.43 7227 84. 0.0 2.0 2.62 0.29

Ans 7288 79. -0.1 2.3 2.92 0.41 7227 85. 0.0 1.9 2.48 0.28

REP 7288 73. -0.4 2.6 3.37 0.48 7227 79. -0.6 2.3 2.99

0.34KP68 3 СУТКИ NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO NN OPR% BIAS ABS RMS OTNO 7118 71. 0.1 2.7 3.47 0.43 7424 77. -0.2 2.4 3.10 0.32

Ans 7118 74. -0.1 2.5 3.25 0.40 7424 82. 0.0 2.1 2.78 0.29

REP 7118 68. -0.4 2.9 3.70 0.46 7424 75. -0.7 2.5 3.28

0.35KP68

ПОКАЗАТЕЛИ УСПЕШНОСТИ ПРОГНОЗОВ Tmin, Tmax ДО ТРЕХ СУТОК,СОСТАВЛЕННЫХ В УГМС И В ГИДРОМЕТЦЕНТРЕ РОССИИ (СХЕМА РЭП БИС),

ПО АДМИНИСТРАТИВНЫМ ЦЕНТРАМ СУБЪЕКТОВ РФЗА 2005 г.

Си

сте

мати

-

ческая,°

C

Аб

со

лю

т-

ная,°

C

Отн

оси

-

тел

ьн

ая

min 25558 -0,2 2,0 0,75 84 12max 25163 -0,5 2,1 0,81 82 9

1-е min 26978 0,2 2,0 0,72 85 12сутки max 26791 -0,5 2,1 0,78 83 10

min 26476 0,0 2,8 1,00 72max 26253 0,0 2,7 1,00 73min 12750 -0,2 2,5 0,69 75 16max 12608 -0,7 2,4 0,68 75 19

2-е min 18391 0,3 2,2 0,58 81 22сутки max 18272 -0,7 2,3 0,62 78 22

min 19378 0,0 3,7 1,00 59max 19213 0,0 3,8 1,00 57min 12127 -0,2 2,7 0,67 70 16max 12026 -0,6 2,6 0,64 72 23

3-и min 17625 0,2 2,4 0,56 77 23сутки max 17503 -0,7 2,6 0,61 73 23

min 19299 0,0 4,2 1,00 54max 19130 -0,1 4,3 1,00 50

Инерция

РЭП БИС

Инерция

УГМС

РЭП БИС

РЭП БИС

Инерция

УГМС

УГМС

Pн

, %

Pн -

Pин

, %

Ошибка

Заб

лаго

вр

е-

мен

но

сть

Метод прогноза

Т

Ко

ли

честв

о

пр

огн

озо

в

δt | δt| εtmin 26674 -0,3 1,9 0,53 87 -2max 26502 -0,4 1,9 0,24 86 -3

1-е min 26674 0,0 1,7 0,47 90 1

сутки max 26502 0,0 1,6 0,20 90 1min 26674 0,0 1,7 0,49 89max 26502 0,0 1,7 0,21 89min 18120 -0,2 2,2 0,47 81 -5max 17940 -0,4 2,2 0,26 82 -4

2-е min 18120 -0,1 1,8 0,39 88 2сутки max 17940 0,0 1,8 0,21 88 2

min 18120 0,0 1,9 0,41 86max 17940 0,0 1,9 0,22 86min 17687 -0,2 2,4 0,47 77 -5max 17847 -0,4 2,4 0,28 78 -2

3-и min 17687 0,0 2,0 0,39 84 2сутки max 17847 0,0 2,0 0,23 84 4

min 17687 0,0 2,1 0,42 82max 17847 -0,1 2,2 0,26 80

ПОКАЗАТЕЛИ УСПЕШНОСТИ ПРОГНОЗОВ Tmin, Tmax ДО ТРЕХ СУТОК,СОСТАВЛЕННЫХ В УГМС(КП-68) И В ГИДРОМЕТЦЕНТРЕ РОССИИ (РЭП)

ПО АДМИНИСТРАТИВНЫМ ЦЕНТРАМ СУБЪЕКТОВ РФЯнварь - декабрь 2010 г.

ZZМетод

прогнозаТ

Кол-во прог-нозов

ОшибкиPн,% Pн-Pан,%

УГМС

PЭП

Ансамбль

УГМС

PЭП

Ансамбль

УГМС

PЭП

Ансамбль

Выводы

1. Современные технологии объективного краткосрочного прогнозирования позволяют весьма успешно прогнозировать температуру воздуха, а при заблаговременности 72 часа имеют погрешности меньше, чем синоптические прогнозы.

2. Отмечено повышение успешности методических и оперативных прогнозов температуры воздуха за

последние пять лет