Глава 5

СТЕПЕНЬ ОБОСНОВАНИЯ И ДОСТОВЕРНОСТИ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПРОГНОЗОВ

5.1. Методические прогнозы

Успешное прогнозирование погоды стало возможным благодаря современному уровню знаний о закономерностях развития физиче­ских процессов, протекающих в атмосфере в различные интервалы времени. Эти положения обстоятельно изложены в отечественной и зарубежной литературе по динамической метеорологии, синоптиче­ской метеорологии и региональной синоптике. Все это позволило раз­работать большое число методов численного и физико-статистического прогнозирования метеорологических величин и явлений погоды. Фи­зическое обоснование получают прогнозы всех видов и классов.

Ожидаемая погода есть лишь некоторый образ реальной погоды. Степень обоснования прогнозов всегда остается различной. Тем самым устанавливается верификация прогнозов, их приближение к подлин­ности, к факту. На этом основании все метеорологические прогнозы разделяются на методические и стандартные (тривиальные).

Специализированные прогнозы разрабатываются на основании известных физически обоснованных методов и потому называются методическими.

По назначению все метеорологические прогнозы разделяются на два основных вида. Общие прогнозы погоды — прогнозы общего назначения, передаваемые населению по радио, телевидению, пуб­ликуемые в газетах, предназначены для самого широкого круга по­требителей. Специализированные прогнозы, которые разрабатыва­ются в прогностических подразделениях Гидрометслужбы, предна­значены для использования в отдельных отраслях народного хозяй­ства. И те и другие прогнозы являются методическими. По степени утверждения достоверности они подразделяются на два вида: кате­горические и вероятностные.

Категорическими прогнозами называются такие, в которых указывается только градация прогнозируемой метеорологической величины или фаза явления погоды. Градация метеорологической величины дается в виде интервала, причем ширина интервала уста­навливается заранее, а граничные значения изменяются.

Такие прогнозы содержат категорическое утверждение, которое в действительности не имеет 100 %-ной обеспеченности. Поэтому в случае категорических прогнозов используются более „жесткие" термины, например „условный", „ненадежный". Эти прогнозы, ко­нечно, не идеальны, но на сегодня все же достаточно надежны.

Категорические прогнозы будут формальными, если каждый раз прогнозируется одна и та же фаза погоды. Современные офици­альные прогнозы как общего назначения, так и специализирован­ные составляются пока преимущественно в категорической форме. Независимо от точности категорических прогнозов они обладают следующими недостатками.

1. Остается без внимания вероятность осуществления того или иного состояния или явления погоды.

2. В синоптической практике возникают ситуации, вызываю­щие значительную неуверенность в формулировке прогноза, не­смотря на привлечение ряда расчетов и оценок. Отсутствие должно­го обоснования может сказываться на степени доверия индивиду­альных потребителей к прогнозу.

3. Прогнозист может составить такой прогноз, который удовле­творяет его с точки зрения успешности, а на самом деле не отража­ет возможных изменений погоды.

Формулировка категорического прогноза включает ряд метео­рологических величин и явлений погоды, согласно Наставлению по службе прогнозов.

Вероятностными прогнозами называются такие, в которых ожидаемым значениям (градации, фазе) метеорологической вели­чины приписывается ожидаемая их достоверность, выраженная в вероятностной форме. Формулировка каждого прогноза рассматри­вается с позиции вероятностной природы осуществления условий погоды и ее составляющих в отдельности.

При возрастании качества вероятностного прогноза в пределе его ожидаемая достоверность стремится к уровню категорического утверждения, т.е. к 100 %-ной вероятности возможного осуществ­ления прогнозируемого условия погоды. Отсюда следует, что кате­горические прогнозы можно рассматривать как простейший вид, частный случай вероятностных прогнозов.

Вероятностная форма прогноза является наиболее совершенной и более приемлемой в целях оптимального использования прогно­стической информации в хозяйственной практике.

Оперативная вероятность ожидаемых условий погоды разрабаты­вается на основании специальных методов прогнозирования, содер­жащих итоговые расчеты в вероятностном исчислении. Например: „вероятность грозы в Санкт-Петербурге составляет 0,85 (или 85 %)".

Вероятностный характер метеорологических прогнозов допус­кает использование свободных терминов, отражающих степень реа­лизации ожидаемых условий погоды, например: „... в основном без осадков...", „... преимущественно без осадков..." и т. п.

На основании статистически обеспеченного ряда категориче­ских прогнозов и данных фактических наблюдений можно соста­вить матрицу сопряженности условий прогноз—факт и полученные частоты сопряжения выразить в вероятностной форме. Вероятност­ная форма представления категорического прогноза вполне допус­тима и широко используется в решении многих метеоролого- экономических задач. Такой вероятностный прогноз отражает сте­пень осуществления текста прогноза лишь в среднем, в то время как оперативный вероятностный прогноз рассчитывается прогнози­стом на основании конкретной синоптической ситуации.

Одним из возможных путей перехода от категорических прогно­зов к вероятностным является использование метода, предложен­ного В. И. Воробьевым. На основании анализа матриц сопряженно­сти многофазовых прогнозов устанавливаются градации, фазы, имеющие наибольшую вероятность осуществления.

Специализированные прогнозы представляют собой основное содержание повседневной работы службы погоды. Время их состав­ления и передачи регламентируется соответствующими соглаше­ниями, которые устанавливаются между прогностическими под­разделениями и потребителями прогнозов погоды. Однако прогно­зы опасных условий погоды (ураганные ветры, наводнения, снего­пады и сильные метели, сильные пыльные и черные бури и другие явления погоды), представляющих собой стихийные бедствия, должны передаваться для населения и народнохозяйственных ор­ганизаций незамедлительно.

Многообразие требований, предъявляемых к прогнозам различ­ными отраслями народного хозяйства, привело к тому, что специа­лизированные прогнозы существенно различаются между собой. Содержание прогноза зависит от того, какие метеорологические ве­личины и явления погоды представляют интерес для данной отрас­ли. Так, в случае авиационных прогнозов в первую очередь обраща­ется внимание на облачность, дальность видимости, туман, грозы, а кроме того, согласно правилам ИКАО, особое внимание уделяется прогнозам температуры, скорости и направления ветра на всех обя­зательных уровнях вплоть до 70 гПа. В случае морских прогнозов основной интерес представляют направление и скорость ветра, вол­нение на море, ледовые условия; в случае агрометеорологических прогнозов — осадки, увлажнение почвы, заморозки и т. п.

В некоторых прогностических подразделениях особое внимание уделяется прогнозам таких гидрометеорологических условий, ко­торые оказывают опасные воздействия на производственный или природный объект. Это прогнозы обледенения морских и воздуш­ных судов, горимости леса, лавиноопасности, селевых потоков, сне­гозаносов, цунами, наводнения в устьях рек, медико-метеорологи- ческих условий, загрязнения воздуха, условий зимнего выпаса ско­та (в районах отгонно-пастбищного животноводства), ледяной кор­ки (в оленеводческих районах), температуры рельсов (для железно­дорожного транспорта). Кроме того, разрабатываются прогнозы оп­тимального маршрута (пути) следования морского транспорта и рыбопромыслового флота.

Этот неполный перечень метеорологических прогнозов опасных явлений и условий погоды отражает широту спектра специализи­рованной прогностической информации.

Специализированные прогнозы могут быть постоянными, се­зонными и временными (на несколько дней, недель), разрабаты­ваемыми для выполнения отдельных срочных и важных хозяйст­венных мероприятий. Кроме того, существуют разовые специали­зированные прогнозы по заявкам. Консультации ряда народнохо­зяйственных организаций по поводу предстоящей погоды также следует рассматривать как специализированные прогнозы, выра­женные в более подробной, устной форме.

К специализированным прогнозам относятся и штормовые пре­дупреждения, и предупреждения об ОЯ, составляемые в связи с уг­розой возникновения опасных явлений и условий погоды. К этим прогнозам потребитель относится с повышенной требовательностью и придает им особое экономическое значение.

К специализированным прогнозам предъявляются следующие требования.

1. Прогнозы должны передаваться потребителю с достаточной заблаговременностью. Заблаговременность прогноза — это проме­жуток времени от момента передачи прогноза потребителю до нача­ла его осуществления, действия. Потребитель постоянно требует увеличения заблаговременности, ибо в ней видит практическую по­лезность прогнозов. Однако с увеличением заблаговременности уменьшается успешность прогнозов. Минимум заблаговременности специализированных прогнозов устанавливается потребителем на основании опыта использования прогнозов, а максимум — прогно­стическим подразделением с учетом существующих возможностей и методов прогнозирования. Чем больше длительность прогноза, тем больше должна быть его заблаговременность.

2. Прогнозы должны иметь устойчиво надежную успешность, т. е. высокую степень соответствия прогнозируемой и фактической погоды, полученную по достаточно большому числу прогнозов. Прогнозист должен квалифицированно различать сущность ошибок прогноза, учитывать их различное влияние на производство.

3. Выдаваемый потребителю текст (содержание) прогноза дол­жен быть составлен таким образом, чтобы у прогнозиста не было возможности заранее влиять на успешность прогноза.

4. Потребителю необходимы такие формулировки прогнозов, которые бы не оставляли места для домыслов и позволяли наиболее оптимально их использовать в математико-экономических моделях производства. Для этого также необходима вероятностная форма прогноза. Однако в настоящее время в оперативной практике служ­бы погоды пока еще используется категорическая форма прогноза.

Важное место в работе прогнозиста отводится своевременному предупреждению об опасных для народного хозяйства гидрометео­рологических явлениях.

К предупреждениям об ОЯ предъявляются три основных требо­вания:

1. заблаговременность, достаточная для принятия потребителем эффективных предупредительных мер защиты;

2. высокая успешность, позволяющая повысить экономическую эффективность предпринятых предупредительных мер;

3. экстренность передачи — своевременное доведение преду­преждения до всех потребителей и населения.¹⁸

Своевременно установить развитие опасных условий погоды и заблаговременно оповестить об этом — значит предупредить воз­можные тяжелые последствия, в первую очередь, для населения.

После выпуска специализированного прогноза синоптик иногда вносит коррективы, уточняет прогноз. Такие действия нежелатель­ны, но иногда необходимы. Если поступающая информация указы­вает на такое развитие синоптического процесса, которое может привести к возникновению опасных явлений, то ранее выданный текст прогноза уточняется и срочно передается всем потребителям, включая при необходимости население.

Для некоторых явлений погоды (грозы, ливневые осадки и др.) в прогнозах по району могут применяться термины „местами", „временами", а по пункту — „возможен". Оценка успешности таких прогнозов выполняется качественно (по знаку).

Рассмотренные выше специализированные прогнозы, будь то категорические или вероятностные, разрабатываются на основании известных физически обоснованных методов и поэтому называются методическими. Различная точность современных прогнозов пого­ды зависит в первую очередь от методики, положенной в основу прогнозирования метеорологической величины или явления пого­ды. Потребитель получает текст прогноза в принятой стандартной форме изложения, отвечающей „схеме" метеорологического обеспе­чения. Упорядочение текста не зависит от метода прогнозирования, но отвечает требованиям специализированного метеорологического обеспечения. Содержание текста прогноза, т. е. его формулировка, полностью зависит от используемых методов прогнозирования. Каждой формулировке прогноза соответствует определенное буду­щее состояние погоды, наиболее достоверное из всех возможных.