Глава 12

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ СТРАТЕГИИ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КЛИМАТИЧЕСКОЙ И ПРОГНОСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

12.1. Общая характеристика климата и его учет

Известно, что погода есть состояние атмосферы в определенный момент или период времени (сутки, декада, сезон) в данном пункте, которое характеризуется совокупностью метеорологических величин и явлениями погоды. Иногда вместо термина „погода" применяют термин погодные условия, возможные в эти отрезки времени.

Если рассматривать погодные условия за многие годы, то возника­ет необходимость осреднения ряда метеорологических величин, оцен­ки вероятности (или повторяемости) явлений погоды, определения других многолетних погодных характеристик. Тем самым формирует­ся представление о климатических условиях, или климате.

Климат есть усредненное физическое состояние атмосферы, кото­рое чаще всего наблюдается в данном районе за определенный период времени. (Это характерные для данного региона условия погоды, вы­раженные в основном в преобладании определенных значений тем­пературы, количества осадков, скорости и направления ветра.)

Метеорологические величины (температура, влажность воздуха и почвы, направление и скорость ветра, количество осадков), а также явления погоды (ливневые дожди, грозы, шквалы, град, ту­ман, обледенение, метель и другие) составляют первичную основу для разработки климатических показателей. Для этого использу­ются данные наблюдений за многие годы — от 30 лет и более. Для приближенной оценки характеристик текущего климата достаточ­ными считаются периоды наблюдений 10 лет и даже 5 лет, хотя для полноценных заключений о климате требуются десятки лет (ВМО рекомендует 30-летний период).

Наиболее распространенными являются такие климатические показатели, как среднее (математическое ожидание), среднее квад­ратическое (дисперсия), медиана, мода, характеристики распреде­ления в виде коэффициентов асимметрии, показатели эксцесса и вариации. Средние многолетние значения метеорологических вели­чин, включая повторяемости и вероятности, считаются климати­ческими нормами для данного пункта или района.

В зависимости от требований потребителей разрабатываются бо­лее сложные комплексные климатические показатели, которые используются как в проектировании, так и для решения текущих хозяйственных задач.

Наиболее широко используются такие показатели-индексы, как гидротермический коэффициент по Г. Т. Селянинову, индекс сухо­сти по М. И. Будыко, коэффициенты увлажнения по Н. Н. Иванову, П. И. Колоскову, индекс засушливости по Д. А. Педю и другие. В сельскохозяйственной практике используется коэффициент про­дуктивности климата, предложенный В. П. Дмитриенко.

Вместе с тем в качестве показателей климата рассматриваются и такие, которые характеризуют аномальные условия погоды. Это экстремальные значения метеорологических величин, частота и интенсивность опасных явлений погоды и неблагоприятных гидро­метеорологических условий и т. п. Например, по экономическим районам ЕТР установлены повторяемости таких экстремальных по­годных явлений, как засуха, периоды переувлажнения, оттепели, заморозки, а также ряда других климатических характеристик. При этом было установлено, что безморозный период в последние годы увеличился. Весенние заморозки стали заканчиваться раньше, а осенние начинаются позже среднеустановленных дат (ВНИИГМИ— МЦД, А. И. Неушкин).

В целом все приведенные выше климатические показатели и по­зволяют определить тот или иной климат данного пункта или района.

Климат оказывает постоянное и многостороннее влияние на всю хозяйственную, производственную деятельность и социальные усло­вия жизни человека. Климатическая информация используется как неотъемлемая часть естественных ресурсов. Однако в качестве ресур­сов эта информация выступает в том случае, если она действительно используется и определена ее ценность в данной отрасли народного хозяйства. Некоторые авторы (Н. В. Кобышева, М. В. Клюева) рас­сматривают климат как потенциал для решения конкретных при­кладных задач. Так, ветровые ресурсы являются потенциалом для выработки электроэнергии, количество осадков — потенциалом для орошения и землепользования, солнечная энергия, поступающая на стены зданий, — потенциалом для создания комфортных условий внутри зданий, температура воздуха в отопительный сезон — потен­циалом для сбережения топливных ресурсов в теплоэнергетике.

В целях улучшения использования климатических ресурсов не­обходимы уточнения климатических условий отдельных регионов посредством изучения пространственного и временного распределе­ния как отдельных метеорологических величин и явлений погоды, так и опасных гидрометеорологических процессов.

Разработка необходимых для этого климатических характери­стик, показателей, индексов и т. п. требует предварительных расче­тов на основе данных ежедневных (и даже ежечасных) метеороло­гических наблюдений.

По отдельным метеорологическим величинам имеется разнооб­разная климатическая информация. Применительно к температуре воздуха подготовлены (ГГО, ВНИИГМИ—МЦД) справочные мате­риалы по календарным похолоданиям и потеплениям в отдельных пунктах России. Так, для Москвы (с 1879 по 1998 г.) приведены даты с волнами холода и волнами тепла по месяцам. В последнее десятилетие отмечено увеличение числа волн тепла в зимние меся­цы. В справочных материалах приводятся сведения о среднемесяч­ной температуре воздуха, ее аномалии, об экстремальных за месяц значениях температуры воздуха, о разных суточных перепадах температуры воздуха, об оттепелях и сильных морозах.

Учет климатических показателей позволяет обоснованно вы­строить перспективы развития многих отраслей экономики. Особое значение придается долговременным тенденциям климата и, в ча­стности, особо опасным воздействиям погоды.

Наблюдаемое потепление климата сопровождается заметной не­устойчивостью атмосферных процессов, проявлением все более силь­ной аномальности ряда гидрометеорологических условий. Все это говорит о необходимости привлечения таких климатических харак­теристик, которые могут отвечать ожидаемым состояниям среды. Растут требования к прочности и устойчивости сооружений, к тепло­защитным свойствам строительных материалов в связи с увеличи­вающейся дисперсией температуры воздуха, количества осадков, скорости и направления ветра и других метеорологических величин.

За период с 1951 по 1998 г. на территории России отмечен ли­нейный тренд повышения среднегодовой температуры воздуха на 2,6 °С/100 лет (вклад в дисперсию 26,1 %). За более длительный период (1891—1998 гг.) потепление составило 0,9 °С/1000 лет (вклад в дисперсию 19,0 %). Наиболее значительное потепление отмечалось в Прибайкалье и Забайкалье, в Приамурье и Приморье. Обобщение этих сведений приводится в монографическом обзоре, выполненном в Росгидромете в 1999 г.

Есть основания полагать, что зависимость основных отраслей народного хозяйства от климата не уменьшилась, а возросла.

Различные потребители определяют для себя те климатические характеристики (численные и графические материалы), которые отвечают как решению текущих задач, так и планированию долго­срочных.

Наиболее широко климатическая информация используется в строительной индустрии. Разработка проектной документации при строительстве самых разнообразных объектов — жилых домов (коммунальное строительство), высотных зданий, мостов, дорог, морских и речных портов, магистральных трубопроводов и многих других — требует обязательного учета соответствующих клима­тических показателей.

В настоящее время строительные нормы, согласно которым вы­полняются проекты, содержатся в следующих организационно- методических документах:

1. СНиП 10-01—94. Система нормативных документов в строи­тельстве. Основные положения.

2. СНиП 10-02—96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения.

3. СП 11-103—97. Инженерно-гидрометеорологические изыска­ния для строительства.

4. СНиП 1.01.01—82. Строительная климатология и геофизика.

5. СНиП 2.01.07—85. Нагрузки и воздействия.

6. СНиП 2.06.15—85. Инженерная защита территорий от затоп­ления и подтопления.

7. СНиП 22-01—95. Геофизика опасных природных воздейст­вий.

Используются и другие нормативные документы.

Ведется уточнение климатических характеристик по отдельным экономическим районам РФ, по субъектам РФ.³⁰ Разрабатываются региональные строительные нормы и правила. Уточняются клима­тические и агроклиматические карты. В изданных в последние годы СНиПах дается более точная оценка повторяемости скорости и на­правления ветра для нужд ветроэнергетики, для определения про­должительности отопительного периода и др. Все это позволяет эко­номически выгодно использовать климатическую информацию в строительном проектировании, в жилищно-коммунальном хозяйстве и в топливно-энергетическом комплексе.

Вместе с тем для создания техники и новых технологий (машин, оборудования, станков, самолетов, судов, технологических линий и многого другого) необходимо учитывать климатическую информа­цию особого рода по конкретным климатическим зонам, районам, что отвечает специфике технического проектирования и региональ­ного использования разрабатываемой техники.

Особое значение придается климатическим сведениям для про­мышленных предприятий, которые являются источниками загрязне­ния атмосферы. Знание климатических характеристик температурно- ветрового режима позволяет установить такой технологический и производственный режим работы, при котором поддерживается оп­тимально здоровая окружающая среда и минимизируются вредные влияния на население. По отдельным регионам и крупным городам выделяется климатический режим метеорологических условий рас­пространения опасных концентраций загрязняющих веществ.

С целью более избирательного учета потребителем климатическо­го режима континентальных, морских южных и полярных регионов России разрабатывается климатическое районирование для отдель­ных метеорологических величин и явлений погоды. Изучен климат крупных городов, в которых сосредоточены гигантский хозяйствен­ный и производственный потенциал и многомиллионное население.

Сохраняет свою уникальную роль Справочник по климату СССР в 170 томах, а также Научно-прикладной справочник, подготов­ленный в ГГО. В Научно-прикладном справочнике содержатся но­вые статистические характеристики, выражающие структуру ме­теорологических рядов, такие как среднеквадратические отклоне­ния, коэффициенты асимметрии, автокорреляционные функции основных метеорологических величин.

Научно-прикладной справочник по климату СССР является ос­новой для обеспечения климатической информацией народного хо­зяйства. Следуя Н. В. Кобышевой, дадим краткую характеристику его четырех серий.

Первая серия, называемая „Ежемесячники, ежегодники", со­держит результаты первой степени обобщения метеорологических данных по отдельным станциям за месяц данного года и за год. Здесь приведены средние месячные и годовые значения метеороло­гических величин, суммы осадков и солнечной радиации. Указы­ваются экстремальные значения. Дается число дней за месяц с ат­мосферными явлениями (ясных и пасмурных дней, туманов, мете­лей, гроз и др.).

Материалы первой серии служат основой для дальнейших кли­матических обобщений.

Вторая серия содержит информацию, аналогичную первой се­рии, но обобщенную за пятилетие. Сюда же включены характери­стики стихийных явлений (штормов, ливней, пыльных бурь и др.).

Третья серия включает многолетние обобщения по отдельным станциям. Приведены характеристики распределения метеороло­гических величин: средние значения, среднеквадратические откло­нения, коэффициенты асимметрии распределений месячных, су­точных и „срочных" (за каждый из 8 сроков наблюдений) значений основных метеорологических величин. Кроме того, приводятся да­ты наступления мороза, начала отопительного периода, периода кондиционирования и др. Наряду с этим приводятся некоторые комплексы двух разных метеорологических величин, например температуры и относительной влажности, отрицательной темпера­туры и скорости ветра и др.

Четвертая серия называется „Климатические ресурсы СССР". В ней представлены осредненные по административно-хозяйственным районам за многолетний период значения температуры воздуха, осадков, высоты снежного покрова, а также ветровые потенциальные энергоресурсы.

В 1997 г. была разработана целевая федеральная программа „Мировой океан". Одной из подпрограмм является „Создание еди­ной системы информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИ- МО)". В рамках подсистемы ЕСИМО изучается изменчивость гид­рометеорологических полей (ветра, температуры воздуха и воды, течений, волнения и др.). На основании данных наблюдений иссле­дуются климатические характеристики над морями и океанами.

Особое значение придается региональной климатологии. Так, в ААНИИ подготовлены следующие научно-справочные пособия: 1) „Справочник по радиационному режиму Арктического бассейна (дрейфующие станции)" (Гидрометеоиздат, 1994); 2) „Снежный по­кров в Арктическом бассейне" (Гидрометеоиздат, 1996); 3) „Науч­но-прикладной справочник по климату России (Арктический реги­он. Солнечная радиация)" (Гидрометеоиздат, 1997); 4) „Метеороло­гический режим Арктического бассейна (дрейфующие станции)" (Гидрометеоиздат, 1999).

В хозяйственной практике широко используются климатические карты, содержащие распределение основных климатических характе­ристик по территории России и стран СНГ. Наиболее полным является Климатический атлас СССР. Климатическая информация по отдель­ным метеорологическим величинам содержится в ряде монографий.

Использование климатической информации в основных отрас­лях народного хозяйства приведено дополнительно в разделе VI.

12.2. Оптимальные климатологические стратегии

Во всех отраслях экономики осуществляются хозяйственные (производственные) и иного рода операции, требующие заблаговре­менного планирования в целях достижения экономически выгодно­го результата. Принимаемые при этом долговременные решения являются стратегическими. Задача потребителя состоит в том, что­бы не только определить дели и задать средства планирования, но и выбрать оптимальную стратегию, тем самым минимизировать издержки на основании более выгодной для него прогностической информации.

Хозяйственные операции такого рода требуют обязательного уче­та климатических условий по регионам действий. Наряду с другими факторами климат при этом рассматривается как экономическая категория. Погода и климат выступают в качестве потенциального капитала. Остается только выбрать средство, с помощью которого этот капитал можно приобрести.

В качестве такого средства, методической основы потребитель использует выбор оптимальной стратегии.

При выборе оптимальной стратегии потребитель может ориенти­роваться на такие климатические характеристики, как вероятность (повторяемость) (р ~ р_1<л) осуществления опасного, неблагоприятного состояния или явления погоды. Может быть выбрана норма (матема­тическое ожидание х) метеорологической величины X или иное кли­матическое условие, отвечающее заданию оптимальной стратегии.