Практическое использование ГИС Метео

Широкий спектр информационных и вычислительных возможностей ГИС Метео, удобный графический интерфейс для анализа и обработки карт непосредственно на экране монитора и возможность записи этих результатов в базу позволили организовать замкнутый цикл работы по «безбумажной технологии» в Гидрометцентре России и ГВЦ Росгидромета.

В рамках этой технологии в отделах Гидрометцентра России ежедневно выполняется фронтальный анализ на всех картах для передачи их по факсимильной связи: на кольцевых картах, на картах «Анализ приземный» (по территории от Атлантического до Тихого океана) за все синоптические сроки наблюдений (00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21 ч иТС), на картах Северного полушария, на картах тропической зоны за сроки 00 и 12 ч и ТС. Подготавливаются прогностические карты давления на уровне моря, фронтальных систем и связанных с ними опасных явлений погоды с заблаговременностью 24 и 36 ч. Весь перечисленный объём работ по зоне ответственности выполняется одним дежурным прогнозистом на одном АРМ.

Аналогичным образом по «безбумажной технологии» производится подготовка карт «Прогноз опасных явлений погоды для авиации в слое 400-150 гПа на 24 и 36 ч» с использованием расчётов прогноза обледенения воздушных судов, гроз, болтанки, а также положения и высоты оси струйного течения, тропопаузы. Карта строится путём совмещения нескольких слоёв, что характерно для технологии ГИС Метео. Синоптик выполняет анализ вспомогательных слоев и строит в интерактивном режиме четыре новых слоя прогноза: положение осей струйных течений, характерные точки тропопаузы, активные участки фронтов, на которых возможны опасные явления, а также слой с символами явлений. Результаты интерактивной работы синоптика записываются в базу, а подготовленные электронные карты отправляются в сеть Росгидромета (МЕСОМ).

Для выполнения статистической оценки автоматически архивируются слайд-карты с результатами прогнозов и фактическими данными на срок прогноза.

Использование в оперативной работе технологии ГИС Метео коренным образом изменило характер ежедневной работы синоптиков не только в Гидрометцентре России, но и во многих ЦГМС и АМСГ. После соответствующего обучения синоптиков по индивидуальным программам с учётом местной специфики работы эта технология нашла широкое применение. Впервые у синоптика появилась возможность оценить результаты своей работы непосредственно на своём АРМ. Так, например, прогноз фронтальных систем может быть сопоставлен с их анализом на срок прогноза путём считывания из базы и совмещения на одной карте. Очевидно, в ближайшем будущем появится возможность организовать цифровой обмен электронными картами с результатами интерактивного фронтального анализа по сети МЕСОМ между центральными и периферийными прогностическими организациями. Фронтальный анализ в цифровом виде будет доступен гораздо раньше, чем в аналоговом виде на соответствующих факсимильных картах. Так, например, фронтальный анализ на территории, охватываемой бланком кольцевой карты, выполненный синоптиком в Гидрометцентре России, записывается в базу через 50-60 мин после каждого срока наблюдений и практически сразу может быть готов к распространению.

ГИС Метео изменила систему архивации гидрометеорологической информации, численных анализов и прогнозов из различных центров, а также основных карг. Многолетние архивы карт на бумажной основе, накопленные в различных прогностических органах, требуют специальных условий хранения. Через несколько лет они становятся практически непригодными для работы. В 1989 г. прекращены подготовка в Гидрометцентре и издание во ВНИИГМИ-МЦЦ карг «Синоптический бюллетень. Северное полушарие», широко использовавшихся в службе прогнозов и в учебном процессе вузов гидрометеорологического профиля.

ГИС Метео позволила решить эту задачу на современном уровне. С 1 января 1998 г. в Гидрометцентре России автоматически на АРМ ежедневно изготавливается набор электронных карт погоды, геопотенциала изобарических поверхностей 700, 500, 300, 200, 100 гПа и относительной топографии 500/1000 за 00 ч и ТС. Фронтальный анализ на картах и обозначения центров барических образований - продукт оперативной работы коллектива синоптиков по вышеописанной «безбумажной технологии». Карты «Синоптический бюллетень Северное полушарие (часть 1)», прошедшие редактирование и согласование с помощью компонент интерактивной обработки, архивируются во внутреннем формате ГИС Метео непосредственно на АРМ, а также записываются на компакт-диск. Это позволяет работать с картами не только в среде ГИС Метео, но и при помощи других общедоступных программных средств на персональном компьютере в любой организации.

С 1 апреля 1997 г. на компакт-дисках сохраняется вся информация оперативной базы данных в формате ЛАССО, а также базы с результатами фронтального анализа, выполненного синоптиками Гидрометцентра России. При необходимости из архивной базы могут быть получены карты практически по любой территории земного шара.

Дальнейшее развитие программных средств ГИС Метео с учётом новых научных разработок позволит сделать следующие шаги в современном процессе перестройки и модернизации оперативной работы специалистов-прогнозистов системы Росгидромета и служб других стран.

Студенты-метеорологи могут использовать возможности ГИС Метео в целях получения практических навыков в анализе и прогнозе погоды общего назначения.

Исходные метеорологические сведения со значительной части северного полушария за прошедшие сутки получают в базах данных из сети Internet. Это возможно благодаря ГИС Метео. С её помощью проводят автоматический поиск информации о состоянии метеорологических нолей. Эти материалы служат основой для разработки собственного регионального прогноза погоды на срок до 3 сут.

Краткосрочный прогноз погоды общего назначения, разработанный региональными методами для пункта и территории, может быть сопоставлен с прогнозом погоды, полученным в технологии ГИС Мегео.

В зависимости от поставленной задачи можно использовать различные наборы компонент.

Для создания приземной синоптической карты и карг барической топографии можно применить следующие компоненты:

  • - География (для изготовления картографической основы заданной территории);
  • - Города (для нанесения пунктов из списка гидрометеорологических станций);
  • - Текст (для нанесения текста и углового штампа карты);
  • - Приземная наноска (для нанесения приземных синоптических данных);
  • - Синоптика или Синоптика с контролем (для нанесения приземных синоптических данных);
  • - Значки (для нанесения данных о ветре);
  • - Погода (для нанесения явлений погоды);
  • - Аэрологическая наноска или Аэрология (для нанесения аэрологических данных);
  • - GRIB (GRID) (для отображения метеорологических полей по данным, поступающим в кодах GRIB (GRID));

- ОТ GRIB (GRID) (для отображения полей относительного геопотенциала по данным, поступающим в кодах CJR1B (GRID)).

Для первичного анализа (обработки) карт погоды можно использовать следующие компоненты:

  • - Синоптика или Синоптика с контролем (параметры Давление, Барическая тенденции - для проведения изолиний);
  • - Погода (параметры: Гроза, Ливень, Туман, Снет и др.);
  • - Значки (для «подъёма карты», для переноса центров барических образований с приземной карты на текущий слайд с целью оценки стадии развития барических образований);
  • - Линии (для проведения линий фронтов на приземной карте и на изобарической поверхности 850 гПа);
  • - Фронт GRIB (для проведения линий фронтов);
  • - Спутник (для отображения поля облачности и уточнения положения линий фронтов);
  • - Аэрологическая наноска или Аэрология (для проведения изогипс);
  • 500
  • - Аэрология (параметр ОТ1000 для корректировки положения фронтов).

Для анализа изменений синоптических объектов во времени выполняют наложение слоёв с данными за разные сроки на одном текущем слайде. Для этой цели можно использовать компоненты:

  • - Синоптика или Синоптика с контролем (параметр Давление для представления двух полей изобар);
  • - География (команда Измерение расстояний для вычисления скорости перемещения центров барических образований);
  • - Текст (для проставления на карте вычисленной скорости, значения давления в центре барического образования);
  • - Линии (для сопоставления фронтов за предыдущий срок с положением фронтов текущего срока; для обозначения направления перемещения центров барических образований и линий фронтов).

Для подготовки прогноза погоды можно применить компоненты:

  • - Траектории (строят будущее положение частиц, фронтов, центров барических образований на конкретный срок);
  • - Траектории GRIB (строят прогностическое положение частиц, фронтов, центров барических образований с учётом перестройки процессов).

Траекторные расчёты (двумерные или трёхмерные) могут быть выполнены по фактическим или по прогностическим данным, поступающим в коде GRIB.

Для получения дополнительной информации с целью уточнения прогноза погоды можно использовать компоненты:

  • -GRIB (GRID);
  • - МРЛ комплексная;
  • - Прогностический зонд;
  • - Спутник;
  • - Облачность;
  • - Прогноз осадков;
  • - Грозы GRIB;
  • - Шквалы GRIB;
  • - Вертикальные скорости;
  • - Струйные течения или Струйные течения GRIB (GRID);
  • - Прогностическая наноска;
  • - Метеоирогноз GRIB (GRID) и другие компоненты.

Для анализа синоптических процессов и условий погоды в срок 00 ч UTC в регионе прогноза можно использовать информацию, поступающую в кодах GR1B или GRID в узлах географической сетки с шагом сетки по широте и долготе 1,25°.

Используя компоненты GRIB или GRID, ОТ GRIB или ОТ GRID, Фронты GRIB, Облачность, Спутник, Прогноз осадков, Струйные течения GRIB (GRID), можно построить синоптические карты, на которых отображены следующие поля метеорологических параметров и зоны синоптических объектов:

  • - фактическое барическое поле (поле давления) на уровне моря;
  • - поле барических тенденций на приземной карте;
  • - поле ветра у поверхности земли;
  • - поле температуры воздуха у поверхности земли;
  • - поле облачности;
  • - поле осадков;
  • - поле температуры на изобарических поверхностях 850, 700, 500, 300 гПа;
  • - барическое поле на картах АТ-850, АТ-700, АТ-500, АТ-300;
  • - зоны струйных течений (направление, скорость ветра, положение оси струйного течения, высота расположения, максимальная скорость ветра на оси);
  • 500
  • - поле относительного геопотенциала на карге ОI ,000;
  • - ноле вертикальных скоростей на изобарических поверхностях 850, 700 и 500 гПа;
  • - поле дефицита точки росы на картах АТ-850, АТ-700, АТ-500;
  • - положение фронтальных зон у поверхности земли и на карте АТ-850.

Для удобства и большей информативности синоптические карты рекомендуется строить путём совмещения нескольких слоёв.

Примеры

  • 1. На карту с изображением барического поля на уровне моря можно поместить информацию о положении зон и нолей нескольких метеорологических параметров:
    • - фронтальных зон;
    • - зон облачности;
    • - полей осадков;
    • - полей явлений погоды.
  • 2. Барическое поле на приземной карте может быть совмещено с полем барических тенденций, полем ветра и фронтальными зонами.
  • 3. Термобарическую карту изобарической поверхности 850 гПа (700, 500, 300 гПа) можно создать, совместив поле температуры и поле геопотенциала на выбранной изобарической поверхности.
  • 4. Часто используется совмещение двух полей метеорологических величин температуры и дефицита точки росы на картах АТ-850, АТ-700, АТ-500.

Возможны и другие варианты наложенных слоёв на одну синоптическую карту.

На основе полученных карт можно выполнить анализ фактических условий погоды:

  • - охарактеризовать синоптическое положение у поверхности земли в районе прогноза;
  • - рассмотреть изменения барического поля с высотой (вертикальная структура барических образований);
  • - дать термодинамическую характеристику и оценить влажностные свойства воздушной массы (температура, дефицит точки росы, вертикальная скорость на изобарических поверхностях 850, 700, 500 гПа);
  • - провести фронтальный анализ;
  • - выявить особенности условий погоды, характерные для района прогноза.

В качестве предварительного прогноза изменений синоптического положения и условий погоды на 24 и 36 ч можно использовать прогностическую информацию, поступающую в кодах GRIB или GRID.

На её основе могут быть построены синоптические карты, на которых приведены следующие поля метеорологических параметров:

  • - барическое поле на уровне моря, на картах АТ-850, АТ-700, АТ-500, АТ-300, прогноз на 24 ч и на 36 ч;
  • - поле температуры воздуха у поверхности земли, прогноз на 24 ч и на 36 ч;
  • - поле температуры на картах на картах АТ-850, АТ-700, АТ-500, АТ-300, прогноз на 24 ч и на 36 ч;
  • - поле ветра на картах АТ-850, АТ-700, АТ-500, АТ-300, прогноз на 24 ч и на 36 ч;
  • - фронтальные зоны на карте АТ-850, прогноз на 24 ч и на 36 ч;
  • - поле температуры на каргах АТ-850, АТ-700, АТ-500, прогноз на 24 ч и на 36 ч;
  • - поле дефицита точки росы на картах АТ-850, АТ-700, АТ-500, прогноз на 24 ч и на 36 ч;
  • - поле изотерм (относительного геопотенциала) на карте ОТ , прогноз на 24 ч и на 36 ч;
  • - ноле вертикальных скоростей на изобарических поверхностях 850, 700, 500 гПа, прогноз на 24 ч и на 36 ч;
  • - поле осадков, прогноз на 24 ч и на 36 ч;
  • - поле лапласиана давления, прогноз на 24 ч и на 36 ч.

Для построения указанных выше полей на синоптических картах можно использовать следующие компоненты:

  • -GRIB или GRID;
  • -ОТ GRIB или ОТ GRID;
  • - Метеопрогноз GRIB или Метеопрогноз GRID.

Дополнительно можно применять компоненты:

  • - Вертикальные скорости;
  • - Прогноз осадков;
  • - Грозы GRIB;
  • - Шквалы GRIB.

На одной карте можно совместить следующую прогностическую информацию:

  • - приземный анализ и монтаж спутниковых снимков;
  • - барическое поле на уровне моря, зоны облачности и фронтальные зоны;
  • - фронтальные зоны, поле облачности, струйные течения и опасные явления;
  • - поле температуры и дефицита точки росы на картах АТ-850, АТ-700, АТ-500;
  • - барическое поле, поле температуры (термобарическое ноле) и ветер на картах АТ-850, АТ-700, АТ-500, АТ-300 и т.д.

Для анализа изменений синоптических объектов и метеорологических параметров во времени используется наложение слоёв с фактическими и прогностическими данными на одной карте. Например, можно совместить прогностические (на 24 или 36 ч) и фактические приземные карты, карты ОТ , положение фронтов.

На основе полученной прогностической информации можно представить ожидаемые изменения условий погоды на 24 и 36 ч:

  • - прогноз будущего положения барического поля;
  • - фронтальный анализ;
  • - прогноз облачности, явлений погоды, осадков, ветра, температуры воздуха.

Для большей наглядности метеорологических параметров на синоптических картах могут быть выбраны разные формы (или несколько форм одновременно) их представления:

  • - Значения (для параметров Давление, Барическая тенденция, Температура, Геопотенциал, Вертикальные скорости и др.);
  • - Изолинии (для параметров Давление, Барическая тенденция, Температура, Геопотенциал, Дефицит точки росы, Вертикальные скорости и др.);
  • - Цветное ноле (для параметров Барическая тенденция, Температура, Осадки, Вертикальные скорости и др.);
  • - Значки (для параметров Ветер, Явления и др.);
  • - Линии (для проведения линий фронтов; стрелок, показывающих направление вертикальных движений, и т.д.)
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >