Методика оценки и прогноза смерчеопасности на российской акватории Черного моря

Акватория Черного моря занимает лидирующую позицию среди всех остальных регионов России по количеству ежегодно регистрируемых в ее пределах смерчей. За сезон с мая по октябрь очевидцами отмечается порядка 30-40 случаев наблюдения смерчей над Черным морем (Калмыкова, Шершаков, 2016 а). Несмотря на малую интенсивность большинства отмечающихся смерчей, всегда существует опасность того, что возникший на море смерч наберет силу и впоследствии может нанести вред причальным сооружениям, морским и маломореходным судам, а также же людям, находящимся на них. При выходе такого смерча на сушу может быть нанесен ущерб постройкам и прочему имуществу населения прибрежных территорий.

Оправдываемость штормовых предупреждений о смерчах над Черным морей выдаваемых имеющейся системой предупреждения, как правило, невысока. В рамках работ по разработке технологии оценки и прогноза смерчеопасности, нацеленной на повышение эффективности работы данной системы, автором была предложена соответствующая методика оценки и прогноза, базирующаяся на адаптации современных подходов к обнаружению смерчей и прогнозированию смерчеопасных ситуаций к рассматриваемому региону.

Методика включает в себя три этапа: выделение смерчеопасных областей с различными зонами риска на базе данных численного моделирования атмосферы, присвоение категорий риска областям облачных ячеек, обнаруженных по результатам обработки спутниковых снимков, а также формирование конечных предупреждений о возможном возникновении смерчей.

На первом этапе работы методики рассматривается выделение смерчеопасных областей трех типов: общей неустойчивости атмосферы, возможного возникновения смерчей немезоциклонного происхождения и возможного возникновения смерчей мезоциклонного происхождения. За каждой областью закрепляется список определяющих ее параметров – предикторов из числа индексов конвективной неустойчивости атмосферы. В перечень рассматриваемых индексов были включены те широко используемые в метеорологической практике индексы, которые показали наилучшую эффективность своей работы в предыдущие сезоны смерчей на российской акватории Черного моря в 2014-2016 гг., а также специально разработанный региональный индекс прогноза водяных смерчей (Калмыкова, Шершаков, 2017). В каждой точке области каждого типа вычисляется параметр названный категорией риска, который характеризует соотношение количества предикторов, для которых их значения в рассматриваемой точке выходят за пределы установленных для них порогов, к общему количеству предикторов определяющих данную область. Категория риска принимает дискретный ряд значений от 0 – минимальный риск, до 3 – крайне высокий риск. Точки с одинаковой категорией риска объединяются в зоны риска соответствующей смерчеопасной области.

На втором этапе работы методики на базе ранее полученных данных о категориях риска смерчеопасных областей области каждой облачной ячейки ставятся в соответствие две категории риска: риск по смерчам немезоциклонного происхождения и риск по смерчам мезоциклонного происхождения. В процессе присвоения рассматриваются все точки соответствующей смерчеопасной области, которые попадают внутрь области ячейки и в которых категория риска области общей неустойчивости больше нуля. В конечном итоге категория риска области ячейки по смерчам того или иного типа устанавливается исходя из соответствующей максимальной категории риска среди точек рассматриваемого множества. Формирование исходного набора данных об облачных ячейках осуществляется средствами программного обеспечения SAFNWC/MSG v.2013 (Калмыкова, Шершаков, 2016 б), разработанного EUMETSAT и используемого НПО «Тайфун» на правах персональной лицензии.

Третий этап методики предусматривает формирование предупреждений, содержащих информацию о пространственном охвате участков акватории Черного моря и о временных промежутках, в течение которых по данным участкам прогнозируется опасность возникновения смерчей в их пределах. Предполагается формирование предупреждений двух типов: по заранее установленных областям и по областям облачных ячеек. Разделение побережья Краснодарского края и Республики Крым на отдельные области (участки) осуществлялось с учетом требований на полный охват анализируемой акватории и примерную равновеликость конечных областей. Заблаговременность предупреждений первого типа определяется заблаговременностью численного моделирования атмосферы. Что касается предупреждений второго типа, то на основании результатов реализации предложенной методики применительно к сезонам смерчей 2014-2016 гг. можно говорить об ожидаемой заблаговременности в 30 минут.

Предложенная методика легла в основу впоследствии разработанного программного комплекса обработки и представления данных для поддержки принятия решений о выдаче предупреждений о возможном формировании смерчей над Черным морей. Данный комплекс является основным элементом в работе развернутой на вычислительных мощностях НПО «Тайфун» технологии оценки и прогноза смерчеопасности на российской акватории Черного моря. С июля 2017 г. указанная технология функционирует в режиме тестовой эксплуатации.

Литература
1. Калмыкова О.В., Шершаков В.М. Индекс смерчеопасности российской акватории Черного моря // Тр.ГГО им А.И. Воейкова. 2017. Вып. 284. С. 142-163
2. Калмыкова О.В., Шершаков В.М. Общие характеристики смерчей российской акватории Черного моря за период с 2014 по 2015 гг. // Труды ГГО им А.И. Воейкова. 2016 а. Вып. 281. С. 165-175
3. Калмыкова О.В., Шершаков В.М. Технология мониторинга смерчеопасных ситуаций на российской акватории Черного моря // Метеорология и Гидрология. 2016 б. №10. С. 93-102