Прогноз мезомасштабных конвективных систем с применением прогностических моделей

Прогноз мезомасштабных конвективных систем (МКС) является весьма актуальной задачей, имеющей большое прикладное значение. В настоящее время для прогноза МКС используются глобальные и мезомасштабные гидродинамические модели атмосферы. Однако успешность прогноза по мезомасштабной модели в большой степени зависит от ее настроек и выбора начальных условий, в качестве которых используются данные той или иной глобальной модели.
Целью проведенного исследования было сравнение качества прогноза возникновения и эволюции мезомасштабных конвективных систем с применением различных прогностических моделей. Расчеты производились на многопроцессорном вычислительном комплексе с гибридной архитектурой ПГНИУ-Кеплер. Для верификации прогноза использовались спутниковые снимки Terra/Aqua MODIS и данные о температуре верхней границы облаков. Произведено сравнение фактического и прогностического положения мезомасштабных конвективных систем.
В качестве глобальных моделей были привлечены модели NCEP-GFS (США) с горизонтальным разрешением 0.25° и ПЛАВ (Россия) с горизонтальным разрешением 0,18°×0,225°[2]. По данным этих моделей рассчитывались физико-статистические параметры (индексы) неустойчивости, градации значений которых включают в себя опасные метеорологические явления конвективного происхождения [1]. Кроме того, в рамках данного исследования был разработан новый комплексный индекс неустойчивости, основанный на модификации индекса плавучести. В новом индексе вместо разности температуры частицы воздуха, поднявшейся до изобарической поверхности 500 гПа и температурой воздуха на этой изобарической поверхности были использованы аналогичные разности для высот, на которых температура составляет 0, –20 и –40 °С. Также в индекс была введена поправка на среднюю влажность в слое атмосферы, ограниченном изотермами 0 и –10 °С. В целом качество прогноза МКС отечественной моделью ПЛАВ выше, чем NCEP-GFS.
В качестве мезомасштабной модели была использована модель WRF с динамическими ядрами NMM и ARW. Модель использовалась с высоким пространственным разрешением (3 км) с прямым моделированием конвективных течений [3]. В большинстве случаев мезомасштабные модели воспроизвели мезомасштабные конвективные системы, но со сдвигом по времени или пространству. В целом качество прогноза оценивается как удовлетворительное.