Записки метеоролога

ствия.

Так происходило внедрение и использование этих видов метеоинформации.

Первое знакомство с МРЛ

Моё знакомство с радиолокационной метеорологией и метеорологическим радиолокатором (МРЛ) и их возможностями для практического использования произошло в середине 60-х годов задолго до установки в Северном УГМС первого МРЛ.

Оно состоялось во время курсов инженеров по метеообеспечению полётов управлений гражданской авиации (УГА), проводимых при Академии Гражданской авиации в Ленинграде. Согласно программе курсов два дня мы занимались на экспериментальной базе Главной геофизической обсерватории (ГГО) им. А.И. Воейкова, где за эти дни нас ознакомили со всей новой техникой для метеорологических измерений, разработанной для аэродромов, в том числе, с радиолокационной, дистанционными измерителями высоты облаков и дальности видимости и автоматизированной метеостанцией (КРАМС).

Эти разработки произвели на нас огромное впечатление. В последующие годы большинство из них были доведены до практического применения на аэродромах страны. Один день был посвящён знакомству с МРЛ. Занятия проводил ведущий учёный в области радиометеорологии профессор Е.М. Сальман.

Он ознакомил нас с теоретическими и экспериментальными основами радиолокации облачных систем и объектов, ведущимися в ГГО, и продемонстрировал нам работу метеорологического радиолокатора, разработанного на этой основе в конструкторских бюро Министерства радиопромышленности.

Первый экспериментальный МРЛ в стране был установлен в Главном авиационном метеоцентре (ГАМЦ), расположенном в аэропорту Внуково (г. Москва), где мне тоже удалось побывать и увидеть его в оперативной работе.

С работой МРЛ, с особенностями использования информации в работе дежурного синоптика, а также о доведении информации о грозах и конвективных облаках до диспетчеров службы движения и лётного состава меня ознакомил главный синоптик ГАМЦ А.Б. Яковлев.

Во время этой встречи он находился под впечатлением воздушного парада в Тушино, где он накануне обслуживал командный пункт парада. У него была прямая связь с МРЛ, по которой он получал информацию о всех изменениях в метеообстановке, о чём и докладывал командующему парадом – Главному маршалу авиации.

Ему сообщали, например, что через пять минут Тушино накроет ливневым дождём или подойдёт грозовое облако с дождём. Он подходил к командующему парадом и докладывал ему об этом. Тот в свою очередь подходил к члену Политбюро, присутствующему на параде, и также информировал его об этом. Все смотрели на часы и в точно назначенное время начинался дождь или гроза с дождём. Все удивлялись точности информации. Это была своего рода сенсация.

Ко времени установки МРЛ на АМСГ Северного УГМС мы были подготовлены в общих чертах с возможностями этой техники. Нам предстояло заняться решением вопросов подготовки позиций для установки МРЛ, освоением этой техники и внедрением информации от МРЛ в оперативную работу синоптиков.

Создание сети МРЛ на Европейском Севере

В 70-х годах прошлого века при нашем непосредственном участии в Северном УГМС была создана сеть метеорологических радиолокаторов (МРЛ), насчитывающая шесть МРЛ, находящихся в пунктах: Архангельск, Сыктывкар, Вологда, Нарьян-Мар, Печора, Каргополь.

С созданием сети МРЛ, их информация стала передаваться в Архангельское Бюро погоды, где она наносилась на сборные карты МРЛ, которые затем передавались по факсимильной связи на АМСГ. По этим картам можно было проследить условия полётов по трассам на территории Европейского Севера.

Первый метеорологический радиолокатор был установлен на АМСГ Сыктывкар в 1970 году. Это был радиолокатор типа МРЛ-1 с выносными индикаторами, размещёнными в здании командно-диспетчерского пункта (КДП) аэропорта; остальные были типа МРЛ-2 без выносных индикаторов, информация от которых передавалась в установленные сроки синоптику АМСГ в картированном виде, а между сроками о всех изменениях сообщалось по телефону.

МРЛ называют локаторами штормового оповещения о грозах, ливнях, конвективных облаках и шкваловых усилениях ветра, определяемых по радиолокационной отражаемости и другим параметрам с определённой степенью вероятности. Наибольшая вероятность достигалась при обнаружении гроз в радиусе до 150 км с привязкой на местности.

Эффективность использования информации выражается в повышении оправдываемости прогнозов гроз и других конвективных явлений по сравнению с расчётными методами, а также в применении её как вспомогательного средства для прогноза видимости в осадках.

Недостатком этой дорогостоящей техники да ещё с большим штатом, достигающим 10 человек при круглосуточной работе, для наших северных районов являлся короткий период (всего 2–3 месяца) с грозовой деятельностью. В остальной период времени эффективность использования информации МРЛ была значительно меньше.

Мы с работниками АМСГ постоянно думали о том, как можно повысить эффективность использования информации от МРЛ в холодный период года. Эти поиски привели к тому, что на АМСГ начались эксперименты по определению дальности видимости в снегопадах в зависимости от радиолокационной отражаемости облаков и других параметров, определяемых МРЛ.

Таких критериев отражаемости облаков, их вертикального развития и других для нашего региона получено не было и действующее Руководство по использованию информации МРЛ их не содержало.

Некоторые из них даже приступили к выполнению оперативно-методической работы по определению такой зависимости, тем более, что в штате МРЛ была должность инженера-радиометеоролога. Полученные критерии облачности для холодного периода сильно отличались от летних, тем, что существенно уступали им по площади и дальности распространения и вертикальной протяжённости в меньшую сторону.

Наибольший результативности в этой деятельности достигли на АМСГ Сыктывкар, где синоптики накопили наибольший опыт работы с информацией от МРЛ. Этому способствовало то, что из шести МРЛ, только на АМСГ Сыктывкар был установлен первый и к тому же единственный МРЛ-1 с выносными индикаторами, доступ к которым для просмотра метеообстановки был без ограничений для вылетающих экипажей в соседнем с синоптиками помещении в здании КДП.

Среди синоптиков выделялась возможностью использования этой информации в сложнейших случаях старший инженер М.Н. Калюжная. В этом я мог убедиться при расследовании лётного происшествия с самолётом Ан-2 в феврале 1977 года.

Неудачный полёт самолёта Ан-2 в условиях сильного снегопада

Когда произошло это лётное происшествие я находился в командировке в Вологде, куда мне позвонили и сообщили, что в районе Сыктывкара упал самолёт Ан-2 с пассажирами на борту при погоде ниже минимума командира корабля, и что меня включили в состав комиссии по расследованию этого лётного происшествия.

Поскольку рейсовые полёты из Вологды в Сыктывкар выполнялись редко, всего два раза в неделю, и вылета надо было ждать несколько дней, я сел в поезд Москва–Сыктывкар и приехал в Сыктывкар раньше рейсового борта.

Начальник АМСГ Сыктывкар Г.А. Рекушина и ст. инженер по метеообеспечению полётов Коми УГА Б.В. Подсекин, с которыми я встретился по приезде в Сыктывкар, ввели меня в курс дела, после чего началась тяжёлая работа по анализу обстоятельств этого лётного происшествия. А дело обстояло так. 11 самолётов Ан-2, выполнивших рейсы по районам республики Коми, пополудни возвращались на базу в Сыктывкар. Ничего не предвещало ухудшения погоды, решение на вылет они принимали по благоприятному прогнозу, но находясь в воздухе и следуя по маршрутам, им на борт передали штормовое предупреждение об ухудшении видимости в сильном снегопаде до

значений менее 1 000 м.

Предупреждение было составлено за 17 минут до начала снегопада в Сыктывкаре. Поскольку в нём ожидалось кратковременное ухудшение видимости, то борты не были направлены на запасные аэродромы, а при входе в зону аэродрома Сыктывкар уходили в зону ожидания.

И вот командир одного из бортов, находящегося в зоне ожидания в районе Дома отдыха «Лемью» в условиях сильного снегопада вдруг заметил рядом со своим бортом другой самолёт Ан-2 и чтобы предотвратить столкновение с ним, резко отвернул от него в сторону, да так, что не смог вывести самолёт в устойчивое положение и самолёт упал на лёд реки Вычегда.

Не смог предотвратить опасное сближение самолётов и диспетчер КДП, у которого из-за малой высоты полёта эти борты на экране обзорного радиолокатора не просматривались.

Разбор прогноза погоды по аэродрому Сыктывкар за срок 12–15 часов показал, что при составлении прогноза синоптическая обстановка характеризовалась прохождением циклона по северу Архангельской области, от центра циклона проходил холодный фронт несколько западнее линии Красноборск–Котлас–Великий Устюг и по расчёту он должен был подойти к Сыктывкару не раньше 15–16 часов.

На кольцовке за 9 часов вдоль холодного фронта ухудшение видимости менее 2 000 м не наблюдалось. Несмотря на это, дежурный синоптик ухудшение видимости ожидал до значений менее 2 000 м с прохождением холодного фронта в 15–16 часов. Фактически видимость ухудшилась до значений менее 1 000 м около 13 ч. Что же произошло?

А произошёл заток дополнительной порции более холодного воздуха в тыл циклона. В результате на холодном фронте образовалась волна в районе Красноборска, приведшая к вынужденной конвекции и к формированию мощных кучево-дождевых облаков, которые по ведущему потоку с ускорением скатились к району Сыктывкара, принеся сильный снегопад.

На синоптических картах за срок 9 часов к моменту составления прогноза в 11 часов признаков такого развития процесса не наблюдалось. Дежурные синоптики, составлявшие прогнозы по аэродрому Сыктывкар и трассам МВЛ, в 12 часов с небольшим со спокойной душой пошли обедать, а на время обеда их заменила старший инженер М.Н. Калюжная.

Из беседы с ней при разборе этого случая, можно было понять, что у неё было какое-то предчувствие, что холодный фронт к западу от Сыктывкара может преподнести какую-то неприятную неожиданность. Интуиция её не подвела.

Когда она пошла в соседнюю комнату, где располагались выносные индикаторы МРЛ, то на экране она сразу же увидела приближение с северо-запада к Сыктывкару мощных кучево-дождевых облаков. Определив скорость перемещения этих облаков, она побежала в помещение синоптиков и по прямой громкоговорящей связи передала руководителю полётов и всем диспетчерам службы движения штормовое предупреждение об ухудшении погоды на аэродроме Сыктывкар и по трассам МВЛ.

Потом она написала текст штормового предупреждения на бланке и довела его под расписку до руководителя полётов (РП) и диспетчеров. Диспетчеры в свою очередь сообщили об этом всем бортам, следующим в Сыктывкар, тем самым как бы предотвратив возможность их внезапной встречи с неблагоприятными метеоусловиями.

И хотя внезапность была предотвращена, но эти метеоусловия не могли предотвратить опасного сближения самолётов Ан-2, которое и привело к лётному происшествию.

При разборе этого случая, естественно задавался вопрос: «Нельзя ли было с большей заблаговременностью предсказать этот шторм?»

Анализ показал, что используя полученные критерии отражаемости и другие параметры для холодного времени года (меньшие вертикальные размеры облаков, а также меньшее их горизонтальное удаление по сравнению с летом) этого сделать было невозможно.

Из приведённого случая видно, что даже на АМСГ Сыктывкар, где дело с использованием информации от МРЛ обстояло лучше, чем на других АМСГ, были различия между синоптиками в использовании информации МРЛ.

Поэтому перед нами встала задача по выработке некоего единого подхода к использованию этой информации. В этой связи мы пошли по пути унификации учёта и отчётности об использовании информации в оперативной работе на АМСГ.

С этой целью с привлечением методических групп Архангельских Бюро погоды и Авиаметцентра была разработана форма записи использования информации МРЛ в оперативной работе и вопросник по месячной, полугодовой и годовой отчётности.

То и другое мы рекомендовали АМСГ для заполнения и анализа, тем самым добились получения количественных данных о реальном использовании синоптиками указанной информации, а также получили материал для анализа и совершенствования этой работы, что способствовало повышению оправдываемости прогнозов погоды и качества обслуживания.

К сожалению, в руководстве по работе с МРЛ такие формы учёта и отчётности об использовании информации МРЛ отсутствовали, поэтому разрабатывать их пришлось самим.

К середине 80-х и в 90-х годах эти МРЛ выработали свой ресурс и постепенно заменялись на более совершенные МРЛ-5 с выводом информации на персональный компьютер инженера-синоптика АМСГ.

Глава двадцать пятая

Использование спутниковой метеорологической информации

Со спутниковой метеорологической информацией синоптики начали знакомиться в 60-х годах прошлого века из статей и снимков, напечатанных на хорошей мелованной бумаге, помещённых в виде отдельных вставок в журнале «Метеорология и гидрология». На снимках мы впервые увидели как выглядят из космоса циклонические вихри, атмосферные фронты и структура различных видов облаков. Это потом появились монографии, методические указания и руководства, в которых интерпретировались телевизионные и инфракрасные изображения облачности.

Первый автономный пункт приёма информации (АППИ) от ИСЗ появился в Северном УГМС в конце 60-х годов в г. Архангельске. Приём информации осуществлялся со спутниковой отечественной системы «Метеор» и американской НОАА, которые согласно расписанию сбрасывали на АППИ информацию по нашему региону. Эта информация отображалась на фотоплёнке в негативе, которая после обработки позволяла напечатать на фотобумаге в позитиве изображение облаков и в виде отдельных снимков или монтажей поступала к синоптикам Бюро погоды для использования в прогностической работе.

Такая технология продержалась довольно долго, более 20 лет, и была несовершенна, так как приём информации иногда был затруднён из-за радиопомех, а обработка была ручной, занимала много времени и часто страдала из-за дефицита фотоматериалов. Только в 90-х годах был осуществлён переход на новую цифровую технологию обработки информации с выводом её на персональный компьютер.

Первой освоила дешифрирование спутниковых фотографий старший инженер Архангельского бюро погоды Т.М. Красковская, которая в дальнейшем специализировалась на спутниковой информации и стала оказывать методическую помощь синоптикам других подразделений, где были установлены АППИ. Эти снимки демонстрировались на утренних диспетчерских совещаниях у начальника управления Б.П. Химича, где синоптики докладывали предварительный прогноз на следующие сутки.

При этом они использовали спутниковую информацию для подтверждения облачной или безоблачной погоды, с осадками или без осадков и т.д. Затем снимки демонстрировались к 12 часам дня при обсуждении основного прогноза на следующие сутки в Бюро погоды.

В 70-е годы в Северном УГМС была создана сеть АППИ. Дополнительно к Архангельскому АППИ прибавились АППИв Коми республике: в Сыктывкаре – в ГМО и на АМСГ Воркута и Ухта. С вводом АППИ подразделениям стала оказываться методическая помощь со стороны Бюро погоды в освоении спутниковой информации, которая сводилась в основном в передаче опыта правильного дешифрирования облачных полей, а также в использовании в синоптической практике при составлении прогноза погоды, в связи с чем на Красковскую были возложены методические функции по этим вопросам.

Во многих случаях снимки ИСЗ помогали синоптикам уточнить положение барических образований и стадий их развития, фронтальных разделов, облачных полей, струйных течений. Наибольший эффект в использовании спутниковых данных достигался при переносе воздушных масс, атмосферных фронтов и барических образований с не освещённых метеоданными территорий и акваторий морей.

В этом отношении на первый план выдвигалась Воркута, которая ежегодно несколько раз подвергалась воздействию сильных метелей, парализующих жизнедеятельность города, которые связаны с активными циклонами, зарождающимися над Северной Атлантикой и перемещающиеся над акваториями Гренландского и Баренцевого морей, мало освещенных метеоданными. В этих условиях спутниковая информация позволяла синоптикам АМСГ Воркуты лучше проследить зарождение, эволюцию и траекторию перемещения этих циклонов, что сказалось на повышении качества прогнозов сильных метелей.

Следующим шагом в этом направлении была попытка разработки методики прогноза сильных метелей в Воркуте. Мы уже писали о том, что по нашему предложению за выполнение такой оперативно-методической работы взялась Э.Н. Новикова, руководитель методической группы АБП.

Тем самым в какой-то степени была нарушена традиция, согласно которой ею выполнялись работы только для Бюро погоды. Однако нарушение традиции и необходимость в выполнении этой работы были связаны с двумя обстоятельствами: актуальностью темы (повышение надёжности прогноза, снижение ущерба от сильных метелей в Воркуте и т.д.) и тем, что для выполнения этой работы требовался синоптический архив, который был в Архангельске и которого не было в Воркуте.

Э.Н. Новикова выполнила работу блестяще, ей удалось разработать методику прогноза, имеющую преимущества по сравнению с синоптическим методом прогноза. Работа получила высокую оценку со стороны Гидрометцентра и Госкомгидромета СССР и была удостоена чести быть включённой в руководство по краткосрочным прогнозам погоды.

Но и выполненная работа не исчерпала всех возможностей для совершенствования методики прогноза сильных метелей. Эти возможности были заложены в использовании спутниковой информации, которая не была использована Новиковой из-за малого количества накопленных статистически значимых случаев спутниковых фотографий с сильными метелями и нехватки времени для выполнения плановой работы, так как поджимали сроки её выполнения.

Дело в том, что далеко не все проходящие циклоны по Баренцеву морю дают сильные метели. По этой причине мы рекомендовали АМСГ Воркута самим выполнить исследование по использованию спутниковой информации для прогноза сильных метелей.

Работа выполнялась в течение нескольких лет на оперативном материале, в результате чего было накоплено и проанализировано большое количество спутниковых снимков с циклоническими образованиями, с которыми связаны сильные метели.

В результате были получены характерные ситуации для использования в прогнозе сильных метелей. Как итог всей проделанной работы можно уверенно говорить о том, что на протяжении многих последующих лет на АМСГ Воркута и в ГМЦ СУГМС не было непредсказанных случаев сильных метелей.

А вообще спутниковая метеорологическая информация вносила и вносит существенный вклад в повышение качества прогнозов погоды, штормовых предупреждений и совершенствование обслуживания народного хозяйства.

Использование информации ИСЗ для анализа ледовой обстановки

Почти одновременно с использованием информации метеорологических ИСЗ для прогноза погоды она стала использоваться для анализа ледовой обстановки в Белом море в целях ледокольной проводки морских судов.

Первые отечественные спутники системы «Метеор» работали в телевизионном режиме (ТВ), поэтому их информация имела ограниченные возможности для использования при анализе ледовой обстановки: только в светлое время суток и при отсутствии облаков. С удлинением в середине 70-х годов сроков ледовой навигации в Белом море до круглогодичной, начиная с середины февраля, спутниковая ТВ информация стала использоваться для уточнения рекомендованных курсов плавания судов сначала в Белом море, а затем для осуществления операции

«Ледовый причал» по сверхранней доставке грузов для геологов и на юго-востоке Баренцева моря.

Инициатором этого дела в Северном УГМС был его начальник Б.П. Химич, а успешно осуществил В.С. Зотин, руководитель группы морских гидрологических прогнозов АБП. В. Зотин стал подсчитывать ЭЭ от рекомендованных курсов плавания судов во льдах Белого моря по сравнению со стандартным маршрутом плавания.

Возможности для использования спутниковой ледовой информации в целях проводки судов возросли с появлением информации с американской системы НОАА, работающей как в ТВ режиме, так и в инфракрасном (ИК) спектре, в тёмное время суток, и отечественного спутника «Океан».

Эта информация в течение многих лет использовалась как дополнительная к данным, полученным в результате ледовой авиаразведки морей.

Спутниковая метеоинформация, наряду с метеорологической радиолокационной информацией, численной (математической) информацией метеорологических полей, рассчитанной на супер-ЭВМ огромного быстродействия (миллиарды и триллионы операций в секунду) и другими видами информации, внесла огромный вклад в повышение качества прогнозов погоды и обслуживания .

Перспективы развития космической метеоинформации в Арктике

В 2010 году в Архангельске был открыт Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова. В самом его названии сразу же было заявлено о расширении его участия в делах Арктики, где в настоящее время глобальное потепление климата проявляется в наибольшей степени, и которое заключается в реализации стратегии РФ по существенному расширению судоходства по трассе Северного морского пути, по освоению и сохранению природных ресурсов Арктики и созданию связанной с ними инфраструктуры.

Первым шагом в этом направлении была реализация с 2011 года, в рамках совместной САФУ и Росгидромета РФ научно-исследовательской и образовательной программы, крупного проекта, получившего название «Арктический плавучий университет». Этот проект осуществляется на базе научно-исследовательского судна Северного УГМС «Профессор Молчанов», на котором в программе экспедиций по Белому и Баренцеву морям предусматривается университетское обучение студентов и подготовка молодых специалистов исследователей САФУ для работы в полярных широтах России. Этот проект успешно работает уже в течение последующих лет.

Оценка применения космических технологий в делах Арктики

Поиск направлений в исследовательской и в образовательной деятельности продолжался, и он привёл к идее разобраться в современном состоянии, опыте, недостатках применения и возможностях их устранения, а также перспективах развития космических систем в интересах арктических территорий и акваторий.

Эта идея позволила выйти на новый, более масштабный проект – проведение всероссийской с международным участием конференции «Применение космических технологий для развития арктических регионов», которая состоялась 17–19 сентября 2013 года в Архангельске, в САФУ имени М.В. Ломоносова.

Конференция была организована в соответствии с решением Морской коллегии Правительства РФ от 28.09.2012 Росгидрометом, САФУ им. М.В. Ломоносова, Роскосмосом, Русским географическим обществом и другими заинтересованными организациями. Перед конференцией ставилась конкретная задача – дать оценку эффективности использования методов и технологий спутниковых данных для научных и прикладных задач в интересах социально-экономического развития арктических территорий, в том числе в области гидрометобеспечения безопасности судоходства, полётов авиации, освоения природных ресурсов, включая и шельфовую зону, природоохранных и других задач.

Конференция вызвала широкий интерес, она собрала более 400 участников – учёных и специалистов от 100 организаций из 24 регионов России и 7 иностранных государств.

На двух пленарных заседаниях и при работе шести секций было сделано более 200 докладов по следующим направлениям деятельности: спутниковые методы и технологии оперативной метеорологии и климатологии; использование космических технологий при решении задач экологии, природои недропользования, водохозяйственного комплекса, включая мониторинг наводнений; перспективы создания и развития космических систем наблюдений арктических регионов.

Подводя итоги конференции, В.Г. Блинов, начальник управления научных программ Росгидромета, сказал, что конференция была посвящена одной из актуальных задач, связанных с использованием космической информации по арктической зоне России.

«Это очень важно, потому что затраты на создание средств дистанционного зондирования Земли из космоса очень высоки, а государство вкладывает деньги для их максимально эффективного использования».

Это на конференции было показано очень ярко, в частности, на примере метеорологии, где она находит широкое применение:

«Она даёт мгновенную информацию состояния подстилающей поверхности и атмосферы на ограниченных арктических территориях и может усваиваться в оперативных схемах оценки и прогноза».

Второе направление использования – это стихийные явления и чрезвычайные ситуации природного и техногенного происхождения, которые могут происходить в регионе. В первую очередь, это обнаружение возможных аварий в местах добычи, транспортировки и распространения нефтяного загрязнения.