Записки метеоролога

Ещё одно важное направление – в арктической зоне происходит изменение климата и она сама влияет на это изменение в других районах, благодаря запасу льдов и снега. Космическая информация позволяет накапливать климатические данные, которые находят применение как в работах по оценке текущего состояния климата, так и в моделях расчёта по будущим сценариям. Космическая информация применяется при реализации ряда других задач: в навигации, судовождении, связи – примеров такого эффективного применения средств космической техники достаточно много, они были представлены на конференции.

Перспективы создания отечественного космического комплекса для Арктики

В докладах участников обсуждались вопросы создания и развития отечественных космических комплексов дистанционного зондирования Земли, а также наземных систем приёма, обработки, архивации и распространения спутниковых данных; вопросы применения космических технологий для решения задач гидрометеорологии, климатологии, экологии, природои недропользования, мониторинга опасных явлений и чрезвычайных ситуаций в интересах арктических регионов.

Большинство исследований и оперативная работа базировались на зарубежной (американской) спутниковой информации. В то же время разработка отечественной группировки спутникового дистанционного зондирования Земли метеорологического назначения развивается с отставанием от сроков.

Особенно ощущается дефицит спутниковых радиолокационных систем. Несмотря на успешный запуск космических аппаратов «Канопус-В» и «Ресурс-П», в России отсутствует система оперативного спутникового мониторинга высокого пространственного разрешения, способная в условиях ЧС обеспечить съёмку одной и той же территории с заданной периодичностью и независимо от освещённости и облачности.

В настоящее время в России впервые в мире создаётся космическая система «Арктика», предназначенная для оперативного получения в квазинепрерывном режиме (недостижимом для низкоорбитальных спутников) гидрометеорологических данных по полярному региону Земли (выше 60 градусов северной широты), недоступному для наблюдений с геостационарных орбит.

Создание КС «Арктика» позволит существенно повысить уровень информационного обеспечения анализа и прогноза погоды, безопасности полётов авиации, навигации по Севморпути, контроля ЧС. Вместе с тем было отмечено, что работа по её созданию выполняется крайне медленно.

Участник конференции академик Российской академии космонавтики имени К.Э. Циолковского В.Н. Дядюченко, отвечая на вопрос:

«Что нужно сделать, чтобы космические технологии использовались более эффективно?» – в своём ответе сказал, что существуют две проблемы: одна из них заключается в том, что

«у нас практически нет национальной космической группировки, из-за чего мы вынуждены учить сотрудников зарубежным спутниковым технологиям. Нам необходимо наладить производство метеорологических спутников. Для этого есть решение правительства, которое закрепляет конфигурацию спутников: это четыре полярно-орбитальных и три геостационарных спутников, это создание системы «Арктика» на высокоэллиптической орбите для гидрометеорологического и климатологического освещения северных территорий, это пять геофизических спутников».

Вторая проблема. В советское время Госкомгидромет

был заказчиком метеорологических спутников в течение 20 лет.

Тогда было запущено около 50 спутников. В 1993 году законом о космической деятельности на Роскосмос был возложен госзаказ метеорологических спутников.

За эти 20 лет было запущено четыре спутника.

«Сравните: 20 лет – 50 спутников, 20 лет – 4 спутника! Метеорологический спутник – самый востребованный, 60% всех запусков в мире спутников – это спутники метеорологические».

По его мнению,

«основной причиной того, что мы никак не можем выполнить федеральную космическую программу по созданию национальной космической группировки является неэффективность системы, когда сам исполнитель заказывает себе спутники, а потом ещё и является их оператором. Есть предпосылки того, что мы преодолеем эти трудности».

Глава двадцать шестая

Издержки научно-технического прогресса -метеоинформация от АРМСов

В начале 70-х годов в Северном управлении гидрометслужбы (СУГМС, Архангельск) была предпринята попытка создания сети необслуживаемых автоматических радиотехнических метеорологических станций (АРМС), которых за короткое время, в течение несколько лет было установлено 12 и планировалось довести до 18. В первоначальный же план автоматизации были заложены обслуживаемые унифицированные автоматизированные телеметрические гидрометстанции (УАТГМС), такие же, что были установлены ранее в Белорусском УГМС. Предполагалось их установить на гидрометстанциях (ГМС), информацию в СУГМС передавать по арендованным телефонным каналам связи с тем, чтобы в будущем, в случае успешного эксперимента, заменить обслуживаемые техниками-наблюдателями ГМС на автоматизированные станции.

Однако Северному УГМС эти станции не дали. Взамен их были рекомендованы необслуживаемые АРМСы, предназначенные для установки в Арктике и других мало освещённых метеоданными труднодоступных районах.

Таких районов на территории действия Северного УГМС, а это большая часть Европейского Севера России, было больше, чем достаточно: Большеземельская тундра, Северный, Приполярный и Полярный Урал и другие. К тому же в Северном УГМС работал радиометеоцентр, предназначенный для сбора метеоинформации по радиосвязи с труднодоступных станций (ТДС), который мог также по расписанию их выхода на связь одновременно осуществлять приём метеоинформации и с АРМСов.

Прежде чем устанавливать АРМСы в труднодоступных местах, одну из станций развернули во дворе монтажно-ремонтной группы (МРГ) в г. Архангельске для ознакомления технического состава МРГ с её эксплуатацией и проверки надёжности узлов, агрегатов и датчиков станции. Проверка работы станции в МРГ показала, что она может работать только в условиях постоянного технического обслуживания, так как надёжность её узлов, агрегатов и датчиков желает много лучшего.

В связи с этим встал вопрос о том целесообразно ли устанавливать АРМСы согласно техническим требованиям в труднодоступных районах. При обсуждении этого вопроса на совещании у начальника управления, мною было предложено устанавливать АРМСы в удалённых неклассифицированных аэропортах, куда, в случае выхода их из строя, техническому составу для ремонта станции можно попасть рейсовым самолётом, что на порядок дешевле, чем заказывать вертолёт.

Но наше предложение не прошло и были утверждены места для установки АРМСов в строгом соответствии с техническими условиями. Установка АРМСов была утверждена ГУГМС планом оперативно-производственной деятельности СУГМС, который был на контроле в Техническом управлении ТУ ГУГМС и которое время от времени интересовалось ходом работ по установке АРМСов. И если намечалось отставание от плана, подгоняло СУГМС.

Установка каждой станции была связана с большими затратами денежных средств, главным образом из-за аренды вертолётов и, кроме того, сопровождалось большими трудностями. Один из АРМСов был установлен в междуречье Мезени и Печоры, по карте это была наивысшая точка в этом водоразделе. По этому признаку и выбрали это место для установки АРМСа, в предположении того, что здесь должен быть благоприятный для работы ветроагрегата ветровой режим.

Когда прибыли на место, оказалось, что здесь кругом вековая тайга с высокими елями. Пришлось вырубать лес и расчищать площадку для установки станции. Но и после этого затенённость ветроагрегата от ветра осталась, что отрицательно сказалось как на работе ветроагрегата, так и на поступлении метеоинформации от АРМСа. Однако не только эта причина влияла на электроснабжение станции, вообще-то и сами ветроагрегаты оказались весьма ненадёжными. Из-за постоянных перебоев с электроэнергией часы, установленные на АРМСе, постоянно уходили в ту или другую сторону, что приводило к несовпадению с установленным временем выхода на связь с Архангельским РМЦ и к не поступлению метеоинформации.

Для улучшения электроснабжения АРМСов было решено заменить ветроагрегат станции на более надёжный атомный бета-источник питания. Это был очень дорогостоящий источник питания. Стоимость его составляла 30 тыс. тех советских рублей, которые имели цену 90 коп. за 1 доллар, да и доллар тот был раза в два дороже современного. К тому же этот источник завозился на место установки на вертолёте, где в целях радиационной безопасности закапывался в грунт. Несмотря на большие затраты, несколько таких бета-источников питания было установлено.

Как уже отмечалось, большая часть АРМСов была установлена в Большеземельской тундре и в горах Урала, и затраты на установку и плановый ремонт станций были очень большими. Исходя из этого планировались расходы. Однако для того, чтобы станции работали им требовался ремонт по нескольку раз в году, на что, естественно, средств не хватало. Это отрицательно сказывалось на поступлении метеоинформации.

Каждый день утром на диспетчерском совещании начальник Центра связи И.И. Пребышевский докладывал о поступлении информации от АРМСов. Не было случая, чтобы поступало хотя бы 50% плановой информации, обычно не более 30–40%.

Причём это была неполная, ограниченная метеоинформация, состоящая из температуры и одного параметра ветра. Остальные датчики выходили из строя и не работали. Не было в сводках сведений о явлениях погоды, осадках, влажности воздуха и др. Поступающая информация наносилась на кольцевые карты погоды и должна была пополняться этими данными из малоосвещённых районов. Но практически это сделать не удалось, так как даже нанесённые на карты данные были искажены и часто заводили синоптиков в заблуждение. Несмотря на огромные усилия работников управления: технарей, связистов, руководства отдача от АРМСов была невелика. Всё больше и больше все разочаровывались в их работе и вообще в возможностях этих станций.

Между тем в эти же годы в центральном молодёжном общественно-политическом журнале «Смена» появилась большая статья журналиста и писателя Виктора Конецкого, в которой он произнёс хвалебную оду и пропел «осанну» АРМСам, установленным в Приморском УГМС на Дальнем Востоке. В этой статье всё так было хорошо и сильно отличалось от работы АРМСов, установленных в нашем управлении, ровно на 180 градусов наоборот.

Те, кто хорошо знал работу этих станций, естественно, не поверили написанному Конецким. На наш взгляд, статья Конецкого могла быть вызвана двумя причинами. Одна из них, что АРМСы разместили в доступных для технарей местах, о чём в статье не сообщалось, и, вторая, если оценивать статью и автора с современных позиций, то статья могла быть и заказной, по-видимому, кем-то из разработчиков, изготовителей или заказчиков этой неудачной станции, которые хотели как-то оправдаться.

Надо сказать, что после всех описанных мытарств с эксплуатацией АРМСов, у ГУГМС хватило мужества разрешить Северному УГМС списать эти станции в конце 70-х годов. Все вздохнули с облегчением.

Так неудачно закончилась одна из попыток установить в 70-х годах прошлого столетия в Арктике и других труднодоступных районах автоматы погоды.

Глава двадцать седьмая

Исследование сложных для авиации метеорологических условий на Европейском Севере

Предпосылки для начала исследований

Прежде чем приступить к изложению этого вопроса, остановимся на обстановке, предшествующей его возникновению.

Еще в начале 70-х годов, столкнувшись с массой весьма перспективных нерешённых проблем, мы: Б.П. Химич, директор АрхГМО З.И. Мокроусова и автор этих строк, – не имея возможности для обсуждения их в рабочее время, собирались после работы в кабинете начальника управления Б.П. Химича для их обсуждения в спокойной, непринуждённой обстановке.

В этих обсуждениях мы часто склонялись к тому, что для решения некоторых из возникших проблем требуется их научное осмысление, что нужно поступить в аспирантуру, подыскать научного руководителя, вместе с ним определиться с темой диссертации и разрабатывать её согласно намеченному плану. Толчок к переходу от замысла в плоскость реализации был дан после одного случая.

В феврале 1973 года я принял участие в совещании ГУГМС (г. Москва) по вопросам гидрометеорологического обслуживания народного хозяйства. На одном из заседаний группа коллег из дальневосточных УГМС обратилась к ведущему совещания – начальнику Управления гидрометобеспечения народного хозяйства (УГМО) С.К. Черкавскому с просьбой встретиться с руководством ГУГМС.

Такая встреча состоялась на следующий день с зам. начальника ГУГМС Е.И. Толстиковым, Героем Советского Союза, получившим это звание за руководство дрейфующей станцией «Северный полюс-3» (СП-3).

Вопрос, с которым дальневосточники обратились к Толстикову, заключался в следующем:

– Почему недавно так незначительно повышена зарплата специалистам гидрометслужбы? Почему она ниже, чем у специалистов на транспорте, к группе которых по оплате труда относится гидрометслужба? Нельзя ли обратиться в правительство с просьбой о повышении зарплаты?

Е.И. Толстиков ответил, что обращение в правительство исключено, так как повышение зарплаты производится совместным постановлением ЦК КПСС, Совета министров и ВЦСПС одновременно по всем отраслям народного хозяйства, и нет никаких оснований для выделения гидрометслужбы. Реально же добиваться повышения зарплаты для специалистов – это защита диссертаций, для чего в службе имеются все условия, материалов для этого столько, что мы порой ходим по ним. К тому же руководство ГУГМС добилось распространения на специалистов управлений гидрометслужбы постановления правительства о льготах по зарплате в случае защиты специалистами кандидатской или докторской диссертации. Прибавка к зарплате в этом случае могла быть в два с лишним раза для инженеров и руководителей производственных подразделений.

По возвращении из Москвы я проинформировал об этом Б.П. Химича и З.И. Мокроусову. Эта информация в определённой степени стимулировала наши намерения.

Начали сдавать экзамены кандидатского минимума. Б.П. Химич сдал иностранный, а мы с З.И. Мокроусовой приступили к занятиям по философии в Доме политпросвещения. Б.П. Химич начал работать над проблемой проходимости танкеров со сжиженным газом в период ледовой навигации в Чешской губе Баренцева моря, где до этого он совместно с океанологами М.А. Кривоноговым и В.С. Зотиным занимался анализом данных ледовой разведки для обоснования выбора места в связи с предполагаемым строительством портопункта и завода по сжижению газа на побережье Баренцева моря, в результате чего определено ряд мест на побережье Чешской губы. Это было время, получившее название «разрядка» международной напряжённости между СССР и США во время президентства Р. Никсона, о чём уже писалось выше.

В ААНИИ Б.П. Химич договорился о соискательстве диссертации и о научном руководителе, с которым стали продумывать вопрос о выборе темы исследования, так как проект с США не состоялся. Вскоре Б.П. Химич перевёлся на работу в Москву.

Мы с З.И. Мокроусовой сдали экзамены по философии. Но З.И. Мокроусова не спешила с выбором темы исследования.

Вскоре она возглавила новое направление в деятельности Северного УГМС – мониторинг загрязнения природной среды, сначала в составе Архангельской ГМО, а в последующем с развитием этих работ была назначена зам. начальника Северного УГМС и основала в составе управления Центр по мониторингу загрязнения природной среды (ЦМС) на базе химической лаборатории Архангельской ГМО и Государственную инспекцию по контролю загрязнения атмосферного воздуха.

Много сделала для организации изучения загрязнения в различных природных средах, но лично исследований не выполняла. Впоследствии переехала в Москву и проработала много лет ведущим специалистом по выбранному направлению в Госкомитете по гидрометеорологии.

Определение с темой моего исследования

Я решил поступить в заочную аспирантуру ВНИИГМИМЦД. До поступления в аспирантуру у меня были уже две опубликованные статьи в журнале «Гражданская авиация» за 1970 и 1975 годы, а уже после поступления в аспирантуру вышла ещё одна статья в Трудах Академии ГА за 1978 г. О содержании этих статей подробно шла речь в гла-

ве «Переход на работу в Коми УГА». Все они из области авиационной метеорологии и посвящены влиянию сложных метеоусловий на производство визуальных полётов и, в частности, влиянию атмосферного давления на безопасную высоту визуального полёта по маршруту ниже нижнего эшелона при сложных метеоусловиях. Продолжая работать в этом направлении, я подготовил ещё одну статью, опубликованную в Трудах ВНИИГМИ-МЦД за 1985 года, о которой подробно шла речь в главе «К вопросу об определении видимости при визуальных полётах».

Все эти работы были посвящены решению вопросов, выдвинутых практической деятельностью, и впоследствии были включены в отдельную главу диссертации «Влияние сложных метеоусловий на производство визуальных полётов».

Но это было потом, а пока, ещё до поступления в аспирантуру, надо было определиться с темой дальнейших исследований. Я всё более и более склонялся к тому, что это должно быть масштабное исследование по всей территории деятельности Северного УГМС. К таким проблемам относилась тема исследования условий формирования сложных для авиации условий погоды.

Когда я стал выяснять вопрос о состоянии изученности этой проблемы на нашей территории, то оказалось, что она изучена довольно слабо, только в пределах климатических характеристик отдельных аэропортов.

Между тем, на мой взгляд, каждому синоптику, лётчику и диспетчеру нужно знать основные особенности формирования сложных для авиации метеорологических условий, при которых не только осуществляется их производственная деятельность, но и планируется их деятельность с точки зрения расписания движения, в определении и выборе трасс (маршрутов) визуальных полётов, а также в интересах безопасности полётов.

По другим районам страны этой проблемой занималось Московское отделение (МО) ВНИИГМИ-МЦД, где были выполнены работы сначала по европейской территории страны, а в последующем – по азиатской территории. При выполнении исследования по Европейской части страны, не был охвачен изучением Европейский Север, т.е. сам бог велел, чтобы я занялся его изучением.

С таким предложением я обратился в МО ВНИИГМИ к с.н.с. лаборатории авиационной климатологии А.П. Пенькову, выполнившему исследование по Азиатской территории. Он поддержал мои намерения и дал согласие на научное руководство темой. Но в случае подготовки диссертации одного его руководства было недостаточно, поскольку он был кандидатом наук, а по существующим правилам научным руководителем диссертации мог быть доктор наук или два кандидата, один из которых должен быть зав. лабораторией.

З.М. Маховер, зав. лабораторией авиационной климатологии также согласился быть моим научным руководителем. В то время он был кандидатом наук, в последующем он защитил докторскую по материалам многолетних исследований тропопаузы.

Совместно мы определили тему изучения. Вначале она получила название «Исследование сложных для авиации метеорологических условий в северных районах ЕТС». С таким названием она была включена в план научно-исследовательских работ МО ВНИИГМИ-МЦД и Северного УГМС. Впоследствии, после поступления в заочную аспирантуру ВНИИГМИ-МЦД, это название стало темой моей кандидатской диссертации, но к её названию была дополнена фраза «…и их влияние на производство полётов».

Подготовка данных и обработка материалов наблюдений на ЭВМ

При выполнении темы и диссертации предполагалось, что обработка большого объёма данных наблюдений 43 станций за 10-летний период, более-менее равномерно распределённых по Северу ЕТС, будет производиться в ВЦ Северного УГМС на недавно установленной машине ЕС-1022.

Для обработки ежечасных метеонаблюдений 8 АМСГ совместно с МО ВНИИГМИ было подготовлено Техническое задание. Это было первое Техническое задание в Северном УГМС, в нём, в частности, предусматривалось разработка программ контроля информации, обработки материалов наблюдений и получения большого количества таблиц различных пределов низкой облачности 200 м и ниже, дальности видимости 2 000 м и менее, их комплекса сложных метеоусловий М (200/2) и менее и их непрерывной продолжительности.

Разработка этих программ была возложена на программиста ВНИИГМИ-МЦД (Обнинск) в рамках темы плана НИР и по мере окончания их разработки они должны были переданы в ВЦ для внедрения и сопровождения обработки данных ежечасных наблюдений. Но получилось так, что время шло, но никаких программ из ВНИИГМИ передано не было. Пришлось программисту ВЦ СУГМС согласно Техническому заданию самому приступить к разработке этих программ.

Первоначально не очень получалось, так как при обработке наблюдений разброс данных был велик, но со временем обработка материалов наблюдений на ЭВМ всё больше сходилась с ручной обработкой.

А что же с программами ВНИИГМИ? Мы их так и не получили. Тем не менее, находясь на одной из итоговых сессий в МО ВНИИГМИ, мы узнали, что программист ВЦ ВНИИГМИ-МЦД в Обнинске отчитался о разработанных им программах без сдачи-приёмки заказчику – лаборатории авиационной климатологии МО. Мне неизвестно воспользовались ли этими программами в дальнейшем в МО, но мы нет, только консультациями ВЦ ВНИИГМИ при разработке собственных программ.

Хотя многие считали, что обработка больших массивов метеорологической информации на ЭВМ сильно ускоряет этот процесс по сравнению с ручным счётом, но это не совсем так, так как сама подготовка данных к обработке на ЭВМ была очень трудоёмкой. Подготовка данных заключалась в том, что погода за каждый срок кодировалась и записывалась в специальный бланк. В качестве технического носителя информации, пригодного для ввода в ЭВМ, использовались перфокарты для занесения ежечасных наблюдений и перфоленты – для 8-ми срочных наблюдений.

Для занесения информации на перфокарты была приобретена специальная машина, установка которой потребовала дополнительного помещения, которое было отгорожено от красного уголка в старом здании СУГМС.

Готовилась ежечасная информация в течение нескольких лет, всего было подготовлено более одного миллиона перфокарт. Все они были пропущены через ЭВМ, в результате чего получены таблицы различных пределов высоты НГО, ДВ, СМУ. Всего была обработана ежечасная информация 8 АМСГ и срочная информация 35 станций.

Не обошлось здесь и без ручного счёта, причём тоже в большом объёме, так как это было необходимо в период отладки программ как для проверки результатов счёта на ЭВМ, так и для выполнения исследования по теме, во всяком случае в первоначальный период её выполнения.

Полученные на ЭВМ таблицы имели двойное назначение: с одной стороны, они были использованы для создания климатического справочника по сложным для авиации метеоусловиям Севера ЕТС, а, с другой стороны, для их анализа с целью исследования условий формирования СМУ.

Таким образом, был подготовлен и издан первый по Северу ЕТС авиационно-климатический справочник: «Климатические характеристики Северных районов ЕТ СССР (облачность, горизонтальная видимость и сложные условия погоды). Том 1, Архангельская область, Архангельск, Северное УГМС. 1981; Том 2, Коми АССР и Вологодская область, Архангельск, Северное УГМС. 1982». Далее остановимся на результатах анализа полученных таблиц.

Закономерности годового хода повторяемости сложных метеоусловий

Несмотря на то, что различные процессы, приводящие к возникновению низкой облачности, ограниченной видимости и сложных условий погоды в их комплексе носят в основном непериодический характер, всё же их периодические колебания достаточно отчётливо проявляются в их годовом и суточном ходе повторяемости.

С этой целью для всех 43 станций по полученным в таблицах значениям были построены графики повторяемости годового хода различных пределов этих элементов и их комплекса. Повторяемость в процентах рассчитывалась от общего числа наблюдений в месяц. С помощью графиков были определены основные закономерности и особенности их годового хода.

Графики годового хода высоты нижней границы облаков (НГО) строились для трёх пределов: 50, 100 и 200 метров и ниже. В результате анализа графиков, выявлены три типа распределения годового хода низкой облачности на территории Европейского Севера:

– с одним максимумом повторяемости, наблюдаемым в летние месяцы (июнь–август), характерным для прибрежных районов, островов и полуостровов Баренцева моря. Он обусловлен большим температурным контрастом между сушей и морем в летний период, в результате чего над поверхностью плавучих льдов и холодных морских вод при выносе тёплого воздуха с суши происходит его охлаждение и образование тумана и низкой облачности. С уменьшением температурного контраста в осенний период повторяемость низкой облачности начинает резко уменьшаться, достигая минимума в зимне-весенний период, когда температурный контраст между сушей и морем сглажен;