Общая_климатологияКн1
.pdfмещаются там, где распространены эти опасные метеорологические явления: ураганный центр в Майями, Нади центр тропических циклонов (Фиджи), центр тропических циклонов в Дели, центр тайфунов в Токио, центр ураганов в Гонолулу.
Для предупреждения о переносах радиоактивных и других опасных веществ, связанных с авариями на атомных станциях, любыми техногенными авариями и природными катастрофами были организованы соответствующие центры в Пекине, Экзетере, Мельбурне, Обнинске, Токио, Тулузе и Вашингтоне. Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды расположен в Рединге (Великобритания). С 2017 г. этот центр также стал четвертым мировым центром метеорологических данных. Специализированные центры по чрезвычайным ситуациям распределены по континентам следующим образом: Африканский центр по применению метеорологии для развития находится в Нигере, Азиатский специализированный метеорологический центр (Сингапур), центры по мониторингу засух в Найроби (Кения), Габороне (Ботсвана) и в Сант-Пауло (Бразилия).
По международным соглашениям центры осуществляют не только накопление и хранение информации, но и обмен данными. Кроме этого, в каждом центре осуществляется обеспечение потребителей метеорологической информацией, как в виде исходных данных, так и в виде расчетных параметров, полученных после обработки, а также проводятся научные исследования и публикуются их результаты. Конечно, главное назначение центров – сбор, накопление и хранение метеорологической и климатической информации, которая собрана на огромной сети наблюдений трудом многих десятков тысяч специалистов и в течение многих лет. Собранная информация – это достояние всего человечества. Поэтому вполне уместно высказывание Джека Келли о том, что данные – это наше наследство («Data are our legacy», Jack Kelly, 2003).
2.3. Функции мирового центра гидрометеорологических данных (на примере ВНИИГМИ-МЦД)
100
Государственное учреждение «Всероссийский научноисследовательский институт гидрометеорологической информации — Мировой центр данных» (ВНИИГМИ-МЦД) начал свою деятельность в 1964 году (рис. 2.2). В институте на начальном этапе его создания было три отдела. Затем по мере увеличения объема работ численность возрастала, и было до 30 подразделений (отделов и лабораторий). В настоящее время в институте 12 научных
инаучно-производственных подразделений (самостоятельных отделов и лабораторий), а именно:
- четыре центра (центр гидрометеорологических данных (ЦГМД), центр информационных технологий и автоматизированной передачи данных (ЦИТ АСПД), центр океанографических данных (ЦОД), информационный центр (ИЦ)); - шесть отделов (отдел аэрологии (ОА), отдел информационных
технологий первичной обработки гидрометеорологической информации (ОИТПОГИ), отдел климатологии (ОКл), отдел микрофильмирования (ОМКФ), отдел научного планирования (ОНП), отдел прикладных и системных исследований (ОПСИ); - две лаборатории (лаборатория исследования последствий изме-
нения климата (ЛИПИК), лаборатория комплексной автоматизации (ЛКА)).
Предметом деятельности ВНИИГМИ-МЦД являются [7]:
- научные исследования и разработки, научно-технические работы в области создания и внедрения информационных технологий сбора, контроля, обработки и хранения гидрометеорологической информации; - создание методов и технологий ведения Единого государствен-
ного фонда данных о состоянии окружающей среды, ее загрязнении; - выполнение работ и оказание услуг в области гидрометеорологии
исмежных с ней областях;
-выработка предложений для государственных стратегий, прогнозов и программ развития;
-исследования изменений климата на основе высококачественных массивов гидрометеорологической информации и использования эмпирико-статистических методов анализа данных;
-исследования по экономической метеорологии.
101
Рис. 2.2. Здание ВНИИГМИ-МЦД в г. Обнинске
Главной целью деятельности ВНИИГМИ-МЦД является обеспечение потребностей населения, органов государственной власти, Вооруженных Сил Российской Федерации, секторов экономики в гидрометеорологической информации, а также в информации о состоянии окружающей среды, ее загрязнении.
Целями Института в области научных исследований являются:
-разработка информационных технологий создания и ведения Госфонда;
-создание автоматизированных систем сбора, контроля, обработки, накопления и обслуживания гидрометеорологической информацией, поступающей с сети наблюдений, включая информацию с искусственных спутников Земли, ее хранения на технических носителях;
-анализ и изучение структуры и изменчивости различных компонентов климатической системы (атмосферы и океана) на основе использования эмпирико-статистических методов анализа данных и высококачественных массивов гидрометеорологической информации;
102
-разработка методов и программного обеспечения создания и ведения баз и банков данных по гидрометеорологии;
-создание информационных технологий обслуживания научных исследований и отраслей экономики на основе применения современных методов и средств вычислительной техники;
-совершенствование отраслевой автоматизированной системы научно-технической информации, как части государственной системы, совместимой с национальными и международными органами информации;
-проведение исследований и разработок в области экономической метеорологии.
Вобласти научно-технической деятельности:
-ведение Госфонда сбора и хранения гидрометеорологической информации;
-создание информационных баз гидрометеорологических данных в унифицированном формате;
-создание, ведение и эксплуатация информационной базы режим- но-справочных и оперативных банков различного назначения;
-подготовка и распространение научно-методических и справочных пособий по гидрометеорологическому режиму различного временного разрешения;
-выполнение функций Мирового центра данных, обмен данными с зарубежными странами и осуществление связей с рабочими органами международных организаций;
-внедрение и испытание новых методов, технических средств и технологий сбора, обработки, передачи и накопления гидрометеорологической информации, поступающей с каналов связи, с целью пополнения Госфонда и обслуживания;
-гидрометеорологическое обслуживание различных отраслей экономики;
-ведение централизованного автоматизированного учета и отчетности по составу оперативно-производственных сетевых организаций и сети наблюдений за состоянием и загрязнением окружающей природной среды Росгидромета;
-выполнение функций центра климатических данных в рамках Национальной климатической программы с целью формирования
103
фонда данных о состоянии климатической системы и его использования для научных и прикладных целей;
-ведение международного книгообмена;
-формирование и ведение фонда, баз и банков данных правовой информации в области гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды.
Вобласти оперативно-производственной деятельности:
-обработка режимной информации, поступающей с сети наблюдений по закрепленной территории Российской Федерации и акваторий Мирового океана в целях пополнения Госфонда в рамках выполнения функций регионального вычислительного центра;
-подготовка и выпуск ежемесячников, ежегодников, бюллетеней по гидрометеорологическому режиму;
-сбор и коммутация сообщений в автоматизированной системе передачи данных (АСПД) Росгидромета, оказание услуг связи.
Основные виды гидрометеорологической информации во ВНИИГМИ-МЦД следующие:
1) Оперативные данные наблюдений, получаемые и обрабатываемые системой CliWare, включая синоптические, судовые, аэрологические, морские метеорологические, глубоководные, климатические наблюдения. Данные судовых метеорологических наблюдений, данные по Мировому океану полученные по Глобальной сети телесвязи, ежеквартально поставляемые в глобальные центры сбора (ГЦС в Германии и Англии) в рамках схемы морских климатических сборников (СМКС).
2) Специализированные массивы данных для климатических исследований суточной и месячной дискретности.
3) Каталог Единого государственного фонда данных (ЕГФД) о состоянии окружающей природной среды и ее загрязнении, предназначенный для информирования широкого круга пользователей о составе информационных ресурсов ЕГФД.
4) Режимно-справочные банки данных по гидрометеорологии и сведения об исторических гидрометеорологических данных, хранящихся в Российском государственном фонде данных о состоянии природной среды.
Во ВНИИГМИ-МЦД находятся следующие режимносправочные банки данных:
104
-«Приземная метеорология и климат»,
-«Аэрология»,
-«Гидрология - реки и каналы»,
-«Океанография»,
-«Международные проекты и программы»,
-«Агрометеорология»,
-«Синоптическая метеорология»,
-«Морская аэрометеорология»,
-«Ракетное зондирование атмосферы»,
-«Загрязнение поверхностных вод суши»,
-Сеть МРЛ штормооповещения,
-«Баренцево и Белое море»,
-данные самолетных наблюдений.
Внастоящее время в Росгидромете насчитывается 35 банков данных (БД), находящихся в разных учреждениях и городах России, среди которых, например:
-БД «Агрометеорология», содержащий данные агрометеорологических ежегодников, сведения об условиях роста и развития сельскохозяйственных культур и условиях формирования их урожайности. Держатель: ВНИИСХМ (г. Обнинск);
-БД «Синоптическая метеорология», содержащий результаты интерполяции в узлы регулярной географической сетки, данные о термобарических полях на различных уровнях, о полях осадков, общей облачности и снежном покрове, радиационном режиме, информации о характеристиках барических образований и типах циркуляционных механизмов, данные о солнечной и геомагнитной активности, сложных синоптических объектах. Держатель: ВНИИГМИ-МЦД;
-БД «Морская аэрометеорология», содержащий данные судовых метеорологических и аэрологических наблюдений. Держатель: ВНИИГМИ-МЦД;
-БД «Ракетное зондирование атмосферы», содержащий данные ракетных наблюдений за температурой, давлением, плотностью воздуха и скоростью ветра (меридиональная и зональная составляющие) в районах Тихого, Индийского и Атлантического океанов. Держатель: ЦАО (г. Долгопрудный, Московская обл.);
105
-БД «Гидрология - озера и водохранилища», содержащий пас-
портные сведения о водоемах и результаты измерений и наблюдений элементов гидрометеорологического режима водоемов. Держатель: ГГИ (Санкт-Петербург);
-БД «Актинометрия. Мировая сеть», содержащая данные о ра-
диационном балансе, продолжительности солнечного сияния и суммарной солнечной радиации на станциях мировой актинометрической сети. Держатель: ГГО (Санкт-Петербург);
-БД «Актинометрия», содержащий данные регистрации часовых, дневных и месячных сумм различных видов радиации, а также сопутствующие метеоданные по станциям бывшего СССР. Держатель: ГГО (Санкт-Петербург);
-БД «Загрязнение поверхностных вод суши», содержащий гид-
рохимическую информацию сети наблюдений за качеством поверхностных вод. Держатель: ГХИ (г. Ростов на Дону);
-БД «Загрязнение атмосферы» содержит результаты измерений концентраций различных примесей и метеорологических параметров. Держатель: ГГО (Санкт-Петербург);
-БД «Общее химическое загрязнение океанов и морей» содер-
жит данные наблюдений нефтяного и общего химического загрязнения в Мировом океане. Держатель: ГОИН (Санкт-Петербург);
-БД «Сеть МРЛ штормооповещения», содержащий сведения о результатах радиометеорологических наблюдений за облачностью, осадками и опасными явлениями (грозы, град, сильные ливни) в основные синоптические и дополнительные (штормовые) сроки. Держатель: ГГО (Санкт-Петербург);
-БД «Атмосферное электричество», содержащий результаты наземных измерений градиента потенциала электрического поля атмосферы и полярных электрических проводимостей воздуха. Держатель: ГГО (Санкт-Петербург);
-БД «Данные самолетных наблюдений», содержащий данные самолетных наблюдений, а также наземных метеорологических наблюдений в момент подъема самолета. Держатель: ЦАО (г.Долгопрудный, Московская обл.);
-БД «Активные воздействия на градовые процессы». Держа-
тель: ВГИ (г.Нальчик);
106
-БД «Источники загрязнения». Держатель: ГГО (Санкт-
Петербург);
-БД «Фоновое загрязнение природной среды». Держатель:
ИГКЭ (Москва);
-БД «Гелиофизика». Держатель: ГГО (Санкт-Петербург);
-БД «Данные температурного зондирования с ИСЗ». Держа-
тель: ГМЦ Росгидромета (Москва);
-БД «Загрязнение почвы». Держатель: НПО «Тайфун» (г. Обнинск);
-БД «Океанография - морские льды». Держатель: ААНИИ
(Санкт-Петербург);
-БД «Тихий и Индийский океаны» Держатель: ДВНИГМИ,
ИАПУ (Г.Владивосток);
-БД «Арктический бассейн и Арктические моря». Держатель:
ААНИИ (Санкт-Петербург); Специализированные массивы для климатических исследова-
ний находящиеся во ВНИИГМИ-МЦД включают следующие ос-
новные архивы данных (рис.2.3, http://meteo.ru/data) [2,15]:
-координаты метеорологических станций;
-температура воздуха (месячные данные);
-температура воздуха и количество осадков (ежедневные данные);
-температура почвы на глубинах до 320 см (ежедневные данные);
-суммы осадков (месячные данные);
-месячные суммы осадков с устранением систематических погрешностей осадкомерных приборов;
-атмосферное давление на уровне станции (месячные данные);
-продолжительность солнечного сияния (месячные данные);
-упругость водяного пара (месячные данные);
-основные метеорологические параметры (сроки);
-характеристики снежного покрова (ежедневные данные);
-маршрутные снегомерные съемки;
-атмосферные явления (сроки);
-суточные данные о температуре почвы по коленчатым термометрам Савинова;
-радиозондовые наблюдения (срочные данные);
-аэрологические наблюдения (месячные данные);
-среднемесячные значения в пограничном слое;
107
- неблагоприятные условия погоды, нанесшие экономические потери.
Рис. 2.3. Специализированные климатические архивы на сайте ВНИИГМИ-МЦД
По дискретности наблюдений архивы делятся на три основных вида.
1)Ежедневные данные на 223 метеорологических станциях на территории бывшего СССР, включая: каталог станций, ежедневные данные по температуре воздуха и количеству осадков и описание этого массива данных, характеристики снежного покрова и описание этого массива.
2)Месячные данные по 476 станциям России, включая каталог станций, многолетние ряды температур воздуха, сумм осадков, атмосферного давления на уровне станции, высот барометра, продолжительность солнечного сияния, высот гелиографа, упругость водяного пара с описанием структуры архива каждой климатической характеристики.
108
3) Срочные данные радиозондовых наблюдений по 12 станциям ГСНК территории РФ, включая каталог станций, описание массива данных и сами данные.
Основные требования, которые предъявляются к специализированным массивам, предназначенным для климатических исследований, и реализуемые во ВНИИГМИ-МЦД, это:
-доступность, т. к. эффективное использование климатических баз данных возможно только при их доступности для широкого круга пользователей;
-распределенность баз климатических данных, когда специализи-
рованные массивы размещаются на сайтах организаций, ответственных за их создание и регулярное обновление;
-качество данных должно гарантироваться отсутствием в них грубых ошибок и пропусков и сами данные должны сопровождаться полным перечнем использованных процедур контроля качества;
-наличие метаданных, описывающих саму базу данных с информацией о неоднородности наблюдений для климатических исследований (сведения о переносе станции, информация о смене приборов и методик наблюдения, изменения в окружающем ландшафте и т. д.);
-регулярное обновление баз данных, определяемое требованиями реализуемых на этих данных задач;
-унификация баз данных, так как, не смотря на специфику массивов, должны соблюдаться и общие требования для их взаимосвязи с другими базами климатических данных.
Задача подготовки высококачественных массивов данных, необходимых для изучения изменений климатических условий на территории России является одной из приоритетных задач в рамках целевой научно-технической программы Росгидромета по направлению 1.3. «Исследования климата, его изменений и их последствий. Оценка гидрометеорологического режима и климатических ресурсов». В ее решении принимают участие 10 научноисследовательских институтов Росгидромета, головным институтом является ВНИИГМИ-МЦД.
На сайте ВНИИГМИ-МЦД представлены базовые массивы данных по основным метеорологическим элементам в рамках реа-
109