Результаты сравнительной оценки прогнозов среднемесячной температуры воздуха по пунктам и регионам России и СНГ на основе гидродинамико-статистических методов гго, Гидрометцентра России и официально выпускаемых прогнозов



страница1/6
Дата24.01.2013
Размер0.52 Mb.
ТипДокументы
  1   2   3   4   5   6
Г.С. Булдовский
Результаты сравнительной оценки прогнозов среднемесячной температуры воздуха по пунктам и регионам России и СНГ на основе гидродинамико-статистических методов ГГО, Гидрометцентра России и официально выпускаемых прогнозов
Основные принципы, положенные в основу гидродинамико-статистических методов прогноза метеорологических величин на срок до месяца, основанные на статистической интерпретации результатов интегрирования гидродинамических моделей, разработанные и усовершенствованные в последние годы в Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова (ГГО) и в Гидрометцентре России (ГМЦ), изложены в [1] и других работах. В данной статье будут представлены основные результаты и рекомендации, полученные во время последнего этапа сравнения успешности прогнозов среднемесячной температуры воздуха по указанным методам.

Подводя итоги предыдущего этапа сравнительной оценки гидродинамико-статистических методов прогноза метеорологических величин ГГО и Гидрометцентра России, проведенного в период с апреля 2001 г. по март 2002 г. [1], Центральная методическая Комиссия по гидрометеорологическим прогнозам Росгидромета рекомендовала:

  • организовать в оперативном режиме (до начала срока действия прогноза) взаимный обмен прогнозов среднемесячной температуры воздуха, составляемых по гидродинамико-статистическим методам ГГО и Гидрометцентра России и официально выпускаемых Гидрометцентром России прогнозов среднемесячных аномалий температуры воздуха по пунктам и регионам Российской Федерации в течение 2003-2005 гг.;

  • Гидрометцентру России провести сравнительную оценку прогнозов среднемесячной температуры воздуха по методам ГГО, Гидрометцентра России и официально выпускаемых прогнозов и результаты сравнения представить в ЦМКП.

В соответствии с этими рекомендациями в период с апреля 2003 г. по декабрь 2005 г. проводилась сравнительная оценка успешности методов. По согласованной ГГО с Гидрометцентром России программе испытаний авторы методов обеспечивали подготовку прогнозов температуры воздуха с нулевой заблаговременностью. В согласованном формате (в электронном виде) прогнозы направлялись всем участникам сравнения и в лабораторию испытания и оценки методов прогнозов Гидрометцентра России для оценки успешности прогнозов. В качестве крайнего срока поступления прогнозов в лабораторию испытания Гидрометцентра России принимался срок 24 ч мск последнего дня месяца, предшествующего прогнозируемому.

Прогнозы составлялись по 70 пунктам регионов Российской Федерации и стран СНГ. Фактические значения среднемесячной температуры воздуха для 70 пунктов за прошедший календарный месяц подготавливались в отделе долгосрочных прогнозов погоды Гидрометцентра России на основе телеграмм "Климат" и данных ежедневных срочных наблюдений, получаемых в коде SYNOP, и в электронном виде передавались в лабораторию испытания и всем участникам программы не позднее 1-й декады следующего месяца.
Для расчета аномалий приземной температуры воздуха в пунктах прогноза использовались средние многолетние значения температуры (нормы), рассчитанные по архиву ежедневных данных во Всероссийском научно-исследовательском институте гидрометеорологической информации – Мировом центре данных (ВНИИГМИ-МЦД) за период с 1961 по 1990 гг.


Методика оценки прогнозов

Для оценки качества прогнозов среднемесячной температуры воздуха и ее аномалий рассчитывались статистические характеристики, рекомендованные Всемирной Метеорологической Организиацией (ВМО) и Методическими указаниями [2] и использовавшиеся в период предшествующих испытаний [1]:

  • cреднеквадратические ошибки (RMSE) прогнозов среднемесячной температуры воздуха,

  • коэффициенты корреляции прогностических и фактических значений среднемесячных аномалий температуры воздуха (r),

  • критерий качества прогноза знака аномалии (ρ),

  • относительные ошибки (Q), рассчитываемые как отношение квадрата ошибки прогноза среднемесячной температуры к средней многолетней дисперсии температуры воздуха для каждой станции.

Прогнозы температуры воздуха оценивались путем сравнения с фактическими значениями температуры на 70 станциях России и СНГ. Территория оценки прогнозов была разделена на три региона: европейский часть России и СНГ – 25 станций (к западу от 60о в.д.), Западная Сибирь – 19 станций (от 60о до 100о в.д.), Восточная Сибирь и Дальний Восток – 26 станций (восточнее 100о в.д.). Оценка прогнозов производилась для календарного месяца по каждому региону в отдельности и в целом для всей территории прогноза. Всего за период испытаний произведена оценка 32 прогнозов среднемесячной температуры воздуха.

Принимая во внимание то, что в большинстве случаев расхождения между средними характеристиками успешности прогнозов, составляемыми по отдельным методам относительно небольшие, было принято решение, используя известные методики [3, 4], определить статистическую значимость полученных расхождений в оценках отдельных методов. Значимость расхождений между среднеквадратическими ошибками (RMSE) оценивалась по правилу «трех сигм», аналогично разности дисперсий [4]. Прежде, чем определять значимость различий коэффициентов корреляции, определялась значимость самих коэффициентов, т.е. проверялась гипотеза о равенстве их нулю. В качестве критерия при проверке гипотезы использовалась случайная величина, которая подчиняется распределению Стьюдента с k = n-2 степенями свободы. Для определения значимости различий по критерию оправдываемости прогноза знака аномалии ρ также использовался критерий Стьюдента [4].

В результате были получены в основном статистически не значимые различия в оценках прогнозов ГГО, Гидрометцентра России и официальных прогнозов. В связи с этим при подведении итогов сравнения был проведен эксперимент по составлению и оценке успешности двух комплексных прогнозов: Комплекс-2, включающий прогноз ГГО и официальный прогноз, составляемый в Гидрометцентре России, и Комплекс-3, включающий гидродинамико-статистические прогнозы ГГО и Гидрометцентра РФ и официальный прогноз. Комплексация производилась путем сложения и осреднения с учетом знака прогностических аномалий температуры в каждой точке прогноза.


Результаты сравнительной оценки качества прогнозов

В табл. 1 приведены средние оценки успешности прогнозов среднемесячных аномалий температуры воздуха, включающие осредненные оценки по 32 прогнозам за весь период испытаний по всей территории прогноза и отдельно по регионам: европейская часть России и СНГ, Западная Сибирь, Восточная Сибирь и Дальний Восток. Из табл. 1 видно, что комплексные прогнозы по сравнению с прогнозами по отдельным методам имели в среднем более высокую успешность. По всей территории прогноза средние оценки успешности комплексных прогнозов составили: RMSE=1,90-1,91; Q=0,89-0,92; ρ=0,46; r=0,37. Анализ успешности прогнозов по регионам показал, что по европейской части России и СНГ лучшие оценки были у комплексного прогноза из трех методов (Комплекс-3): ρ = 0,43; r = 0,34, а по Западной Сибири, Восточной Сибири и Дальнему Востоку – у комплексного прогноза из двух методов (Комплекс-2): ρ = 0,55-0,45, r = 0,39-0,40. Сравнение между собой двух комплексных методов прогноза показало некоторое преимущество Комлекса-3 по повторяемости лучших значений ρ и коэффициента корреляции.

Результаты сравнения между собой успешности прогнозов, полученных по отдельным методам, показали в среднем небольшое преимущество в оценках прогнозов ГГО по сравнению с прогнозами Гидрометцентра России и официальными прогнозами. Для того, чтобы определить насколько эти различия статистически значимы, при подведении итогов сравнения с использованием специальных методов [3, 4] рассчитывались уровни значимости расхождений в оценках RMSE, ρ и r (табл. 2 – 5). Из табл. 2 следует, что по парное сравнение успешности различных методов по всей территории прогноза не показало статистически значимых различий RMSE и коэффициентов корреляции при 5% уровне значимости для всех сочетаний методов прогноза. Сравнение по ρ прогнозов ГГО и официальных прогнозов также не показало статистически значимого различия. Однако по парное сравнение по ρ других сочетаний методов показало значимое преимущество комплексных прогнозов (Комплекс 2 и Комплекс 3) над прогнозами по каждому отдельному методу, а также преимущество официальных прогнозов Гидрометцентра России и прогнозов ГГО над гидродинамико-статистическим методом Гидрометцентра России. Рассматривая результаты попарного сравнения прогнозов по отдельным регионам (табл. 3 – 5), можно заметить, что по региону европейской части России и СНГ для всех оценок не наблюдается статистически значимых расхождений. По регионам Западная Сибирь, Восточная Сибирь и Дальний Восток отмечается значимое преимущество официальных прогнозов Гидрометцентра России, прогнозов ГГО и комплексных прогнозов над гидродинамико-статистическим методом Гидрометцентра России, однако не отмечено значимого преимущества комплексных прогнозов над официальными прогнозами Гидрометцентра России и ГГО.

В период испытаний рассчитывалась также повторяемость (количество месяцев) лучших значений статистических оценок за весь период сравнений (табл. 6). Из данных табл. 6 видно, что у официальных прогнозов ρ имело большие значения в 18 случаях (месяцах), а у прогнозов метода ГГО соответственно в 12 случаях, в двух случаях значения ρ у официальных прогнозов Гидрометцентра России и прогнозов ГГО были одинаковыми. Число лучших значений RMSE и относительной ошибки у официальных прогнозов равно 16, у прогнозов ГГО 14 (в двух случаях одинаковы), а коэффициент корреляции у прогнозов ГГО был выше в 21 случае, у официальных прогнозов только в 11 случаях. Гидродинамико-статистические прогнозы Гидрометцентра России уступали по числу лучших оценок официальным прогнозам Гидрометцентра России и прогнозам ГГО, а комплексные прогнозы превосходили по числу лучших оценок прогнозы по отдельным методам и официальные прогнозы Гидрометцентра России. Комплексный прогноз из трех методов (Комплекс 3) имел большее количество случаев с лучшими значениями ρ и r, но меньшее число случаев с лучшими значениями RMSE и Q.

Анализ успешности прогнозов по сезонам года (табл. 7) показал, что по территории РФ и СНГ наиболее высокие оценки во все сезоны года были у прогнозов Комплекс-2 и Комплекс-3. По европейской части России и СНГ для весны, лета и осени предпочтительнее прогнозы Комплекс-3 (ρ=0,31-0,63), а зимой Комплекс-2, когда ρ составило 0,54. По Западной Сибири лучшие оценки имел Комплекс-2 (ρ=0,40-0,69), такого же порядка значения ρ осенью и весной имел метод ГГО. По региону Восточной Сибири и Дальнему Востоку оценки распределены весьма неравномерно. По значению ρ для весны, лета и осени лучшие значения оценок были у прогнозов Комплекс-2 и ГГО, для зимы у гидродинамико-статистического метода Гидрометцентра России. При рассмотрении этих результатов следует учитывать, что для сезонных оценок был слишком короткий ряд испытаний.

В целом результаты испытаний показали, что успешность комплексных прогнозов была выше по сравнению с отдельными методическими и официальными прогнозами (величины статистических характеристик успешности RMSE и Q у комплексных прогнозов уменьшились, а величины ρ и r увеличились), что указывает на положительную перспективу развития этого направления и использования комплексных прогнозов в оперативной практике.

Центральная методическая Комиссия по гидрометеорологическим прогнозам Росгидромета на своем заседании 4 апреля 2006 г. отметила, что впервые гидродинамико-статистические прогнозы среднемесячной приземной температуры воздуха по моделям Т42L14 (ГГО) и Т41L15 (Гидрометцентр России) достигли уровня оправдываемости официальных прогнозов. Отмечено также, что успешность комплексных прогнозов оказалась выше по сравнению с отдельными методическими и официальными прогнозами. ЦМКП одобрила большую и важную работу, выполненную ГГО и Гидрометцентром России по усовершенствованию методов прогноза аномалии среднемесячной температуры воздуха на территории России и СНГ, по составлению оперативных прогнозов и сравнению надежности трех методов прогноза аномалии среднемесячной температуры воздуха с нулевой заблаговременностью. Отмечен также высокий научно-методический уровень программы сравнительной оценки методов прогноза аномалии среднемесячной приземной температуры воздуха Гидрометцентра России и ГГО, выполнение ее в полном объеме и в установленные сроки.

Комиссия рекомендовала ГГО и Гидрометцентру России:

  • внедрить в оперативную практику с 1 июля 2006 г. гидродинамико-статистические методы в части прогнозирования аномалий среднемесячной температуры воздуха у поверхности Земли;

  • в рамках НИОКР усилить работы по использованию моделей более высокого разрешения для целей долгосрочного прогнозирования погоды.

Гидрометцентру России рекомендовано:

  • при выпуске прогнозов среднемесячной приземной температуры воздуха в качестве основного использовать комплексный прогноз, базирующийся на синоптико-статистическом методе Гидрометцентра России, гидродинамико-статистических методах ГГО и Гидрометцентра России;

  • информацию об использованных методах помещать в гидрометеорологическом бюллетене «Прогноз погоды»;

  • разработать регламент выпуска комплексного прогноза, предусматривающий поступление прогнозов среднемесячной температуры воздуха на основе гидродинамико-статистических методов в отдел долгосрочных прогнозов погоды Гидрометцентра России к 9 ч мск утра в день выпуска основного прогноза;

  • вести мониторинг качества прогнозов среднемесячной приземной температуры воздуха и через год о результатах проинформировать ЦМКП.

Комиссия рекомендовала Гидрометцентру России совместно с представителями ИГКЭ, ГГО, ВНИИГМИ-МЦД, ВНИИСХМ, ГГИ и другими заинтересованными НИУ ускорить работы по созданию Евро-Азиатского регионального климатического центра в Российской Федерации в целях решения вопросов развития методической базы долгосрочного прогнозирования погоды.

Список литературы

  1. В.П.Мелешко, В.М.Гаврилина, В.М.Мирвис, В.А.Матюгин, Ю.А.Пичугин, С.В.Вавулин. Результаты сравнения разработанных в ГГО и Гидрометцентре России гидродинамико-статистических методов прогноза метеорологических величин на срок до месяца // Информационный сборник. – 2003. - №30. – С. 3-20.

  2. Методические указания. Проведение производственных (оперативных) испытаний новых и усовершенствованных методов гидрометеорологических и гелиогеофизических прогнозов. РД 52.27.284-91. – М.: Комитет гидрометеорологии при Кабинете министров СССР.-1991.-150с.

  3. Г.А.Пановский, Г.В.Брайер. Статистические методы в метеорологии. Л.:Гидрометеорологическое издательство.-1967.-242с.

  4. В.И.Романовский. Элементарный курс математической статистики.М.;Л.: Госпланиздат.-1939.-359с.

  1   2   3   4   5   6

Похожие:

Результаты сравнительной оценки прогнозов среднемесячной температуры воздуха по пунктам и регионам России и СНГ на основе гидродинамико-статистических методов гго, Гидрометцентра России и официально выпускаемых прогнозов iconО результатах испытания методов прогнозов метеорологических полей геопотенциала, ветра, температуры воздуха и метода прогноза осадков
Дальневосточном угмс проводились испытания разработанной в отделе краткосрочных прогнозов Гидрометцентра России (автор В. М. Лосев)...
Результаты сравнительной оценки прогнозов среднемесячной температуры воздуха по пунктам и регионам России и СНГ на основе гидродинамико-статистических методов гго, Гидрометцентра России и официально выпускаемых прогнозов icon4. Абсолютные и среднеквадратические ошибки прогнозов приземной температуры воздуха по станциям Европейской территории России, рассчитанные на основе различных гидродинамических моделей циркуляции атмосферы
На рисунке использованы следующие условные обозначения гидродинамических моделей атмосферы фгбу «Гидрометцентр России» и зарубежных...
Результаты сравнительной оценки прогнозов среднемесячной температуры воздуха по пунктам и регионам России и СНГ на основе гидродинамико-статистических методов гго, Гидрометцентра России и официально выпускаемых прогнозов iconОценки ретроспективных и оперативных прогнозов средней месячной температуры воздуха и месячных сумм осадков, составленных
На материалах 24-летних независимых прогнозов за 1979-2002 гг., рассчитанных с большой заблаговременностью методом многофакторной...
Результаты сравнительной оценки прогнозов среднемесячной температуры воздуха по пунктам и регионам России и СНГ на основе гидродинамико-статистических методов гго, Гидрометцентра России и официально выпускаемых прогнозов iconНа основе технологии рэп по областным центрам территории ответственности центрально-черноземного угмс
Опыт практического использования прогнозов экстремальной температуры воздуха с заблаговременностью до 3 сут
Результаты сравнительной оценки прогнозов среднемесячной температуры воздуха по пунктам и регионам России и СНГ на основе гидродинамико-статистических методов гго, Гидрометцентра России и официально выпускаемых прогнозов iconОсобенности реализации новой версии спектральной модели Гидрометцентра России
Т85L31 и технологии выпуска глобальных кратко- и среднесрочных гидродинамических прогнозов
Результаты сравнительной оценки прогнозов среднемесячной температуры воздуха по пунктам и регионам России и СНГ на основе гидродинамико-статистических методов гго, Гидрометцентра России и официально выпускаемых прогнозов iconМетодика оценки экономического эффекта и экономической эффективности прогнозов весенних заморозков Л. А. Хандожко
Представленная здесь методика оценки экономической полезности прогнозов весенних заморозков является уточненным вариантом методики...
Результаты сравнительной оценки прогнозов среднемесячной температуры воздуха по пунктам и регионам России и СНГ на основе гидродинамико-статистических методов гго, Гидрометцентра России и официально выпускаемых прогнозов iconИнтервью с сотрудником Гидрометцентра
Ну почему у вас такая низкая точность прогнозов, не превышающая 50%? С тем же успехом можно было подкидывать монетку!
Результаты сравнительной оценки прогнозов среднемесячной температуры воздуха по пунктам и регионам России и СНГ на основе гидродинамико-статистических методов гго, Гидрометцентра России и официально выпускаемых прогнозов iconОб изменчивости статистических параметров атмосферно-почвенной засушливости и среднеобластной урожайности яровой пшеницы
При составлении прогнозов атмосферно-почвенной засушливости в Гидрометцентре России используется формула, представленная в работе...
Результаты сравнительной оценки прогнозов среднемесячной температуры воздуха по пунктам и регионам России и СНГ на основе гидродинамико-статистических методов гго, Гидрометцентра России и официально выпускаемых прогнозов iconП л а н испытания новых и усовершенствованных методов (технологий) гидрометеорологических и гелиогеофизических прогнозов Росгидромета на 2005 г. Часть Методы, представляемые для рассмотрения на цмкп
П л а н испытания новых и усовершенствованных методов (технологий) гидрометеорологических и гелиогеофизических прогнозов Росгидромета...
Результаты сравнительной оценки прогнозов среднемесячной температуры воздуха по пунктам и регионам России и СНГ на основе гидродинамико-статистических методов гго, Гидрометцентра России и официально выпускаемых прогнозов iconПлан испытания и внедрения новых и усовершенствованных методов (технологий) гидрометеорологических и гелиогеофизических прогнозов Росгидромета на 2007 г. Часть Методы, представляемые для рассмотрения на цмкп
П л а н испытания и внедрения новых и усовершенствованных методов (технологий) гидрометеорологических и гелиогеофизических прогнозов...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org