Организация системы климатического мониторинга в России

 

В нашей стране обсуждение системы мониторинга активизировалось перед Первым межправительственным совещанием по мониторингу, созванным в Найроби (Кения, февраль 1974 г.) Советом управляющих Программы ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП) (Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП)); нужно подчеркнуть, однако, что наблюдения за многими изменениями в биосфере, вызванными причинами антропогенного характера, осуществлялись уже и ранее, в частности гидрометеорологической службой Советского Союза.

 

2.1 Деятельность Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромета)

 

Главная цель деятельности Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромета) состоит в снижении угрозы жизни населения и ущерба экономике страны от погодно-климатических явлений, обеспечении высокого уровня гидрометеорологической безопасности России.

Для достижения этой цели Росгидромет концентрирует усилия на решении следующих основных задач:

• Своевременное и качественное обеспечение органов государственной власти, населения, Вооруженных Сил и отраслей экономики Российской Федерации гидрометеорологической, гелиогеофизической информацией и данными о загрязнении окружающей среды.

• Развитие государственной системы наблюдения, оценки и прогноза состояния и загрязнения атмосферы, поверхностных вод суши, территориального моря, шельфа и околоземного космического пространства.

• Содействие повышению эффективности хозяйственной деятельности в «погодозависимых» отраслях экономики (авиации, морском, речном транспорте, ТЭКе, сельском хозяйстве, энергетике и т.д.) за счет предоставления обширной метеорологической и климатологической продукции и специализированного обслуживания.

• Развитие противолавинной и противоградовой службы и технологии активных воздействий на метеорологические и геофизические процессы.

• Поддержка и развитие научных исследований в области метеорологии, гидрологии, гелиогеофизики, мониторинга загрязнения окружающей среды, активных воздействий на метеорологические и геофизические процессы.

• Оценка и прогноз изменений климата, климатических (агроклиматических, поверхностных водных, ветро-, гелиоэнергетических и др.) ресурсов Российской Федерации.

• Обеспечение ведения Единого государственного фонда гидрометеорологических, океанографических и геофизических данных о состоянии окружающей среды, ее загрязнении, а также совершенствование технологии архивации данных.

• Активное участие в глобальном международном обмене гидрометеорологическими данными и обеспечение выполнения функций Мирового метеорологического центра Всемирной службы погоды (ВСП) в г. Москве и региональных специализированных метеорологических центров ВСП в городах Новосибирск и Хабаровск.

• Организация обучения, подготовки и повышения квалификации специалистов в области метеорологии, гидрологии, океанографии и смежных с ними областях.

Для исследования многолетних колебаний климата, совершенствования гидродинамических долгосрочных прогнозов погоды и восстановления информации о состоянии атмосферы Гидрометцентром России проводятся разнообразные эксперименты c гидродинамической моделью общей циркуляции атмосферы на сроки от нескольких лет до нескольких десятилетий.

Государственное учреждение «Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации» является ведущим научно-исследовательским и оперативно-методическим учреждением Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромета) в области гидрометеорологических прогнозов.

История Гидрометцентра России тесно связана с развитием гидрометеорологической науки в стране. В соответствии с Постановлением правительства о создании единой гидрометеорологической службы 1 января 1930 г. было организовано Центральное бюро погоды, преобразованное в 1936 году в Центральный институт погоды (с 1943 г. - Центральный институт прогнозов). В 1965 г. Центральный институт прогнозов и Объединенный вычислительный центр Академии наук и Главного управления гидрометслужбы были объединены в одно учреждение - Гидрометеорологический научно-исследовательский центр СССР, с 1992 г. - Гидрометцентр России. Важным событием, во многом определившим судьбу научных исследований в Гидрометцентре России, было присвоение ему постановлением Правительства Российской Федерации № 1167 от 14 октября 1994 г. статуса Государственного научного центра Российской Федерации (ГНЦ РФ). В январе 2007 года по решению Правительства Российской Федерации этот статус был сохранен.

Для погоды и климата не существует границ, поэтому поддержание национальной и международной инфраструктуры обмена данными гидрометеорологических наблюдений и прогнозов - необходимое условие для обеспечения функционирования системы гидрометеорологического обслуживания. В системе Всемирной службы погоды Всемирной Метеорологической Организации (ВМО) Гидрометцентр России обеспечивает выполнение международных обязательств Российской Федерации по международному обмену прогностической информацией и данными гидрометеорологических наблюдений и функционирует как:

Мировой Метеорологический Центр (ММЦ-Москва);

Региональный специализированный метеорологический центр в европейском регионе;

Национальный центр по гидрометеорологическим прогнозам.

Следует заметить, что в системе службы погоды ВМО, включающей на сегодняшний день 187 стран-участниц, существуют только три Мировых метеорологические центра - Вашингтон, Мельбурн и Москва. Все три ММЦ функционируют с 1965 года.

Главные задачи Гидрометцентра России:

Получение новых знаний о погодообразующих процессах в системе "атмосфера-океан-суша";

Оперативное обеспечение населения страны, государственных и хозяйственных структур гидрометеорологической информацией, включая предупреждения о неблагоприятных и опасных явлениях погоды.

Территория России характеризуется большим разнообразием климатических и погодных условий. От них в той или иной степени зависят практически все отрасли экономики. Опасные гидрометеорологические явления, такие как ураганы, шквалы, смерчи, град, цунами, пыльные бури, засухи, ливни, сели, наводнения, внезапные понижения температуры воздуха, снегопады, снежные лавины и другие, влекут за собой человеческие жертвы и наносят значительный материальный ущерб. Интенсификация производства и усложнение его производственной инфраструктуры, применение более сложных технологических процессов, освоение новых труднодоступных территорий и т.п. не только не ослабляет, а напротив, приводит к усилению влияния метеорологических факторов на хозяйственную деятельность. Увеличение числа жителей в населенных пунктах и городах, рост населения в прибрежных и подверженных наводнениям районах или других особо уязвимых для опасных явлений зонах приводит к тому, что все большее количество людей подвергается риску воздействий опасных природных явлений. Анализ данных о предотвращенном ущербе для основных отраслей экономики России показывает, что за счет своевременного прогнозирования и использования гидрометеорологической информации в среднем удается уменьшить экономические потери на 40 %. Наиболее подвержены действию погодных факторов сельское хозяйство (59 % от суммарного по экономике ущерба), энергетика, транспорт, строительство и коммунальные услуги (7 - 9 % от суммарного по экономике ущерба) (Добровольский С.Г., 2002).

В соответствии с Уставом ГУ «Гидрометцентр России» осуществляет оперативное информационное обеспечение исполнительных органов государственной власти и основных отраслей экономики, включая транспортный, топливно-энергетический, сельскохозяйственный и оборонный комплексы, а также гидрометеорологическое обеспечение в кризисных ситуациях, связанных с техногенными авариями и стихийными явлениями. Экономический эффект от использования гидрометеорологических прогнозов многократно превышает затраты на их производство.

Прогнозирование погоды - одна из сложнейших научно-технических задач. Ее эффективное решение возможно лишь такими средствами, которые в настоящее время принято именовать «высокими технологиями». В Гидрометцентре России имеются основные компоненты таких технологий:

иерархия сложных математических моделей атмосферы, океана и верхнего слоя почвы;

информационная среда, включающая огромные объемы разнообразных гидрометеорологических данных, поступающих со всего земного шара в режиме реального времени;

современная система телекоммуникаций и высокопроизводительный вычислительный комплекс.

Проводимые Гидрометцентром России исследования связаны в единую цепь «исследование - разработка - освоение» от создания теоретической базы гидрометеорологического прогнозирования до разработки методик и технологий прогнозирования и оперативного гидрометеорологического обеспечения. Гидрометцентр России имеет ведущую в стране научную школу по гидрометеорологии. Исследования ведутся в рамках приоритетного направлению науки, технологий и техники Российской Федерации «Экология и рациональное природопользование» и критических технологий Российской Федерации «Мониторинг окружающей среды», «Снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф», «Компьютерное моделирование», а с 2006 г. по приоритетному направлению развития науки, технологий и техники Российской Федерации «Рациональное природопользование» и критической технологии «Технологии мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы».

Основные направления исследований Гидрометцентр России включают:

Фундаментальные и прикладные исследования гидрометеорологических процессов различного пространственно-временного масштаба, взаимодействия атмосферы с океаном, гидрологическими процессами на материках, криосферой и биосферой;

Разработка и развитие физико-математических моделей природной среды (атмосферы, океана, внутренних вод суши и др.);

Исследование предсказуемости гидрометеорологических процессов и развитие методов гидрометеорологических прогнозов различной заблаговременности, включая прогнозы опасных и гидрометеорологических явлений;

Создание современных информационных технологий сбора, контроля, обработки гидрометеорологических данных (наземных, аэрологических, самолетных, морских, спутниковых) и выпуска прогностической и аналитической продукции.

Согласно принятой в ВМО классификации различают несколько категорий прогнозов погоды - от сверхкраткосрочных прогнозов на несколько часов вперед (как правило, это прогнозы опасных явлений с коротким жизненным циклом - гроз, града, шквалов, снежных зарядов и т.д.) до долгосрочных метеорологических прогнозов (на сезон и более). Последние уже относятся к категории прогнозов короткопериодных климатических изменений. Сфера деятельности Гидрометцентр России охватывает весь спектр таких прогнозов.

Научная и оперативно-производственная деятельность Гидрометцентра России не исчерпывается прогнозом погоды. Он активно работает в области гидрологии вод суши, океанографии и морской метеорологии, агрометеорологии и выпускает широкий спектр различной специализированной продукции. Прогноз урожайности основных сельскохозяйственных культур, прогнозирование качества воздуха в городах, долгосрочный прогноз уровня Каспийского моря и других внутренних водоемов для управления водными ресурсами, прогноз речного стока и связанных с ним наводнений и паводков и т.д. также являются областями его научной и практической деятельности.

Научные исследования Гидрометцентр России проводит в тесной кооперации с зарубежными метеорологическими организациями в рамках Всемирной службы погоды и других программ Всемирной метеорологической организации (Всемирная Программа Метеорологических Исследований, Всемирная Программа Исследования Климата, Международный Полярный Год и др.), на основе Соглашений по двустороннему научно-техническому сотрудничеству с метеослужбами Великобритании, Германии, США, Китая, Монголии, Польши, Финляндии, Франции, Югославии, Южной Кореи, Вьетнама, Индии, а также в рамках Межгосударственного совета по гидрометеорологии стран СНГ. 11 сотрудников Гидрометцентра России являются членами различных экспертных групп ВМО.

Прогноз погоды - не только исключительно сложная, но и крайне ресурсоемкая задача. Высокое пространственное разрешение и богатое физическое «наполнение» прогностических моделей очень важно для повышения качества прогнозов. В современных атмосферных моделях представлены основные погодообразующие механизмы (облачно-радиационные взаимодействия, фазовые переходы влаги, турбулентность в пограничном слое, преобразования тепла и влаги в верхнем слое почвы, взаимодействие с растительным покровом и т.д.). Однако часть физических процессов при этом сознательно не учитывается или огрубляется из-за ограниченности ресурсов. Гидродинамические модели Гидрометцентра РФ прогнозируют не точечные, а осредненные по ячейкам расчетной координатной сетки характеристики. Все многообразие свойств атмосферы и подстилающей поверхности внутри ячейки представляется пространственно осредненными сеточными значениями. Пространственно-временная дискретизация и сглаживание сказываются на способности моделей воспроизводить локальные особенности метеорологических полей и, в первую очередь, экстремальные характеристики и резкие изменения погоды, как правило, представляющие наибольший интерес для потребителей прогнозов. В связи с этим важной вехой в развитии отечественной гидрометеорологической науки и прогностических моделей должно стать предстоящее техническое перевооружение организаций Росгидромета. В ходе реализации постановления Правительства Российской Федерации № 94 от 8.02. 2002 г. «О мерах по обеспечению выполнения обязательств Российской Федерации по международному обмену данных гидрометеорологических наблюдений и осуществлению функций Мирового метеорологического центра (ММЦ) в г. Москве» в первой половине 2008 года предполагается установка в ММЦ-Москва нового суперкомпьютера с пиковой производительностью не менее 8 Терафлоп (8000 миллиардов операций в секунду). Подобного рода системы имеются лишь в немногих ведущих метеорологических центрах ряда зарубежных стран (США, Великобритания, Япония, Германия, Австралия, Китай, Республика Корея). Можно надеяться, что в недалеком будущем многочисленные потребители гидрометеорологических прогнозов «почувствуют разницу» в качестве продукции Росгидромета.