Семинар по оперативному осуществлению методов прогнозирования текущей погоды



Pdf просмотр
Дата13.02.2017
Размер1.42 Mb.
Просмотров213
Скачиваний1
ТипСеминар

ИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
И ЭКОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ
И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ОТЧЕТ об участии в международном мероприятии
Место проведения:
Китай (г. Шанхай)
Время проведения:
24-26 июня 2015 г.
Наименование мероприятия: Стартовое совещание проекта по исследованию и разработкам в области наукастинга для авиации
AvRDP (Aviation Research and Development Project
Kick-off Meeting) и семинар по оперативному осуществлению методов прогнозирования текущей погоды
(CBS/DPFS
Workshop on
Operational
Implementation of Nowcasting Techniques)
Основание:
Дополнение к Плану МНТС Росгидромета на 2015 г.
Состав делегации:
Л.А. Никитина – начальник группы верификации прогнозов отдела
МО
ЕС
ОрВД
ФГБУ
«Авиаметтелеком Росгидромета», советник МЕТР

2
Стартовое совещание проекта по исследованию и разработкам в области
наукастинга для авиации AvRDP (Aviation Research and Development Project Kick-off
Meeting) и семинар по оперативному осуществлению методов прогнозирования текущей погоды (CBS/DPFS Workshop on Operational Implementation of Nowcasting Techniques) проводились в период 24-26 июня 2015г в г. Шанхай (Китай) в Метеорологическом бюро
Шанхая (SMS).
В работе совещания приняли участие представители
Всемирной метеорологической организации (ВМО):
- CM Shun (CaeM) - через интернет (WebEx),
- Paolo Ruti (CAS/ WWRP),
- Xu Tang (CBS/WDS),
- Abdoulaye Harou (CBS/WDS/GDPFS)
10 членов организационного научного комитета проекта AvDRP из 6-ти государств:
- Estelle de Coning (Южная Африка, Йоханнесбург)
- Sharon Lau (Китай, Гонконг)
- Peter Li (Китай, Гонконг)
- Fengyun Wang (Китай, Шанхай)
- Baode Chen (Китай, Шанхай)
- Janti Reid (Канада, Торонто)
- Matt Strahan (США, NOAA)
- Peter M. Chadwick (Китай, Гонконг) - через интернет (WebEx)
- Jean-Louis Brenguier (Франция, Париж) - через WebEx
- Marion Mittermaier (Великобритания, UKMO) - через WebEx и 9 приглашенных экспертов из других стран-членов ВМО:
- Zhongfeng Zhang (Китай, CAAC)
- Qingliang Zhou (Китай, СМА)
- Yinming YANG (Китай, SMS)
- Jianhua DAI (Китай, SMS)
- Yong Wang (Австрия, ZAMG)
- Alan Seed (Австралия, BoM)
- Larisa Nikitina (Россия, Росгидромет)
- Nikolai Bocharnikov (Россия, ИРАМ)
- Tatiana Bazlova (Россия, ИРАМ)

Цель совещания и семинара:
1. обсудить текущее состояние наукастинга для авиационных целей, влияние внедрения системы наукастинга в прогнозирование на организацию потоков воздушного движения и на безопасность, эффективность и надежность воздушного движения в районе аэродрома,
2. обсудить выбранные для проекта авиационного наукастинга аэродромы, системы наукастинга и методы верификации результатов внедрения этих систем,
3. обсудить опыт оперативного внедрения систем наукастинга в мировой практике (в том числе для метеообеспечения Олимпийских игр), обобщить извлеченные уроки и наилучшие практики, а также создать Целевую группу по изучению результатов проекта и разработке руководящих указаний по оперативному осуществлению методов наукастинга в интересах стран-членов ВМО.


3
Повестка дня совещания и семинара:
1. Открытие совещания, обсуждение плана работы и повестки.
2. Обзор проектов Всемирной программы метеорологических исследований (WWRP) и рабочих групп ВМО по наукастингу и мезомасштабному прогнозированию.
3. Обзор требований блочной модернизации авиационной системы (ASBU) в рамках
Глобального аэронавигационного плана (GANP), проектов NextGen и SESAR.
4. Проект AvRDP: а) введение в проект, цели и задачи проекта; b) представление выбранных аэродромов; с) системы наукастинга; d) взаимодействие с аэронавигацией в рамках проекта; е) методы верификации результатов наукастинга.
5. Семинар по практикам и опыту применения наукастинга в мире.
6. Текущие вопросы
1. Открытие совещания
С приветственным словом к участникам совещания обратился глава Комиссии по авиационной метеорологии ВМО (КАМ ВМО) СМ. Шун. Он подчеркнул, что программа ВМО по авиационной метеорологии остается высокоприоритетной и будет иметь еще большее значение в ближайшие 10-15 лет, в течение которых произойдут существенные изменения во всех областях аэронавигационного обслуживания в связи со значительным ростом авиаперевозок, увеличением жестких требований к снижению воздействий авиации на окружающую среду и необходимостью повышения эффективности управления воздушным движением с соблюдением самых высоких стандартов безопасности полетов. В связи с этим, предложенный ВМО и одобренный
ИКАО проект по исследованиям и разработке наукастинга для авиации (AvRDP), рассчитанный на 4 года, имеет так же высокий приоритет среди исследовательских программ ВМО.
Паоло Рути, глава Всемирной программы метеорологических исследований
(WWRP) ВМО отметил, что состоявшийся в конце мая 2015 г. 17–тый Конгресс ВМО, подчеркнув роль ВМО в разработке эффективных методов предоставления метеорологического обслуживания авиации в партнерстве с ИКАО и другими заинтересованными сторонами, приветствовал учреждение совместного проекта AvDRP под эгидой ряда технических комиссий (CAeM, CBS и CAS), с участием рабочих группы ВМО по мезомасштабному прогнозированию (WGMWFR) и по наукастингу
(WGNR), совместно с программой ВМО по Глобальной системе обработки данных и прогнозированию (GDPFS) и стран – членов ВМО (Канада, Китай, Франция, Гонконг,
Китай и Южная Африка), принимающих участие в первой фазе исследовательского проекта.
Доктор Ксю Танг, представитель Комиссии по основным системам (КОС) ВМО подчеркнул, что данный исследовательский проект представляет большой интерес и в случае успешного его проведения и получения значимых результатов, внедрение систем наукастинга в практику оперативной работы возможно не только для наиболее загруженных международных аэродромов, но и в перспективе, для всех аэродромов.



4
2.
Обзор проектов Всемирной программы метеорологических исследований
(WWRP) и рабочих групп ВМО по наукастингу
Доктор
Паоло
Рути кратко представил
Всемирную программу метеорологических исследований ВМО под руководством Комиссии по атмосферным наукам (CAS/WWRP) и Стратегический план выполнения WWRP на 2009-2017 гг.
(WMO/TD-№ 1505), который объединяет деятельность стран – членов ВМО, в том числе и в области мезомасштабного прогнозирования погоды и наукастинга.
Основные цели WWRP:
 изучение и ассимиляция физических параметров (атмосферного состава, гидрологии, морского льда, океана и т.д.) с целью совершенствования методов численного прогнозирования погоды (ЧПП);
 разработка единой бесшовной системы моделирования - от минутного до месячного масштаба времени;
 верификация и изучение результатов прогнозирования;
 изучение взаимосвязи прогнозов и процессов принятия решений, для обеспечения устойчивости общества перед лицом растущей уязвимости к экстремальным погодным явлениям.
Стратегический план WWRP до 2017 г. включает в себя:
1. Программы и рабочие группы по:
 наукастингу и мезомасштабному прогнозированию погоды (WG MWFR);
 ансамблевому прогнозированию (WG PDEF);
 тропической метеорологии (WG TMR);
 ассимиляции данных и наблюдений(WG DAOS);
 верификации прогнозов (JWGFVR);
 социально-экономическим исследованиям и применениям (WG SERA).
2. проекты по исследованиям и разработкам:
 проект по изучению и прогнозированию осадков, связанных с выходом на сушу тропических циклонов (UPDRAFT);
 проект по исследованию и разработкам в области наукастинга для авиации
(AvRDP);
 исследование экстремальных конвективных погодных явлений для региона Токио (TOMACS) и другие.
В странах-членах ВМО, обладающих региональными возможностями для моделирования, интенсивно развиваются как детерминистические (основанные на одной модели атмосферы), так и ансамблевые (основанные на нескольких моделях) численные прогнозы погоды (ЧПП) и прогнозирование с высокой разрешающей способностью. Эти модели атмосферы высокого разрешения, а также современные дистанционные методы мониторинга состояния атмосферы, предоставляющие оперативные наблюдения высокой частоты в режиме реального времени, позволяют проводить сверхкраткосрочное прогнозирование и прогнозирование текущей погоды
(наукастинг) быстроразвивающихся опасных явлений в атмосфере и оценивать их потенциальную опасность, в том числе и для авиации.
Отмечая успешную демонстрацию методов наукастинга на различных международных мероприятиях, таких как Олимпийские игры и Всемирная выставка, во время специализированного совещания по метеорологии (МЕТ/14) ИКАО/ВМО, состоявшегося в июле 2014 года, было поддержано предложение о проведении исследований по наукастингу в области авиации в нескольких крупных и наиболее загруженных аэропортах мира в разных климатических зонах (проект AvDRP).

5
3.
Обзор требований блочной модернизации авиационной системы
(ASBU) в рамках нового издания Глобального аэронавигационного плана (GANP),
проектов NextGen и SESAR.
Конечной целью проекта AvRDP является демонстрация возможности методов наукастинга и сверхкраткосрочного прогнозирования погоды для авиации в поддержку и в соответствии с требованиями блочной модернизации авиационной системы (ASBU) в рамках нового издания Глобального аэронавигационного плана (GANP). Для понимания целей и задач проекта AvDRP, приглашенными экспертами были представлены презентации о требованиях GANP и связанной с ним методологии ASBU, и региональных проектах по модернизации ОрВД:
 GANP, ASBU (Шарон Лу, Гонконг, Китай)
 NextGen (Метью Стрэхем, США);
 SESAR (Жан-Луи Бренгуэр, Франция).
Специализированное совещание МЕТ/14 (июль 2014 г.) рекомендовало
(Рекомендация 2/10) ИКАО в тесном сотрудничестве с ВМО:
 сосредоточиться на метеорологическом обслуживании для района аэродрома (MSTA), в том числе и с применением систем наукастинга;
 установить функциональные и эксплуатационные требования для MSTA;
 разработать методики и руководство по верификации в целях дальнейшего повышения качества метеорологической информации для ОрВД;
 интегрировать разработки в области MSTA в будущую общесистемную цифровую среду управления информацией (SWIM).
Ключевым понятием в ASBU является ТВО - операции, основанные на траектории (trajectory-based operations), в которых быстро обновляемые наблюдения с высокой частой и разрешением совместно с наукастингом по районам аэродромов и с прогнозом по всей траектории полета (от взлета, набора высоты, полета на маршруте, снижения и посадки) интегрируются в системы организации воздушного движения
(ОрВД) на всех этапах полета. Метеорологические элементы, включаемые в ТБО - конвекция и грозы, видимость и ВНГО, ветер, сдвиг ветра и турбулентность, в том числе и вихревая, обледенение, явления зимней погоды, явления тропических циклонов, вулканический пепел, радиационные облака и космическая погода.
Рис 1: Бесшовное распределение метеоинформации в соответствии с концепцией ТБО

6
Программы совершенствования аэронавигационной системы, реализуемые рядом государств-членов ИКАО (SESAR в Европе; NextGen в Соединенных Штатах Америки;
GARATIS в Японии; SIRIUS в Бразилии и другие в Индии, Канаде, Китае и Российской
Федерации), соответствуют методике ASBU. Однако было отмечено, что эти программы ограничены территориально и проводятся только в своих странах соответственно. ВМО стремится, посредством проекта AvRDP, глобально решать потребности стран-членов ВМО в программах интеграции метеоданных в систему
ASBU. Проект AvRDP проводится в тесной взаимосвязи с NextGen и SESAR, чтобы избежать дублирования и/или конкуренции. Эксперты из NextGen и SESAR приглашены присоединиться к группе управления проектом AvRDP для представления последней информации о ходе разработок.
4.
Проект AvRDP
а) введение в проект, цели и задачи проекта:
Председатель организационного научного совета проекта AvRDP Питер Ли
(Гонконг, Китай) представил цели и задачи проекта.
Цели AvRDP:
 изучение возможности и эффективность применения текущих наработок в области наукастинга и мезомасштабного моделирования для метеорологического обслуживание в районе аэродрома;
 определение подходящих для авиации методов наукастинга и моделирования
(детерминистических, ансамблевых и вероятностных);
 работа с конечными пользователями по адаптации и интеграции выходных данных наукастинга в системы ОрВД;
 определение методов верификации результатов наукастинга и методов оценки адаптации и интеграции наукастинга в системы ОрВД.
Рис 2: Организационные аспекты:

Состав AvRDP
 Научный руководящий комитет (SSC): o
Председатель (Питер Ли, Гонконг); o
Представители комиссий ВМО (CAS, CAeM, CBS); o
Представители аэродромов AvRDP; o
Эксперты SESAR, NextGen; o
Участники проекта (разработчики систем наукастинга/верификации).
 Приглашенные эксперты;
 Местная группа поддержки проекта на аэродромах AvRDP;
 Группа поддержки сайта и базы данных проекта AvRDP.

7
Основные данные проекта AvRDP:
1. Параметры:
 прогнозирование на 0-6 часов;
 частота обновления данных - 6 минут или менее, в зависимости от частоты обновления радара и/или спутниковых данных.
 пространственное разрешение зависит от разрешения данных дистанционных датчиков (радар <0.5 км, спутники 1-4 км) и разрешения моделей (например, горизонтальное 2,5 км, вертикальное 0,5-1 км);
2. Элементы прогнозирования:
 для тропических / субтропических зон: o
конвекция и грозы, сдвиги ветра, ограниченная видимость и т.д.
 для аэродромов умеренных широт (зимняя погода): o
ветер, снегопады, метели, o
ограниченная видимость и низкая облачность; o
обледенение, низкие температуры и т.д.
3. Компоненты системы:
 наукастинг: o
прогноз путем экстраполяции данных радаров или спутниковых данных; o
прогноз по сверхкраткосрочным микро/мезомасштабным моделям высокого разрешения; o
прогнозирование на основе комплексирования данных дистанционных наблюдений с сверхкраткосрочными микро/мезомасштабными моделями высокого разрешения; o
возможность использования ансамблевого/вероятностного прогнозирования;
 интеграция результатов наукастинга: o
адаптация под нужды ОрВД и интеграция в системы ОрВД;
 верификация результатов: o
методы верификации наукастинга (для детерминистических, ансамблевых и вероятностных систем) и оценка влияния интеграции наукастинга в системы ОрВД;
 обучение: o
учебные семинары для стран-членов ВМО.
Проект AvRDP рассчитан на 4 года и состоит из двух фаз. Из-за больших различий в функциональных требованиях для различных аэродромов в различных климатических зонах, не представляется возможным одновременное проведение
AvDRP по всем элементам погоды на всех отобранных аэродромах. Поэтому проект проводится в два этапа:
1. Первая фаза (2015-2017) – исследовательская и включает в себя исследование возможностей наукастинга для аэродромов с высокой плотностью полетов (уже определенных 6 аэродромов по всему миру). Каждый из этих аэродромов будет собирать данные наблюдений и проводить наукастинг/сверхкраткосрочное прогнозирование в течение нескольких периодов интенсивных наблюдение (IOP) и затем проводить верификацию и оценку. Данные, собранные в ходе периодов IOP, будут доступны для других участников проекта для разработки своих мезомасштабных моделей/наукастингов для этих аэродромов. В зависимости от степени готовности
(например, финансирования или наличие механизма интеграции в ОрВД) некоторые аэродромы/участники проекта могут начинать работу позже (в середине-конце 2016 г.).
По результатам 1-ой фазы проекта будет проведено заключительное совещание и учебный семинар.

8 2. Вторая фаза (2016-2018) - практическая, посвященная адаптации метеорологической информации для нужд ОрВД и интеграции ее в системы ОрВД, оценке влияния интеграции наукастинга в среду ОрВД, разработке материалов по результатам научных исследований, подготовке необходимой процедурной и нормативной базы рекомендаций по внедрению систем наукастинга в оперативную практику. Все аэродромы, участвующие в Фазе 1, должны, хотя не обязательно, принимать участие и в Фазе 2, работая в тесном сотрудничестве с местными представителями ОрВД для проведения адаптации, интеграции и оценки взаимодействия МЕТ-ОрВД. Точные сроки и продолжительность Фазы 2 будут зависеть от прогресса каждого аэродрома.
План реализации проекта (предварительный):
 Ноябрь 2014 - февраль 2015 - Определение участников и формирование организационного научного комитета проекта AvRDP (сделано).
 Июнь 2015 - Стартовое совещание проекта и семинар по практике наукастинга.
 Июнь 2015 - июль 2017 - Фаза 1 - научно-исследовательская часть проекта
AvRDP (аэродромы/участники, которым необходимо больше времени на подготовку, могут войти в Фазу 1 в 2016 г.).
 Июнь 2015 - октябрь 2015 - 1-ый период сбора данных (IOP) для летней конвекции (для аэродромов Северного полушария).
 Ноябрь 2015 - март 2016 - 1-ый период IOP для зимней погоды (для аэродромов
Северного полушария).
 Декабрь 2015 – март 2016 – 2-ый период IOP для летней конвекции (Южное полушарие).
 Май 2016 - июль 2016 - 3-ый период IOP для летней конвекции (Северное полушарие).
 Ноябрь 2016 – март 2017 - 2-ый период IOP для зимней погоды (Северное полушарие).
 Июнь 2015 - июль 2017 – проведение наукастинга летней конвекции, включая верификацию прогнозов.
 Ноябрь 2015 - июль 2017 - проведение наукастинга явлений зимней погоды, включая верификацию прогнозов.
 Август 2016 - представление предварительных результатов Фазы 1 на симпозиуме WWRP по наукастингу и сверхкраткосрочным прогнозам погоды.
 Июль 2017 - заключительное заседание в рамках Фазы 1. Учебный семинар по авиационному наукастингу.
 Июль 2016 - июнь 2018 - Фаза 2 – исследования по адаптации МЕТ информации и интеграции ее в системы ОрВД. Верификация и оценка адаптации и интеграции МЕТ-ОрВД.
 Июнь 2018 - заключительное заседание в рамках Фазы 2. Учебный семинар по вопросам интеграции и верификации.
Наблюдения/наукастинги будут проводиться в ходе периодов интенсивных наблюдений (IOP), когда метеорологические наблюдения высокой плотности и частоты будут проходить совместно с прогнозом/наукастингом, проводимым либо самим участвующим аэродромом и/или другими разработчиками наукастингов (участниками проекта), которые будут осуществлять свои расчеты для конкретного аэродрома
AvRDP. Ограничений на количество аэродромов и/или участников проекта нет. ВМО рекомендует запуск идентичных систем наукастинга на нескольких аэродромах. Это особенно полезно для определения вариаций успешности прогнозов наукастингов в разных климатологических условиях.

9
Кроме того, в периоды IOP наблюдений, аэродромам AvRDP необходимо собрать данные и информацию об атмосферных условиях с воздушных судов (данные
PIREP, AMDAR) и данные по работе ОрВД (плотность полетов, загрузки трасс, задержки рейсов и др.) насколько это возможно для верификации и оценки влияния интеграции выходной продукции наукастинга в системы ОрВД. Таким образом, необходимо плотное взаимодействие с местными органами ОрВД и авиакомпаниями.
Не все аэродромы AvRDP смогут установить это взаимодействие и, следовательно, не все смогут войти в Фазу 2.
В связи с исследовательским характером проекта AvRDP, нет необходимости проведения всех работ в режиме реального времени, кроме сбора данных наблюдений в периоды IOP.
b) представление выбранных аэродромов
Проект AvRDP проводится в нескольких наиболее крупных и загруженных аэропортах мира в разных климатических зонах для изучения возможностей наукастинга в разных погодных условиях, влияющих на авиационную деятельность:
 аэродромы умеренных широт, на работу которых влияют, в большей степени, явления зимней погоды - ограниченная видимость и низкая облачность, низкие температуры, ветер и порывы, количество, тип и интенсивность осадков;
 аэродромы субтропического климата, на работу которых влияет, в основном, значительная конвекция и грозы, а также сдвиги ветра, интенсивные осадки и ограниченная видимость.
Таблица 1: Описание аэродромов, участвующих в проекте AvDRP
Аэродромы проекта
AvRDP

Климатология
Метеоэлементы для
изучения в проекте AvRDP
Аэропорт Икалуит, Канада
(YFB)
Высокие широты,
Северное полушарие
Расположение: на суше, на берегу залива Фробишер
Арктическая погода: ветер, метели, снегопады, туманы, плохая видимость и низкая облачность
Международный аэропорт
Пирсон, Торонто, Канада
(YYZ)
Умеренные широты,
Северное полушарие
Расположение: на суше, близко к крупному озеру
Зимняя погода: снегопады, обледенение, типы осадков и их количество, видимость и низкая облачность,
Скорость и направление ветра, сдвиги ветра, турбулентность
Аэропорт Шарль-де-Голь,
Париж, Франция (CDG)
Умеренные широты,
Северное полушарие
Расположение: на суше
Зимняя погода: снегопады, обледенение, низкие температуры
Туманы и низкая облачность
Международный аэропорт
Гонконга, Китай (HKG)
Субтропики, Северное полушарие
Расположение: окружен водой, близко к горам
Конвекция и грозы
Низкая облачность и ограниченная видимость
Международный аэропорт
Хунцяо, Шанхай, Китай
(SHA)
Субтропики, Северное полушарие
Расположение: на суше, на берегу крупной реки и близко к Восточно-
Китайскому морю
Конвективная погода
Международный аэропорт
Йоханнесбурга, ЮАР (JNB)
Субтропики, Южное полушарие
Расположение: на суше, на плоскогорье (высота 1990м)
Конвективная погода
Туманы

10
Основными критериями для участия аэродромов в проекте AvRDP является наличие метеоинформации высокой частоты и разрешения, в том числе расширенных метеонаблюдений и данных дистанционного зондирования.
Таблица 2: Наличие метеооборудования и ЧПП для аэродромов проекта AvDRP



А/м
Наблюдения
Модели/наукасты
Данные ОрВД
Р
ада
р

Сп
утн
ик

П
ро
ф
айл
ер

Ли
да
р

Ан
ем
ом
ет
р

Да
тч
ик
и
ви
дим
ост
и

AM
DAR

Др
уг
ое

Н
ау
ка
ст
ин
г
М
ик
ро

езо

м
асшт
аб
ны
е
Р
ег
ио
на
л
ьн
ые

P
IRE
P

Да
нн
ые
по
В
С

П
л
отн
ост
ь
по
л
ет
ов

Да
нн
ые
по

за
гру
зке

Др
уг
ие

YFB

-




-




?
-
-
-
-
YYZ











-
-
-
-
-
CDG


-
-


?




?
?
?
?
?
HKG
















SHA



-



-







-
JNB


-
-
-

-
-
-
-


-
-
-
-
Аэродромы проекта AvRDP собирают метеорологические наблюдения, выходные данные ЧПП/наукастинга и данные ОрВД, и обеспечивают доступ к ним участников проекта для расчетов других мезомасштабных моделей/накастингов по данному аэродрому.
с) системы наукастинга (участники проекта AvRDP):
Каждый аэродром проводит сравнение и верификацию собственных мезомасштабных моделей/накастингов для того, чтобы оценить эффективность каждой системы, ее интеграции в системы ОрВД.
Таблица 3: Модели/наукастинги, уже используемые на аэродромах AvDRP
Аэропорта проекта AvRDP

Системы наукастинга
Мезомасштабные
модели
Международный аэропорт Пирсон, Торонто,
Канада (YYZ)
Аэропорт Икалуит, Канада (YFB)
INTW
CAN-NOW
RDPS
HRDPS
Аэропорт Шарль-де-Голь, Париж, Франция
(CDG)
SAF-NWC (EUMETSAT)
ASPOC
INCA-CE
AROME-France
AROME-Aeroport
Международный аэропорт Гонконга, Китай
(HKG)


SWIRLS
ATNS
ATLAS
NHM
SCMF
AVM
Международный аэропорт Хунцяо, Шанхай,
Китай (SHA)
WINDS Nowcast
AMEFS
CANFS
Международный аэропорт Йоханнесбурга,
ЮАР (JNB)
SAF-NWC (EUMETSAT)
ATSAS
UKMO

11
Помимо работы по наукастингу для собственного аэродрома, участники проекта
(разработчики систем наукастинга) могут также реализовывать свои модели для любого из аэродромов AvRDP для верификации и демонстрации своих достижений. Все участники проекта могут использовать данные наблюдений и/ или данные моделирования, предлагаемые аэродромами AvRDP течение периодов наблюдений IOP, для расчетов и верификации собственных систем наукастинга/моделирования. Для участников, уже имеющих разработанные системы наукастинга, которые могут быть перемещены в другие аэропорты для исследования, есть возможность выбора, использовать свою систему для одного или нескольких аэродромов AvRDP, и возможность выбора тех метеоэлементов, которые они хотят исследовать.
d) адаптация под задачи ОВД и взаимодействие в рамках проекта
Презентация Питера Чадвига (аэронавигация, Гонконг, Китай) была посвящена взаимодействию с ОрВД в рамках проекта, требованиям и ожиданиям служб ОрВД. В презентации был отмечен быстрый и устойчивый рост трафика в Азиатско-
Тихоокеанском регионе, который требует от ОрВД перехода от служб простого управления воздушного движение (реагирования) к активной службе пред- реагирования и прогнозирования потоков воздушного движения (от АТМ к АTFM) для того, чтобы максимизировать доступную загрузку мощностей, минимизировать задержки рейсов, снизить потребление топлива и выбросы углекислого газа.
Службы ОрВД для принятия решений нуждаются во все более точной метеоинформации и прогнозах (как в пространстве, так и времени) для прогнозирования уровня загруженности воздушного пространства и возможного влияние метеорологических условий на потоки воздушного движения. Например, связанные с погодой задержки рейсов приводят к дополнительному расходу топлива и, соответственно, к увеличению расходов авиакомпаний, а также увеличивают нагрузку на окружающую среду.
Рис 3: Влияние условий погоды на потоки воздушного движения (увеличение связанных с
погодой задержек вылетов воздушных судов)
Примеры критических пороговых значений метеовеличин, приводящих к изменению условий работы ОрВД и загрузки аэродромов:
 Видимость/ВНГО в районе аэродрома: o
1000м/400 футов – нет влияния на работу ОрВД и аэродрома; o
600-1000м/200-400 футов - средний уровень влияния (увеличение загрузки работы ОрВД и аэродрома на 15-20%); o
<600м/200 футов – значительный уровень влияния (увеличение загрузки работы
ОрВД и аэродрома на 35-50%).

12
В настоящее время в предоставлении авиационной метеорологической информации для международной аэронавигации существует пространственный разрыв между прогнозом по аэродрому
TAF
(предоставляемым аэродромным метеорологическим органом) и прогнозом погоды на маршруте (предоставляемым органом метеорологического слежения) в связи с отсутствием метеорологических служб, специально предназначенных для метеообеспечения диспетчерских зон подходов, заходов на посадку и снижения.
Метеоинформация, предоставляемая на различных фазах полетов:
 На маршруте: o
SIGMET; o
данные WAFC Лондон и Вашингтон (прогнозы ветра, температуры и ОЯ); o
гармонизированная продукция
WAFS
(прогнозы обледенения, турбулентности, кучево-дождевой облачности); o
глобальные авиационные модели ЧПП (с перспективой использования ансамблевых глобальных моделей); o
необходимое горизонтальное разрешение – 1,25 град (12-15 км) o
временное разрешение (обновление) – 6-12 часов (с перспективой уменьшения до 3 часов).
 В зонах подходов и на снижении (MSTA): o
?
 На аэродроме и в окрестностях (0-8 км и 8-16 км): o
METAR (SPECI), TAF и предупреждения по а/мам; o
региональные модели ЧПП (в том числе и ансамблевые); o
необходимое горизонтальное разрешение – 0,5-1,5 км; o
временное разрешение (обновление) - 0-30 мин.
Рис 4: Горизонтальные и вертикальные разрешения прогнозирования
Службы ОрВД заинтересованы в предоставлении отдельных прогнозов для зон подхода, снижения и набора высоты для наиболее загруженных аэродромов для прогнозирования уровня загруженности воздушного пространства и планирования работы ОрВД. Поэтому в некоторых странах была предложена концепция "метеорологической службы в зоне аэродрома". Были проведены соответствующие исследования и разработана экспериментальная оперативная продукция с целью заполнить пробел между прогнозом для аэродрома TAF и прогнозом на маршруте для

13 предоставления метеорологического обслуживания для района аэродрома, ориентированного на ОрВД (MSTA):
Метеорологическая информация, предоставляемая ОрВД должна: o
быть основана на оперативно важных пороговых значениях, которые относятся к пропускной способности воздушного пространства и аэродрома; o
представляться в графическом (не цифровом) формате на протяжении всех фаз полета, от планирования до посадки; o
быть легко интерпретируемой, иметь интуитивно понятный интерфейс; o
быть не аэродромно-ориентированной, но ориентированной на район аэродрома.
Существуют примеры новой прогностической продукции для района аэродрома, разработанные в ряде стран: продукция Японского Метеорологического агентства,
МетеоФранс, НОАА (США), Метеорологической службы Канады, Метеобюро
Австралии.
Рис 5: Детализированный прогноз ветра и видимости для района аэродрома на 9 часов
Существующие технологии (мезомасштабные и региональные модели ЧПП высокого разрешения) и оборудование с высокой частотой обновления данных
(включая наблюдения, радиолокаторы, сети грозопеленгаторов, данные AMDAR) позволяют успешно прогнозировать метеоусловия для района аэродрома и предоставлять адаптированную под задачи ОВД метеорологическую информацию в районе аэродрома на основе данных наблюдений высокой частоты и ЧПП высокого разрешения.
е) верификация и оценка результатов наукастинга
Презентация Марион Миттермайер (JWGFVR, рабочая группа ВМО по верификации прогнозов) была посвящена верификации и оценке результатов проекта
AvDRP. Верификация и оценка влияния наукастинга на работу ОрВД и аэродромов являются существенным для оценки используемых для аэродромов AvRDP систем наукастинга.

14
Для демонстрации результатов наукастинга и эффективности MSTA для пользователей, выходная продукция наукастинга должна быть вначале адаптирована для использования в системах ОрВД, а затем должна быть проведена:
 верификация качества прогнозов (точности прогнозов). Данная процедура достаточно хорошо отработана и может быть проведена в Фазе 1 проекта;
 оценка с точки зрения влияния на работу пользователей (эффективность прогнозов). Требует дальнейшего изучения и согласования с органами
ОрВД. Будет проводиться в Фазе 2 проекта.
Необходимо изучить примеры лучшей практики и разработать адаптацию продукции наукастингов для интеграции их в службы ОрВД, например, влияние количества и интенсивности конвективных явлений на работу аэродрома/ВПП/ пропускной способности воздушного пространства или на время задержки самолетов. С привлечением экспертов ОрВД/авиакомпаний, проект может подтвердить - отвечает ли такая информация потребностям ОрВД и оценить непосредственно преимущества интеграции MET информация для конечных пользователей.
Влияние на работу пользователей может варьироваться в зависимости от типа пользователей – ОрВД, авиакомпании и наземные операторы. Параметры влияния могут включать в себя: использование взлетно-посадочной полосы, мощностей аэродрома, точность времени отправления/прибытия, задержки рейсов, загруженность воздушного пространства, секторов и подходов, дополнительный расход топлива и т.д.
Для оценки влияния наукастинга на работу служб ОрВД и аэропортов необходимо взаимодействие и получение этих данных от соответствующих служб ОрВД. Это одна из самых сложных задач проекта и поэтому представители служб ОрВД должны быть обязательно вовлечены в Фазу 2 проекта AvRDP.
Помимо обычных показателей верификации наукастинга, таких как ошибки моделей и успешность прогнозирования, необходимо использовать новые показатели для измерения степени влияния данных наукастингов на работу ОрВД. Предложено, что для будущих систем MSTA/TBO для постоянного мониторинга производительности и выявление возможностей для будущего улучшения метеообслуживания, может использоваться следующий набор оценок:
- ошибки полетного времени FTE (Flight Time Error) - отклонения от планируемого времени полета, измеряет точность прогноза ветра и его влияния на планирование полетов, используются в МетОфисе, Великобритания;
- процент увеличения загруженности воздушных линий и аэродромов, используется в Гонконге, Китай;
- другие, предложенные участниками проекта.
Верификация и оценка адаптации и интеграции МЕТ информации в системы
ОрВД является важной частью проекта и должны проводиться как для детерминированных, ансамблевых, так и для вероятностных систем наукастингов.
5.
Семинар по практикам и опыту применения наукастинга в мире
Открывая семинар, доктор Абдула Хару (КОС/ВМО) отметил, что в последние годы с большим успехом были организованы несколько исследовательских проектов, в основном связанных с Олимпийскими играми, для продвижения наукастинга и мезомасштабного моделирования. Прогностические показательные проекты (FDP) и проекты по научным исследованиям и разработкам (RDP), такие как «Пекин-2008»
(летние Олимпийские игры, Китай), «SNOW V10» (зимние Олимпийские игры,
Ванкувер, Канада) и «FROST-2014» (зимние Олимпийские игры, Сочи, Россия), были успешными в выполнении поставленных задач, в значительной степени благодаря работе международной группы ученых, занимающихся научными исследованиями и внедрением их в оперативную практику, в том числе, и в области наукастинга.

15
В ходе семинара были представлены некоторые системы наукастинга, уже участвующие в проекте AvDRP:
 Системы наукастинга, основанные только на наблюдениях (экстраполяционные):
- ATNS (система авиационного наукастинга гроз, Гонконг, Китай)
- ASPOC (система наукастинга и предупреждения о грозах, Париж, Франция)
- ATSAS (автоматическая система предупреждения о грозах, Австралия)
- EUMETSAT SAF-NWC RDT (Наукастинг быстро развивающихся гроз на основе спутниковых данных, ЕВРОМЕТСАТ)
 Системы наукастинга/сверхкраткосрочного прогноза, основанного на ЧПП высокого разрешения:
- AROME-France and AROME-Aeroport (МетеоФранс, Франция)
- AVM (специализированная авиационная модель, Гонконг)
- UKMO/Nowcast (МетОфис, Великобритания)
 Смешанные системы наукастинга/сверхкраткосрочного прогноза, основанного на
ЧПП высокого разрешения совместно с наблюдениями высокой частоты:
- CAN-NOW (Канадская система наукастинга для аэродрома, Канада)
- INCA-CE (Интегрированная система наукастинга для Европы, Австрия)
- SCMF (Гонконг, Китай)
Например, для аэронавигационных служб Гонконга был разработан набор категориальной метеоинформации: наукастинг (0-1 час), сверхкраткосрочный прогноз
(1-6 часов) и краткосрочный прогноз (6-12 часов) для прогнозирования влияния конвективной погоды на воздушное движение вдоль траектории полета и зоны аэродрома.
Категории влияния на воздушное движение подразделяются на три степени:
«слабое» (зеленые зоны), «умеренное» (желтые зоны) и "значительное" (красные зоны).
Рис 6:
Система мониторинга и прогнозирования сильной конвекции в зонах подходов
Эти прогнозы эффективно заполняют пробел между обычными прогнозами погоды и метеорологической информацией, требуемой для работы подходов и зон ожидания:

16
 для прогнозирования текущей конвекции Гонконг разработал систему наукастинга гроз ATNS (Aviation Thunderstorm Nowcasting System), которая прогнозирует местоположения грозы в следующий час и автоматически обновляется каждые шесть минут (экстраполяционный прогноз).
 для сверхкраткосрочного и краткосрочного прогноза для персонала ОрВД
Гонконга доступна система мониторинга и прогнозирования сильной конвекции в зонах подходов и ожидания - SCMF (Significant Convection Monitoring and
Forecast), основанная на комбинировании прогнозов ЧПП и работы прогнозиста.
Так же в ходе семинара были заслушаны презентации об опыте и результатах применения систем наукастинга для различных целей и проектов, в том числе презентация Российской Федерации об опыте применения и верификации различных систем наукастинга для метеобеспечения Олимпийских игр в Сочи (проект FROST-
2014) и презентация ИРАМа о применении наукастинга МетеоЭксперт в различных аэропортах России (Сочи, Пулково и Иркутск).
6. Текущие вопросы и обсуждения
В ходе дальнейшего обсуждения было отмечено, что:
1. в первом периоде сбора данных (IOP) для летней конвекции (июнь – октябрь
2015 г.) участвуют только Гонконг и Шанхай со своими системами наукастинга;
2. в следующем периоде IOP (для зимней погоды, ноябрь 2015 - март 2016 г.) примут участие оба аэродрома Канады и возможно, Париж;
3. в остальные периоды IOP (лето и осень 2016 г.) могут принять участие и другие аэродромы, заинтересованные в проекте;
4. все аэродромы участвуют со своими системами наукастинга, также проявили заинтересованность в участии в проекте разработчики систем наукастинга
Европейского союза (Австрии) и Австралии. Организационный комитет проекта и ВМО заинтересованы в привлечении разработчиков из других стран;
5. создан сайт проекта, где будут собираться все данные наблюдений и расчетов;
6. все собираемые в процессе проекта данные будут открытыми и доступными для исследовательских целей.
Конечной целью проекта AvRDP является изучение возможности и эффективности интеграция систем наукастинга с высоким разрешением и быстрым обновлением в системы ОрВД с планируемым в дальнейшем "ускоренным" внедрением научно-исследовательских результатов в оперативную практику.
Поэтому было предложено для оперативного изучения результатов проекта и разработки руководящих указаний по внедрению и осуществлению методов оперативного наукастинга в авиационных целях в интересах всех стран-членов ВМО, организовать целевую группу ВМО (ТТ NWC). В группу могут войти (после одобрения
Региональными представителями ВМО в своих странах) представители Канады, США,
ЮАР, Австрии, Китая и России.
Выводы:
1. В зависимости от степени готовности аэродромы, заинтересованные в участии в проекте, могут присоединиться к проекту позже (в конце 2016 г.). В ходе обсуждения, представителями ВМО и организационного комитета проекта была высказана заинтересованность в возможном участии одного из наиболее загруженных аэродромов Российской Федерации в период сбора данных для зимней погоды (ноябрь 2016 г.).
2. Для России участие в проекте так же может быть полезно, т.к. может ускорить разработку систем наукастинга сначала для наиболее загруженных

17 аэродромов (например, Москва или Санкт-Петербург), а в дальнейшем и для других аэродромов России.
3. Основными критериями для участия аэродромов в проекте AvRDP является наличие метеоинформации высокой частоты и разрешения - расширенных метеонаблюдений, дистанционного зондирования, наличие систем мезомасштабного моделирования и/или наукастинга, а так же тесное сотрудничество и возможность использование данных ОрВД.
4. В связи с тем, что ВМО рекомендует запуск идентичных систем наукастинга на нескольких аэродромах, возможно, инициировать приглашение разработчиков других систем наукастинга (кроме ЗАО ИРАМ и ФГБУ
«Гидрометцентр России») для выбранных аэродромов России.
5. Одной из наиболее сложных задач проекта может стать взаимодействие и сбор данных и информации по условиям работы ОрВД (плотность полетов, загрузки трасс, задержки рейсов и др.) для верификации и оценки влияния интеграции выходной продукции наукастинга в системы ОрВД. Поэтому необходимо учесть возможность тесной работы с органами ОрВД и авиакомпаниями для этих аэродромов.
6. В том случае, если аэродромы не смогут установить это взаимодействие, то остается возможность участия только в Фазе 1 (верификация точности систем наукастинга, без учета влияния на ОрВД).
Начальник группы верификации прогнозов отдела ЕС ОрВД Никитина Л.А.



Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал