Оперативне прогнозування метеорологічних полів для систем попередження про паводки у Карпатах
Представлені результати адаптації системи оперативного метеорологічного прогнозування WRF-Україна для забезпечення систем попередження про паводки в українських частинах басейнів річок Прут та Сірет прогностичними полями опадів на детальній сітці, що дозволяє врахувати орографічний вплив місцевості...
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем математичних машин і систем НАН України
2015
|
| Назва видання: | Математичні машини і системи |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113485 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оперативне прогнозування метеорологічних полів для систем попередження про паводки у Карпатах / І.В. Ковалець, О.В. Халченков, С.М. Ануліч, О.І. Удовенко // Математичні машини і системи. — 2015. — № 3. — С. 118-125. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-113485 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1134852025-02-09T10:04:43Z Оперативне прогнозування метеорологічних полів для систем попередження про паводки у Карпатах Оперативное прогнозирование метеорологических полей для систем предупреждения о паводках в Карпатах Operational forecasting of meteorological fields for flood warning systems in the Carpathians Ковалець, І.В. Халченков, О.В. Ануліч, С.М. Удовенко, О.І. Моделювання і управління Представлені результати адаптації системи оперативного метеорологічного прогнозування WRF-Україна для забезпечення систем попередження про паводки в українських частинах басейнів річок Прут та Сірет прогностичними полями опадів на детальній сітці, що дозволяє врахувати орографічний вплив місцевості (Карпати) на випадіння опадів. Представлено результати верифікації моделі на підставі даних вимірювань, зібраних під час катастрофічного паводку, що відбувся у червні 1969 р. Представлены результаты адаптации системы оперативного метеорологического прогнозирования WRF-Украина для обеспечения систем предупреждения паводков в украинских частях бассейнов рек Прут и Сирет прогностическими полями осадков на детальных сетках, что позволяет учесть орографическое влияние местности (Карпаты) на выпадение осадков. Представлены результаты верификации модели на основе данных измерений, собранных во время катастрофического паводка, который произошел в июне 1969 г. This work presents the results of adaptation of the operational numerical weather forecasting system WRF-Ukraine for calculation of the detailed precipitation fields to be used in flood warning systems in the Ukrainian parts of the Prut and Siret basins. This allows taking into account the influence of the orography (Carpathians) on precipitation in this region. The results of model verification using measurements collected during the catastrophic flood in June 1969 are presented. Автори вдячні Т.М. Негадайловій, директору Черновицького обласного центру з гідрометеорології ДСНС України та Довгичу М.І., начальнику ГДА Центральної геофізичної обсерваторії за надану інформацію стосовно паводку 1969 р 2015 Article Оперативне прогнозування метеорологічних полів для систем попередження про паводки у Карпатах / І.В. Ковалець, О.В. Халченков, С.М. Ануліч, О.І. Удовенко // Математичні машини і системи. — 2015. — № 3. — С. 118-125. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. 1028-9763 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113485 004.9:504:519.6 uk Математичні машини і системи application/pdf Інститут проблем математичних машин і систем НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Моделювання і управління Моделювання і управління |
| spellingShingle |
Моделювання і управління Моделювання і управління Ковалець, І.В. Халченков, О.В. Ануліч, С.М. Удовенко, О.І. Оперативне прогнозування метеорологічних полів для систем попередження про паводки у Карпатах Математичні машини і системи |
| description |
Представлені результати адаптації системи оперативного метеорологічного прогнозування WRF-Україна для забезпечення систем попередження про паводки в українських частинах басейнів річок Прут та Сірет прогностичними полями опадів на детальній сітці, що дозволяє врахувати орографічний вплив місцевості (Карпати) на випадіння опадів. Представлено результати верифікації моделі на підставі даних вимірювань, зібраних під час катастрофічного паводку, що відбувся у червні 1969 р. |
| format |
Article |
| author |
Ковалець, І.В. Халченков, О.В. Ануліч, С.М. Удовенко, О.І. |
| author_facet |
Ковалець, І.В. Халченков, О.В. Ануліч, С.М. Удовенко, О.І. |
| author_sort |
Ковалець, І.В. |
| title |
Оперативне прогнозування метеорологічних полів для систем попередження про паводки у Карпатах |
| title_short |
Оперативне прогнозування метеорологічних полів для систем попередження про паводки у Карпатах |
| title_full |
Оперативне прогнозування метеорологічних полів для систем попередження про паводки у Карпатах |
| title_fullStr |
Оперативне прогнозування метеорологічних полів для систем попередження про паводки у Карпатах |
| title_full_unstemmed |
Оперативне прогнозування метеорологічних полів для систем попередження про паводки у Карпатах |
| title_sort |
оперативне прогнозування метеорологічних полів для систем попередження про паводки у карпатах |
| publisher |
Інститут проблем математичних машин і систем НАН України |
| publishDate |
2015 |
| topic_facet |
Моделювання і управління |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113485 |
| citation_txt |
Оперативне прогнозування метеорологічних полів для систем попередження про паводки у Карпатах / І.В. Ковалець, О.В. Халченков, С.М. Ануліч, О.І. Удовенко // Математичні машини і системи. — 2015. — № 3. — С. 118-125. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
| series |
Математичні машини і системи |
| work_keys_str_mv |
AT kovalecʹív operativneprognozuvannâmeteorologíčnihpolívdlâsistempoperedžennâpropavodkiukarpatah AT halčenkovov operativneprognozuvannâmeteorologíčnihpolívdlâsistempoperedžennâpropavodkiukarpatah AT anulíčsm operativneprognozuvannâmeteorologíčnihpolívdlâsistempoperedžennâpropavodkiukarpatah AT udovenkooí operativneprognozuvannâmeteorologíčnihpolívdlâsistempoperedžennâpropavodkiukarpatah AT kovalecʹív operativnoeprognozirovaniemeteorologičeskihpolejdlâsistempredupreždeniâopavodkahvkarpatah AT halčenkovov operativnoeprognozirovaniemeteorologičeskihpolejdlâsistempredupreždeniâopavodkahvkarpatah AT anulíčsm operativnoeprognozirovaniemeteorologičeskihpolejdlâsistempredupreždeniâopavodkahvkarpatah AT udovenkooí operativnoeprognozirovaniemeteorologičeskihpolejdlâsistempredupreždeniâopavodkahvkarpatah AT kovalecʹív operationalforecastingofmeteorologicalfieldsforfloodwarningsystemsinthecarpathians AT halčenkovov operationalforecastingofmeteorologicalfieldsforfloodwarningsystemsinthecarpathians AT anulíčsm operationalforecastingofmeteorologicalfieldsforfloodwarningsystemsinthecarpathians AT udovenkooí operationalforecastingofmeteorologicalfieldsforfloodwarningsystemsinthecarpathians |
| first_indexed |
2025-11-25T15:39:36Z |
| last_indexed |
2025-11-25T15:39:36Z |
| _version_ |
1849777380062658560 |
| fulltext |
118 © Ковалець І.В., Халченков О.В., Ануліч С.М., Удовенко О.І., 2015
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 3
УДК 004.9:504:519.6
І.В. КОВАЛЕЦЬ
*
, О.В. ХАЛЧЕНКОВ
*
, С.М. АНУЛІЧ
*
, О.І. УДОВЕНКО
*
ОПЕРАТИВНЕ ПРОГНОЗУВАННЯ МЕТЕОРОЛОГІЧНИХ ПОЛІВ ДЛЯ СИСТЕМ
ПОПЕРЕДЖЕННЯ ПРО ПАВОДКИ У КАРПАТАХ
*
Інститут проблем математичних машин та систем НАН України, Київ, Україна
Анотація. Представлені результати адаптації системи оперативного метеорологічного прогно-
зування WRF-Україна для забезпечення систем попередження про паводки в українських частинах
басейнів річок Прут та Сірет прогностичними полями опадів на детальній сітці, що дозволяє
врахувати орографічний вплив місцевості (Карпати) на випадіння опадів. Представлено резуль-
тати верифікації моделі на підставі даних вимірювань, зібраних під час катастрофічного павод-
ку, що відбувся у червні 1969 р.
Ключові слова: чисельний прогноз погоди, екстремальні опади, паводки, системи підтримки рі-
шень.
Аннотация. Представлены результаты адаптации системы оперативного метеорологического
прогнозирования WRF-Украина для обеспечения систем предупреждения паводков в украинских
частях бассейнов рек Прут и Сирет прогностическими полями осадков на детальных сетках, что
позволяет учесть орографическое влияние местности (Карпаты) на выпадение осадков. Пред-
ставлены результаты верификации модели на основе данных измерений, собранных во время ка-
тастрофического паводка, который произошел в июне 1969 г.
Ключевые слова: численный прогноз погоды, экстремальные осадки, паводки, системы поддержки
решений.
Аbstract. This work presents the results of adaptation of the operational numerical weather forecasting
system WRF-Ukraine for calculation of the detailed precipitation fields to be used in flood warning sys-
tems in the Ukrainian parts of the Prut and Siret basins. This allows taking into account the influence of
the orography (Carpathians) on precipitation in this region. The results of model verification using mea-
surements collected during the catastrophic flood in June 1969 are presented.
Keywords: numerical weather forecasting, extreme precipitation, floods, decision support systems.
1. Вступ
Своєчасне попередження населення про паводки базується на метеорологічних та
гідрологічних прогнозах, які виробляються сучасними гідрометеорологічними моделями.
Такі моделі розраховують майбутні значення опадів на території водозборів, витрат та
рівнів води у річках. Метеорологічне прогнозування здійснюється на підставі розв’язання
рівнянь гідротермодинаміки атмосфери (наприклад, у моделі WRF [1]), що дозволяє ура-
хувати велике різноманіття процесів, таких як фронтальні циркуляції, утворення купчастої
хмарності, орографічне підсилення опадів. Розраховані дані метеорологічних прогнозів
використовуються гідрологічними моделями. У минулому [2] для невеликих водозборів
гірських річок у Карпатах застосовувались здебільшого моделі із зосередженими парамет-
рами, які використовували значення прогностичних опадів та інших метеорологічних
змінних, розрахованих у місцях розташування метеостанцій. Це надавало можливість ви-
користання різноманітних методів статистичного постпроцесінгу даних прогнозування
(таких як нейронні мережі) для уточнення даних прогнозування у місцях, де наявні
відповідні історичні дані гідрометеорологічних вимірювань. Останнім часом більш попу-
лярним стає використання гідрологічних моделей з розподіленими параметрами, оскільки
такі моделі є більш обґрунтованими і потребують значно меншої кількості даних
вимірювань для калібрування. Проте використання гідрологічних моделей з
розподіленими параметрами вимагає використання розподілених у часі та у просторі про-
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 3 119
гностичних полів метеорологічних змінних. Це, у свою чергу, підвищує вимоги до якості
прогнозування метеорологічних полів, яка може бути досягнута насамперед за рахунок
збільшення просторового дозволу метеорологічних моделей [3].
Отже, метою даної роботи є розробка оперативної системи прогнозування метеоро-
логічних полів на детальній сітці, що дозволяє врахувати орографічний вплив місцевості
на виникнення опадів. У статті представлено також результати верифікації моделей, що
використовуються на підставі даних вимірювань, зібраних під час катастрофічного павод-
ку, що стався у червні 1969 р.
2. Система метеопрогнозу WRF-Україна
На рис. 1 схематично представлені основні компоненти системи WRF-Україна та викону-
вані ними дії. На етапах 1, 2 обчислення автоматично запускаються планувальником за-
вдань cron (система працює в OS Linux). Спочатку (етап 1) із серверів NOMADS за допо-
могою програми (Download client), реалізованої в Java, проводиться завантаження прогно-
стичних даних глобальної моделі прогнозу погоди з серверів NOMADS [4] у форматі
GRIB. Далі (етап 2) запускається WRF-Launcher – програма оточення, написана на Python,
яка формує конфігураційні файли для двох основних підпрограм WRF: WPS і WRF і потім
запускає ці програми на виконання.
Рис. 1. Загальна схема роботи WRF-Україна
Програмний модуль WPS розташовується у $WRFHOME/WPS, де $WRFHOME –
умовна назва папки, в якій розташовується WRF-Україна. Функції WPS включають:
1) визначення обчислювальної області, формування обчислювальної сітки;
2) інтерполяція даних про поверхню Землі (наприклад, типів ґрунту) на обчислюва-
льну сітку;
3) горизонтальна інтерполяція метеорологічних даних моделі глобального прогнозу
погоди, в якій використовується більш груба сітка, на нову сітку;
1. Менеджер
завантажень
(Download сlient)
WPS Дані про
поверхню Землі
(дані USGS)
2. Програма
оточення моделі
(WRF-Launcher)
WRF
Вихідні файли
(wrfout_d*) у
форматі NETCDF
Дані глобальної моделі
(у форматі GRIB)
120 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 3
4) вертикальна інтерполяція усіх метеорологічних змінних з рівнів тиску, викорис-
товуваних у глобальних моделях прогнозу погоди, на вертикальні рівні WRF.
Після закінчення роботи WPS запускається основний розрахунковий модуль WRF
(розташований в $WRFHOME/WRFV3), результати розрахунків якого зберігаються у фор-
маті NETCDF (файли $WRFHOME/WRFV3/run/wrfout_d*).
3. Налаштування WRF-Україна для прогнозування опадів у басейнах річок Прут та
Сірет
Систему WRF-Україна було налаштовано в рамках українсько-румунського проекту
EAST-AVERT для прогнозування опадів у басейнах р. Прут та Сірет. Прогностичні дані
WRF-Україна будуть використані у розподілених гідрологічних моделях для прогнозуван-
ня рівнів води та витрат у цих річках. Моделювання буде проводитись на послідовності
трьох вкладених областей. Зовнішня (перша) область розраховується з просторовим дозво-
лом 27 км, друга область – з дозволом 9 км та третя (внутрішня) область – з дозволом 3 км.
Внутрішня область покриває басейни р. Прут та Сірет так, що найменша кількість вузлів
від границі басейнів до границі області перевищує п’ять. Це зменшує негативний вплив
границь області на результати розрахунків.
При налаштуванні WRF-Україна було використано такі параметри програмного мо-
дуля WPS:
• кількість вкладених областей – 3;
• крок сітки у кожній з областей: 27, 9 та 3 км відповідно;
• розміри сіток кожної з областей у напрямі із заходу на схід: 75, 46 та 82 вузли від-
повідно;
• розміри сіток кожної з областей у напрямі із півдня на північ: 75, 37 та 61 вузол ві-
дповідно;
• часовий дозвіл вхідних даних глобального прогнозу погоди – 6 годин;
• джерело даних про висоту рельєфу: супутникові дані SRTM [5], які мають горизо-
нтальний просторовий дозвіл приблизно 90 м і були підготовлені для використання в WRF
аналогічно тому, як це було зроблено у [6];
• джерело даних про категорії землекористування: супутникові дані MODIS.
У програмному модулі WRF були задані такі основні параметри:
• кількість вкладених областей, горизонтальні просторові дозволи – ті самі, що й у
WPS;
• кількість вертикальних рівнів – 28;
• часовий крок інтегрування рівнянь для грубої сітки – 162 с (для вкладених облас-
тей крок інтегрування зменшується пропорційно горизонтальному дозволу);
• крок виведення вихідних даних моделі – 1 година.
Фізичні параметризації були задані такими згідно з [1]:
• мікрофізика хмар – схема WRF Double-Moment 6-class scheme;
• довгохвильове випромінення – схема RRTM;
• короткохвильове випромінення – схема Годарда;
• параметризація атмосферного приземного шару – схема моделі Eta;
• параметризація атмосферного граничного шару – схема Мелора-Ямади;
• параметризація купчастої хмарності – схема Кейна Фрітца (окрім 3-ї вкладеної об-
ласті);
• параметризація діяльного шару грунту – схема RUC із 6-ма вертикальними рівня-
ми.
Для функціонування у прогностичному режимі система WRF-Україна була вста-
новлена на 24-процесорному сервері (24 х Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2630 v2 @ 2.60GHz).
Усього за умови наявності даних глобальної моделі прогнозу погоди за добу системою
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 3 121
проводиться 2 прогностичних розрахунки з датою початку 0 та 12 година за Гринвічем. У
кожному з розрахунків обчислюється прогноз по всій території України на 4 доби (96 го-
дин) вперед.
Після встановлення WRF на сервері БУВР було проведено тестування швидкодії й
отримано такі результати стосовно часу розрахунків 1-ї години прогнозу в залежності від
кількості ядер: 24 ядра – 52,2 с/1 год.; 16 ядер – 38,8 с/1 год.; 8 ядер – 29,6 с/1 год.; 4 ядра –
43,5 с/1 год.; 1 ядро – 125,7 с/1 год. Як видно з представлених результатів, найменший час
розрахунків досягається на 8 ядрах. Далі, завдяки відомому ефекту «насичення», час роз-
рахунків зростає через велику кількість обмінів даними між підобластями.
4. Верифікація метеорологічної моделі для умов катастрофічного паводку 1969 р.
У червні 1969 р. в Українських Карпатах спостерігалися тривалі й інтенсивні дощі, що
сформували катастрофічні паводки на ріках басейнів Тиси (верхів'я), Серету, Прута й Дні-
стра [7]. Згідно з інформацією, наявною у роботі [7], найбільш значні дощі-зливи спостері-
галися 7–10 червня; місцями випало опадів більше місячної норми. На території Черніве-
цької, Івано-Франківської областей за місяць випало від 200 до 400 мм опадів, що стано-
вить більш 300% норми.
Паводки завдали великої шкоди народному господарству. Було затоплено багато
населених пунктів, значні площі сільськогосподарських угідь і тваринницькі ферми; ушко-
джені окремі ділянки залізних і шосейних доріг, мости, свердловини, нафтопроводи, висо-
ковольтні лінії електропередач і підстанції, лінії зв'язку, транспортні засоби, будівельні
підприємства тощо.
На деяких ділянках річок червневий паводок перевищив максимальні рівні й витра-
ти води, які спостерігалися за останні 100 років [8]. Аналіз даних спостережень над опада-
ми показав, що внаслідок інтенсивних злив тривалістю 25-40 год. у верхів’ях рік Бистриці
Надвірнянської, Бистриці Солотвинської, Лимниці й Прута найбільша (сумарна) кількість
опадів дощу складала близько 300 мм.
Формуванню катастрофічного паводку сприяло також високе попереднє зволожен-
ня за рахунок опадів, що випали на початку першої декади червня. Максимальні витрати
води при найбільш високих рівнях на багатьох річках (Стрий, Ломница, Бистриця, верхів'я
Прута й Серету) перевищили найбільші витрати, спостережувані за останні 100 років, і їх
повторюваність може відбуватись 1–2 рази за 100 років. У зв'язку з цим великий інтерес
для практики, гідрологічних розрахунків і проведення протипаводкових робіт представляє
аналіз умов формування паводків у червні 1969 р. і визначення основних характеристик
паводків.
Розглянемо синоптичні умови проходження паводку 1969 р згідно з синоптичним
оглядом, складеним у 1969 р. начальником Київського бюро погоди З.М. Скоторенком.
Період, що передував катастрофічному паводку (з 2 по 6 червня 1969 р.), для західних об-
ластей був дуже дощовим і характеризувався виходом на Україну циклонів. Так, у період
2–3 червня кількість опадів у Карпатах досягала 77 мм. Період з 4 по 8 червня характери-
зувався високим антициклоном із центром над півднем Атлантики, гребінь якого був
спрямований на Норвезьке море й Скандинавію. По східній периферії останнього з північ-
ними й північно-східними потоками відбувалося вторгнення холоду через Німеччину,
Францію на захід Середземного моря. Адвекція холоду на висоті супроводжувалася актив-
ним циклогенезом, у результаті чого 5 червня, а біля поверхні Землі – 4 червня в районі
Італії виник циклон, який до 7 червня досяг Румунії й заповнився внаслідок співпадіння з
областю холоду. В улоговині старого циклону, на заході Румунії, вночі 8-го червня (03
год.) виник новий глибокий циклон, який характеризувався великою водністю, оскільки
утворення циклону відбулося у повітряній масі, що змістилася з басейну Середземного
моря.
122 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 3
Рис. 2. Карти тиску на рівні моря 8 червня о 18 год., побудовані черговим синоптиком ГМС УРСР
(зверху) та на підставі даних реаналізу ERA-40 Європейського центру середньострокового прогно-
зування ECMWF (знизу). На карті знизу штриховими лініями показано потенційну температуру на
рівні 850 мб. Ромбами позначені Львів, Чернівці та Бухарест
Крім цього, у результаті рясних дощів, що раніше випали на півночі Карпат, над
Угорською низовиною й Німеччиною, перебувала область вологого повітря. Тому дефіци-
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 3 123
ти точки роси в області циклону до висоти 3–5 км становили 0–2 градуси, а питома воло-
гість дорівнювала 6–9 г/кг.
Паралельно арктичному фронту над південно-заходом Чорного моря й заходом Ту-
реччини проходив полярно-фронтовий сектор; о 18 год. 07.06 на ньому північніше Стам-
була виник циклон і до 6 год. 08.06 він перемістився на Одеську область, а потім увійшов у
систему основного циклону, який до цього часу перемістився на південь Карпат і поглиби-
вся (рис. 2). Таким чином, за рахунок циклогенезу над заходом Чорного моря центр цик-
лону тривалий час перебував над центральними й південними районами Карпат, і тільки до
6 год. 10.06 він перемістився на захід Одеської області й заповнився. На висоті циклон за 2
доби – 3 год. 08.06 до 3 год. 10.06 переміщався надзвичайно повільно. Тому вітри на висоті
й коло поверхні Землі протягом цього періоду залишалися південно-східні й східні. Район
Карпат перебував увесь час у «голові» циклону й активного теплого фронту. Поперед теп-
лого фронту спостерігалися інтенсивні обложні дощі; особливо сильні дощі пройшли в ра-
йоні Карпат і в західних областях України.
Для моделювання метеорологічних умов, що супроводжували паводок, були вико-
ристані дані реаналізу ERA-40 Європейського центру середньострокового прогнозування
ECMWF. На рис. 2 показано порівняння карт тиску на рівні моря 08 червня, 18 год., побу-
дованих черговим синоптиком ГМС УРСР у період паводку та на підставі даних ERA-40. З
рисунків видно, що дані реаналізу описують основні особливості полів тиску в області, у
тому числі вторинний циклон над Туреччиною, який з часом увійшов у систему основного
циклону. З ізоліній потенційної температури на рівні 850 мб, згідно з даними ERA-40,
представленими на рисунку, видно, як теплий фронт проходить через район Карпат, що
приводить до виникнення катастрофічних опадів.
На рис. 3 представлене порівняння розрахованих WRF-Україна сум опадів за 7–10
червня 1969 р. із даними вимірювань, опублікованими у роботі [7]. Зазначимо, що мережа
вимірювань, представлена у роботі [7] та на рис. 3, здається густішою за мережу регуляр-
них вимірювань, що проводяться Укргідрометцентром. Можливо, додаткові вимірювання
були здійснені на експериментальних водозборах, які в ті часи функціонували в Карпатах.
На підставі тільки виключно регулярних даних вимірювань було б неможливо відтворити
достатньо складну структуру поля опадів, показану на рис. 3. Зазначимо, що аналогічна
ситуація мала місце у випадку опадів, які спричинили катастрофічні паводки у Карпатах у
липні 2008 р. [2]. Як видно з рис. 3, WRF здатна відтворити поле опадів за період катаст-
рофічного паводку з урахуванням його підсилення за рахунок орографічного впливу гір.
Але досягти такого результату було можливо тільки при достатньо великому розмірі дріб-
номасштабної розрахункової сітки, яка, на відміну від сітки, що використовується в опера-
тивних розрахунках, у даному випадку охоплювала увесь регіон українських Карпат.
При оперативному застосуванні WRF-Україна розмір внутрішньої розрахункової
області обмежений умовами проведення розрахунків у реальному часі. У попередньому
розділі було вказано, що час розрахунку 96 год. прогнозу у конфігурації, запропонованій
для оперативного застосування, становив 45 хв. При цьому розмір внутрішньої розрахун-
кової області у широтному та меридіональному напрямах складав відповідно 240х180 км.
Будемо вважати, що умови застосування розрахунків у реальному часі не будуть порушу-
ватись, якщо розрахунок 96 год. метеопрогнозу триватиме 2,5–3 години, що у 3,3 рази бі-
льше зазначеного вище часу розрахунків при попередній конфігурації. Отже, розмір облас-
ті в обох горизонтальних напрямах можливо збільшити у 8,13,3 рази, і тоді він склада-
тиме 432х324 км. Остаточне рішення стосовно використання модифікованих параметрів
внутрішньої розрахункової області буде прийнято пізніше в залежності від завантаження
кластера при його регулярному використанні.
124 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 3
Рис. 3. Порівняння розрахованих полів опадів з 7 по 10 червня 1969 р. (знизу) та даних вимірювань
з роботи [7] (зверху). На рисунку знизу позначено ізолінії із значеннями 100, 200 та 300 мм
5. Висновки
У роботі представлено результати налаштування системи оперативного метеорологічного
прогнозування WRF-Україна для забезпечення систем попередження про паводки в украї-
нських частинах басейнів річок Прут та Сірет прогностичними полями опадів, розрахова-
них на детальній сітці, що дозволяє урахувати орографічний вплив місцевості (Карпати) на
виникнення опадів. Представлено також результати верифікації моделей, що використо-
вуються на підставі даних вимірювань, зібраних під час одного з найбільш катастрофічних
паводків, що відбулися у даному регіоні протягом останніх 100 років, який стався у червні
1969 р. Для моделювання метеорологічних умов, що супроводжували паводок, були вико-
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2015, № 3 125
ристані дані реаналізу ERA-40 Європейського центру середньострокового прогнозування
ECMWF, які описують основні особливості полів тиску в області, у тому числі вторинний
циклон над Туреччиною, що з часом увійшов у систему основного циклону. Як показано у
роботі, модель здатна відтворити поле опадів за період катастрофічного паводку з ураху-
ванням його підсилення за рахунок орографічного впливу гір. Досягти такого результату
було можливо тільки при достатньо дрібному масштабі розрахункової сітки (просторовий
дозвіл – 3 км). Результати адаптації та верифікації WRF-Україна свідчать про те, що ця си-
стема здатна прогнозувати виникнення екстремальних опадів у басейнах р. Прут та Сірет з
урахуванням ефектів орографічного підсилення опадів.
ПОДЯКИ
Автори вдячні Т.М. Негадайловій, директору Черновицького обласного центру з гідроме-
теорології ДСНС України та Довгичу М.І., начальнику ГДА Центральної геофізичної об-
серваторії за надану інформацію стосовно паводку 1969 р.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. A descpription of the advanced research WRF version 3. [Електронний ресурс] / W.C. Skamarock,
J.B. Klemp, J. Dudhia [et al.] // NCAR Technical Note NCAR/TN-475+STR. – USA, Boulder: National
Center for Atmospheric Research, 2008. – 125 p. – Режим доступу: http://wrf-model.org.
2. Моделювання катастрофічного паводку в карпатському регіоні у липні 2008 р. каскадом
метеорологічних та гідрологічних моделей / О.В. Бойко, І.В. Ковалець, М.Й. Железняк [та ін.] // IV
наук.-практ. конф. з міжнар. участю “Математичне та імітаційне моделювання систем.
МОДС’2009”: тези доп., (Київ, 22–26 червня 2009 р.). – Київ, 2009. – С. 21 – 24.
3. Удовенко О.И. Расчет осадков в период катастрофического паводка 21–27 июля 2008 года в
Украинских Карпатах / О.И. Удовенко, И.В. Ковалец // Український гідрометеорологічний журнал.
– 2015. – № 16 [у редакції].
4. Rutledge G. NOMADS – a climate and weather model archive at the National Oceanic and
Atmospheric Administration / G. Rutledge, J. Alpert, W. Ebusizaki // Bulletin of the American
Meteorological Society. – 2006. – Vol. 87. – P. 327 – 341.
5. An assessment of the SRTM topographic products, Technical Report JPL D-31639 / E. Rodriguez,
C.S. Morris, J.E. Belz [et al.] // Jet Propulsion Laboratory. – Pasadena, California, 2005. – 143 p.
6. Халченков А.В. Адаптация метеорологической модели WRF для прогнозирования полей ветра
вокруг Ривненской АЭС / А.В. Халченков, И.В. Ковалец // Математичні машини та системи. –
2015. – № 1. – С. 130 – 137.
7. Сильные дожди и наводнения в украинских Карпатах и над Предкарпатьем 7–9 июня 1969 г. /
А.И. Ромов, Л.Ф. Богатырь, Л.З. Прох [и др.] // Сб. тр. УкрНИГМИ. – 1970. – Т. 96. – С. 3 – 25.
8. Условия формирования и прохождения катастрофических паводков на реках Карпат в июне
1969 г. [технический отчет] / Под ред. П.М. Лютика, Б.М. Штейнгольца. – К.: Управление
гидрометеорологической службы Украинской ССР, 1970.
Стаття надійшла до редакції 01.07.2015
http://wrf-model.org/
|