Подробности

Категория: Август 2021

СибНИГМИ — 50 лет

Свой пятидесятилетний рубеж перешагнул Сибирский региональный научно-исследовательский гидрометеорологический институт (СибНИГМИ), основанный 1 января 1971 г. в соответствии с Приказом № 215 ГУГМС от 25 декабря 1970 г.

За эти годы сотрудниками института был решен широкий круг вопросов по научному и научно-методическому обеспечению деятельности организаций Урало-Сибирского региона. Была создана и сохраняется творческая атмосфера для проведения научных исследований в области краткосрочных, среднесрочных и долгосрочных синоптических, статистических и численных методов прогноза погоды, авиационной метеорологии, гидрологии, агрометеорологии, методов прогнозов загрязнения атмосферы.

Продолжается разработка новых численных методов прогноза погоды. У истоков работ в этом направлении стояли такие крупные ученые, как Г. И. Марчук, В. П. Дымников, Г. П. Курбаткин, В. Н. Лыкосов, А. С. Марченко, а также их ученики и последователи — Г. С. Ривин, П. Д. Пушистов, Г. Р. Контарев, Л. Н. Романов. В 1992 г. в оперативную работу Новосибирского Гидрометцентра была внедрена современная региональная гидродинамическая модель “Регион”, значительно повысившая точность краткосрочного прогноза для территории Сибири (В. Н. Крупчатников, А. А. Фоменко, В. К. Маев). Сначала расчеты велись на ЭВМ ЕС-1066, а с 1996 г. — на ЭВМ “COMPAREX” Западно-Сибирского регионального вычислительного центра (РВЦ), которому в 2021 г. также исполнилось 50 лет. В разработке технологической линии прогноза принимали участие сотрудники Западно-Сибирского РВЦ во главе с И. В. Колотовкиным.

В ходе проведения мероприятий по техническому переоснащению подразделений Росгидромета в Западно-Сибирском УГМС в 2000—2010 гг. был установлен новый вычислительный комплекс Altex 4700. В последние десять лет развитие численных прогнозов погоды (ЧПП) в СибНИГМИ (В. Н. Крупчатников, А. В. Гочаков) осуществляется совместно с Гидрометцентром России (Г. С. Ривин, И. А. Розинкина, Р. Б. Зарипов и др.): работает аналогичная система ЧПП, но с конфигурациями COSMO-Ru13Sib и COSMO-Ru6Sib с шагом сетки 13,2 и 6,6 км соответственно. Подготовленная графическая продукция в оперативном режиме размещается в свободном доступе на сайте СибНИГМИ (http://sibnigmi.ru). Ведется научно-исследовательская работа по изучению эффективности применения расчетов гидродинамических прогнозов при прогнозировании метеорологических характеристик и явлений погоды в разные сезоны года на территории Урало-Сибирского региона. Разрабатываются новые методы и технологии кратко- и среднесрочных прогнозов на базе физико-статистической интерпретации модельной продукции (М. Я. Здерева, В. М. Токарев), в продолжение работ И. Г. Храмцовой. На всех этапах подготовки, составления, доведения до потребителей и оценки прогнозов современные разработки полностью автоматизированы. Развитие базовых гидродинамических прогнозов позволяет уточнить методы и подходы к ним с целью дальнейшей интерпретации. Появляется возможность анализа и комплексирования результатов моделирования по нескольким моделям. Результатом практически всех исследовательских разработок является создание оперативных технологий автоматизированных прогнозов для территории Урало-Сибирского региона. После окончания испытаний новые методы и технологии используются в прогностических подразделениях. Региональная система интерпретации результатов расчетов численных моделей используется при прогнозировании основных метеорологических характеристик и явлений погоды на 1—5 суток по субъектам и административным районам Урало-Сибирского региона: температуры воздуха, осадков, метелей, скорости ветра более 15 и более 25 м/с, заморозков, гроз, пожароопасности лесов.

Прогнозу опасных явлений погоды в СибНИГМИ всегда уделялось особое внимание. Ученые института, такие как Э. П. Торбина, И. П. Прокопьева, Р. А. Ягудин, В. М. Яркова, В. Н. Барахтин, в 1960—1970-е годы разработали методы прогнозов опасных и неблагоприятных гидрометеорологических явлений погоды (сильные осадки, грозы, сильный ветер и шквалы, метели, гололед, туманы), возникновение которых в Сибири связано как с вторжением арктического воздуха, так и с выходом очень активных южных циклонов (южнокаспийских, аральских, мургабских, черноморских). В настоящее время исследования ведутся на современном уровне с использованием расчетов гидродинамических моделей COSMO, GFS, SLAV и др. Особое внимание уделяется прогнозу редких, но опасных явлений погоды (гололед, заморозки, сильный ветер, туманы).

В 1980-е годы ученые СибНИГМИ принимали участие в подготовке и издании методического пособия “Руководство по краткосрочным прогнозам погоды”, часть II, выпуск 2 “Урал и Сибирь” (1986 г., В. М. Яркова, И. П. Фадеева). В монографии обобщены наиболее важные результаты региональных исследований атмосферных процессов и методов прогноза погоды, а также опасных и неблагоприятных явлений.

Группа ученых института продолжает работы в области региональных долгосрочных прогнозов погоды, начатые в 1970—1980-е годы Г. М. Виноградовой, Л. Н. Романовым, Р. А. Ягудиным, В. В. Ереминым. В последние годы разработан и внедрен в оперативную практику Гидрометцентров Западно-Сибирского и Иркутского УГМС физико-статистический метод долгосрочного прогноза приземной температуры для теплого и холодного периодов года и усовершенствованная версия прогностической системы “Кассандра-Сибирь” (Н. Н. Завалишин, Г. М. Виноградова), а также метод долгосрочного прогноза расхода воды в Оби (в районе Барнаула) и притока воды в Новосибирское водохранилище во втором и третьем кварталах года (Л. Н. Романов, Е. Г. Бочкарева).

Проведена серия работ по моделированию климата, в частности, по исследованию отклика экосистем территории России на разные климатические условия. Для территории России проанализировано распределение разных типов растительности и потоков диоксида углерода в атмосферу в условиях современного климата и при возможных в будущем его изменениях; оценки, полученные для современного периода, сопоставлены с оценками, принятыми Рамочной конвенцией ООН об изменении климата (В. Н. Крупчатников, Ю. В. Мартынова). Подготовлены предложения к структуре и содержательной части формируемого “Третьего оценочного доклада Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации” (В. Н. Крупчатников, Ю. В. Мартынова).

Потепление климата обусловило не только развитие глобального и регионального климатического моделирования, но и оценку будущего изменения климата в Северном полушарии, в том числе и в Сибири. При использовании построенной модели повышается качество прогнозирования положения и интенсивности сибирского антициклона. Создана модель “альбедо—температура” радиационного дисбаланса Земли (автор — Н. Н. Завалишин), с помощью которой получен прогноз динамики приземной температуры Земли в условиях заданного сценария изменений альбедо (Н. Н. Завалишин, Г. М. Виноградова, Л. Н. Романов, Е. Г. Бочкарева).

В области гидрологии в первые десятилетия работы института были проведены уникальные исследования селей и лавин Западной Сибири (В. А. Виноградов, А. Г. Каминский, Ю. В. Ночевалов, А. Г. Чубенко, В. Н. Дьячков). Изучены гидрологические режимы рек, русловые процессы, причины лавино- и селеобразования. Проведен расчет гидрографов и объемов дождевых паводков редкой повторяемости на малых реках Горного Алтая, уточнены карты селевой активности, осуществлены противопаводковые и противоселевые мероприятия. Были установлены основные факторы лавинообразования и лавиноопасные периоды на участках дорог Алтая и Горной Шории и составлено описание наиболее активных лавинных очагов.

В трудный для института период 1990-х годов спектр гидрологических исследований значительно сузился. В последние два десятилетия основные работы были посвящены разработке методов и технологий долгосрочных и краткосрочных гидрологических прогнозов для бассейнов рек Обь, Енисей, Ница, Уфа, Чусовая, Сосьва, Лозьва, Тура и др., которые проводились под научным руководством профессора Д. А. Буракова.

В институте ведутся работы в области загрязнения атмосферы. Созданы модели прогноза потенциала загрязнения с двухсуточной заблаговременностью, прогноза утренней стратификации температуры, прогноза загрязнения по отдельным примесям для Новосибирска и Барнаула. Разработаны и внедрены рекомендации по установлению предельно допустимых выбросов для предприятий, по делению предприятий на категории опасности в зависимости от массы и видов выбросов вредных веществ в атмосферу, по определению метеорологического потенциала атмосферы Сибирского экономического района (И. А. Шевчук, М. С. Коган, А. П. Быков, Т. С. Селегей, Н. И. Белая). Совместно с сотрудниками Главной геофизической обсерватории (ГГО) им. А. И. Воейкова разработан и внедрен в практику руководящий документ РД 52.04.52-85 “Регулирование выбросов при неблагоприятных метеорологических условиях”.

Агрометеорологическое направление традиционно успешно развивалось со времени основания института (М. И. Черникова, Г. И. Гращенкова, И. А. Изнаирская, В. Л. Кухарская, В. В. Костюков, Т. В. Старостина, В. В. Набока). Были изданы агроклиматические справочники по районам Западной Сибири с оценкой потенциальной и фактической продуктивности агроклиматических условий и климата. Разработаны методики долгосрочного прогноза урожайности, зерновых и зернобобовых культур, картофеля. В настоящее время для ряда основных сельскохозяйственных культур ежегодно разрабатываются, усовершенствуются и внедряются автоматизированные технологии решения оперативных агрометеорологических задач — расчета количественной оценки условий формирования урожая в течение вегетационного периода и прогноза урожайности культур для отдельных субъектов Урало-Сибирского региона в установленные сроки, в том числе на базе динамической модели агроценоза суточного разрешения (ВНИИСХМ, О. Д. Сиротенко). Подготовлены рекомендации по учету ожидаемых изменений климатических и агроклиматических ресурсов юго-востока Западной Сибири при разработке программ развития и размещения отраслей сельскохозяйственного производства на период до 2030 года (В. А. Шлычков, Т. В. Старостина, В. В. Набока).

С первых лет существования института велось изучение климата региона. Опубликована монография С. Д. Кошинского “Режимные характеристики сильных ветров на морях Советского Союза” в пяти томах (1975—1978 гг.). Исследованы агроклиматические ресурсы, запасы продуктивной влаги в почве на территории деятельности Западно-Сибирского УГМС. Издан ряд справочников по особо опасным явлениям погоды в Западной Сибири. Климатологами подготовлено экономическое обоснование адаптационных мер, принимаемых в условиях рассчитанных рисков, по предотвращению ураганов для объектов электросетевого хозяйства. Представлены оценки рисков возникновения, последствий и экономического ущерба, создаваемых ураганными ветрами (с детализацией по муниципальным районам). Выявлена уязвимость территорий, определяемая как подверженностью опасному явлению, так и уровнем развития экономики и инфраструктуры. Для оценки возможных будущих воздействий ураганов дана характеристика тренда повторяемости явления в условиях наблюдаемых региональных изменений климата за период 1985—2012 гг. (И. О. Лучицкая, Н. И. Белая). С учетом современных климатических трендов подготовлена и издана монография “Климат Новосибирска” (2014 г., И. О. Лучицкая, Н. И. Белая, С. А. Арбузов, под редакцией Р. А. Ягудина).

Разработаны и внедрены технологии оперативного мониторинга климатических рекордов (температура, осадки) суточного, декадного и месячного разрешения (Л. А. Воронина, А. В. Гочаков).

Проведение работ по обновлению вычислительной базы, а также приход молодых кадров способствовали развитию информационных технологий. Для удобства пользователей создан картографический сервис, предназначенный для визуализации геоориентированных данных (в первую очередь, метеорологических). Разработанный сервис дает возможность удобной визуализации данных, представленных в разных масштабах, а также при разных способах хранения (в том числе сеточных данных высокого разрешения). Картографический сервис — это комплексная информационная система, позволяющая визуализировать пространственную информацию в области web-картографии путем организации выделенного сервера или пула серверов. Разработка базируется на свободном программном обеспечении, с учетом возможности масштабирования изображений и возможности дальнейшего развития (А. Б. Колкер, А. В. Гочаков, М. С. Котов, В. М. Токарев).

Разработана базовая кросс-платформенная web-технология обеспечения дистанционной научно-исследовательской работы оперативной метеоинформацией по Северному полушарию: данными приземных наблюдений, радиозондирования, формата GRIB, доступными через НРС АСПД Новосибирска. Для клиентов локальной сети СибНИГМИ возможен интернет-доступ к базам данных в вариантах удаленных программных SQL-запросов и web-доступ через браузер. Получают развитие автоматизированные технологии создания электронных климатических справочников для специализированного адресного обслуживания пользователей на региональных и отраслевых уровнях с использованием информационных технологий на базе СУБД-, ГИС- и web-технологий (А. Б. Колкер, А. В. Гочаков, М. С. Котов, Л. А. Воронина, Е. А. Брусенко).

Разрабатываются технологии сверхкраткосрочного (до 12 ч) прогноза опасных явлений погоды в целях создания на территории страны регионального консультативного центра для авиации, осуществляется методическое и технологическое метеорологическое обеспечение полетов, в том числе перспективного распределенного регионального провайдера данных по опасным для авиации явлениям погоды для территорий Урала, Сибири, Дальнего Востока. Следует отметить, что исследования В. Н. Барахтина и его коллег по изучению турбулентности и болтанки самолетов в нижней атмосфере были удостоены в начале 1980-х годов премии Госкомгидромета.

Сотрудники СибНИГМИ проводили исследования в области нормирования выбросов вредных веществ в атмосферу и совместно со специалистами ГГО им. А. И. Воейкова принимали участие в подготовке ряда методических разработок, которые нашли широкое применение в стране. Эти документы легли в основу методологии установления норм предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу — как отдельными предприятиями, так и промышленными организациями в целом по городу. Была проведена оценка долгосрочного влияния степени загрязнения атмосферного воздуха на природные ресурсы в определенной местности с учетом климатических особенностей. Полученные Т. С. Селегей результаты (как в методическом, так и в практическом плане) поддержаны природоохранными службами Западно-Сибирского региона, а также широко используются специалистами разных отраслей экономики: энергетики, угледобычи, приборостроения и др. Эти разработки позволяют выявить экологически опасные зоны, где антропогенные нагрузки приводят к деградации природной среды. Подготовлена и издана монография “Формирование уровня загрязнения атмосферного воздуха в городах Сибири” (2005 г., Т. С. Селегей). Развивалось моделирование процессов распространения примесей (В. А. Шлычков и др.).

В последние годы проводились исследования по усовершенствованию комплексного метеорологического показателя загрязнения атмосферного воздуха (МПЗА). Этот показатель является аналогом ПЗА, применяемым в настоящее время в нашей стране, но для его расчета используется простая метеорологическая информация, имеющаяся на любой метеорологической станции. Подобные показатели применяются для описания климатических особенностей территорий с точки зрения рассеивающей способности атмосферы при выборе оптимального размещения проектируемых предприятий. Сотрудники института Т. С. Селегей, А. П. Быков, Н. Н. Филоненко, Т. А. Суслина разработали систему районирования территории Западной Сибири по усовершенствованному комплексному показателю рассеивающей способности атмосферы, влияющему на формирование степени загрязнения атмосферы городов Западной Сибири. По результатам работ, выполненных Э. И. Гинзбургом, В. Т. Гуляевым, Л. В. Жалковской, П. В. Хенкиным и др. в 1980-х годах, в настоящее время разрабатывается глобальная климатическая численная модель циркуляции средней и верхней атмосферы, ведется работа по созданию модели для коррекции и адаптации к данным мониторинга базовой модели КАИМ, отражающей структуру и динамику верхней атмосферы (В. Т. Гуляев).

В течение всего периода деятельности СибНИГМИ научные исследования выполнялись в тесной кооперации со специалистами оперативно-производственных подразделений УГМС Урало-Сибирского региона, а также с учетом требований ведомственных заказов подразделений Гидрометслужбы.

Наибольший вклад в развитие не только СибНИГМИ, но и всей деятельности гидрометслужбы Западной Сибири внес С. М. Шульман, руководивший институтом в 1971—1980 гг. В тесном контакте с академиком Г. И. Марчуком был создан отдел гидродинамических прогнозов. Сотрудниками этого отдела стали молодые ученые Вычислительного центра (ВЦ) Сибирского отделения АН СССР. Возглавил отдел будущий академик В. П. Дымников. В 1975 г. эта группа ученых разработала и внедрила в оперативную практику новую неадиабатическую гидродинамическую модель и технологию прогноза погоды по полным уравнениям гидротермодинамики, получившую название “Диабат”. В создании технологической линии гидродинамического прогноза погоды принимали участие сотрудники Западно-Сибирского регионального ВЦ во главе с И. В. Колотовкиным. Создание и внедрение региональной модели (технологии) “Диабат” позволило Западно-Сибирскому УГМС войти в число ведущих региональных центров в системе Всемирной службы погоды ВМО.

Максимального развития институт достиг в период деятельности директора П. Ю. Пушистова (1981—1994 гг.). К началу 1990-х годов в институте работало более 330 сотрудников, в том числе 5 докторов и 55 кандидатов наук. В состав института входило 12 лабораторий и отделов, а также Красноярский филиал СибНИГМИ, созданный в 1986 г. Кроме того, ряд небольших подразделений института располагался в Кемерово (Кемеровский отдел по разработке методов контроля качества окружающей среды) и Барнауле (лаборатория изучения русловых процессов рек Алтая). 

В 1980—1990-е годы эффективно действовал научно-координационный совет Урало-Сибирского региона, председателем которого был директор СибНИГМИ, а его членами — начальники территориальных УГМС: Западно-Сибирского, Красноярского, Иркутского, Омского и Уральского. В задачу совета входила разработка единой концепции научно-технического обеспечения подготовки основных видов гидрометеорологической продукции для потребителей, определение приоритетных тем научных исследований для реализации эффективных связей в системе наука — производство. Ведущие специалисты управлений, начальники Гидрометцентров, РВЦ и других структур участвовали в заседаниях совета в качестве экспертов.  

Большой вклад в сохранение организационного и интеллектуального потенциала СибНИГМИ внесли руководившие институтом в разные годы В. М. Топоров (1994—2004 гг.) и В. Н. Крупчатников (2004—2016 гг.). Заметную финансовую помощь для поддержания ключевых направлений региональной науки в 1990-е годы оказывало руководство Западно-Сибирского УГМС. В начале 2000-х годов получила развитие практика привлечения специалистов Новосибирского Гидрометцентра к выполнению некоторых тем НИОКР Росгидромета. Использование знаний и опыта специалистов-практиков позволило не только поддерживать высокую эффективность научных исследований, но и быстро внедрять в оперативную работу новые методы и технологии. 

Разработка численных моделей и технологий гидрометеорологических прогнозов является основой в системе научных исследований в области гидрометеорологии. Большой вклад в развитие этой системы, а также экономики и социальной сферы огромного Урало-Сибирского региона вносит коллектив Сибирского регионального научно-исследовательского гидрометеорологического института, который с оптимизмом и надеждой на будущее вступает в свое второе 50-летие. 

О. В. Климов, Р. А. Ягудин