О присуждении премий Росгидромета за лучшие

научно-исследовательские и опытно-конструкторские

работы за 2016 год

 

На заседании Научно-технического совета Росгидромета 15 декабря 2017 г. были рассмотрены работы, представленные на соискание премий Росгидромета за лучшие научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы за 2016 год.

В результате обсуждения и проведенного голосования премия имени Б. П. Мультановского и В. А. Бугаева за исследования в области моделирования и прогнозирования атмосферных процессов и явлений, использования в прогностической практике данных метеорологических радаров и спутниковой информации, за исследования в области физики атмосферы, а также исследования, открывающие новые перспективы для разработки более надежных методов метеорологических прогнозов, присуждена В. А. Гордину, доктору физико-математических наук, профессору Национального исследовательского университета “Высшая школа экономики”, за подготовку и издание цикла работ: монографий “Математика, компьютер, прогноз погоды и другие сценарии математической физики” и “Дифференциальные и разностные уравнения. Какие явления они описывают и как их решать”. В первой монографии описаны аналитические и численные методы исследования уравнений и систем в частных производных: гиперболических, параболических, эллиптических и смешанного типа, линейных и нелинейных. Список этих методов и приемов велик, и они должны дополнять друг друга: интегральные преобразования, вариационное исчисление, специальные функции, асимптотические методы, сплайны, радиационные аппроксимации. Книга адресована читателю, который использует аналитические, а также численные, компьютерные методы в своих исследованиях. Заметное место отведено подготовке исходной информации для решения задачи Коши и смешанной краевой задачи, где используются и вероятностные, и вариационные подходы. Необходимый элемент – исследование задач и алгоритмов на устойчивость к возмущениям малой амплитуды в начальных и краевых условиях – проверка корректности задачи. Во второй монографии рассмотрены модели физики, механики, химии, биологии, экологии, экономики, социологии, метеорологии, электротехники, приложения к теории вероятностей, теории игр, вычислительной математике и т. п., основанные на дифференциальных и разностных уравнениях. Это практическое руководство к совместному использованию аналитических и вычислительных подходов также содержит задачи разной степени сложности для домашних и контрольных работ, семинарских занятий, практикумов, экзаменов и курсовых работ. Монографии написаны на основании опыта работы автора в Гидрометцентре России, чтения лекций в Гидрометцентре России для аспирантов и молодых специалистов и опыта преподавания в нескольких вузах Москвы (в первую очередь, в “Высшей школе экономики”), в специальных школах и лицеях Москвы и в летних школах для старшеклассников. Обе монографии написаны с возрастающими от начала к концу требованиями к уровню читателя. Книги рекомендованы Научно-методическим советом по математике Минобрнауки России в качестве учебного пособия для студентов естественно-научных специальностей вузов.

Пять ежегодных премий за научно-исследовательские, опытно-конструкторские, технологические и научно-методические работы, в том числе за совместные региональные исследования в области гидрометеорологии и мониторинга загрязнения окружающей среды, выполненные в НИУ, УГМС и оперативно-производственных организациях Росгидромета, направленные на совершенствование наблюдательной и прогностической деятельности и ориентированные на обслуживание потребителей и создание методов экономических оценок предотвращенных потерь и выгод с учетом региональных особенностей, присуждены:

— сотрудникам ФГБУ “Гидрометцентр России” М. Д. Цырульникову, заведующему лабораторией, кандидату физико-математических наук, П. И. Свиренко, ведущему научному сотруднику, кандидату физико-математических наук, Д. Р. Гайфулину, младшему научному сотруднику, кандидату физико-математических наук, А. С. Ракитько, младшему научному сотруднику, кандидату физико-математических наук, Н. А. Светловой, ведущему инженеру, а также М. Е. Горбунову, заведующему лабораторией ФГБУН “Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова” РАН, доктору физико-математических наук, за подготовку заключительного отчета о научно-исследовательской работе “Создание экспериментальной технологии нового поколения глобального гибридного вариационно-ансамблевого усвоения данных и автономной системы усвоения данных с повышенной устойчивостью в условиях сокращения объемов поступающей информации”. Созданная экспериментальная схема глобального вариационно-ансамблевого усвоения данных метеорологических наблюдений основана на разработанной ранее схеме трехмерного вариационного анализа (3D-Var) и использует в качестве прогностической модель ПЛАВ. Ансамбль анализов и 6-часовых прогнозов создается путем возмущения данных наблюдений и начальных данных модели (для моделирования ее ошибок). Испытания показали работоспособность схемы. Система глобального усвоения данных полностью разработана и создана авторами. Bажнейшей чертой системы усвоения является её независимость от зарубежных прогнозов. Система внедрена в оперативную практику в 2015 г. в качестве резервной технологии. Создана версия анализа (3D-Var) с разрешением поля инкрементов анализа 0,50 (путем введения трехмасштабной схемы пространственных ковариаций). Новая схема вычислительно экономична, так как крупномасштабные компоненты представляются на редкой сетке. В прогнозе эффект от новой схемы – слабо положительный. В настоящее время проводятся оперативные испытания схемы. Разработана методическая основа для использования дополнительной информации, содержащейся в радиозатменных наблюдениях (отраженных радиолучах), а также технология обработки и усвоения данных микроволнового радиометра МТВЗА-ГЯ, установленного на отечественных спутниках серии “Метеор-М”. Численные эксперименты показали заметный положительный эффект от усвоения данных этих наблюдений в прогнозах на трое суток в Южном полушарии, а также в стратосфере Северного полушария. Использование отечественных спутниковых данных существенно повышает устойчивость и живучесть разработанной системы усвоения. Разработана и внедрена в оперативную практику технология обработки и усвоения данных самолетных наблюдений за ветром и температурой на уровне полета, получаемых в ФГБУ “Гидрометцентр России” в коде BUFR. В экспериментах по усвоению данных использование этих новых видов наблюдений может существенно повысить точность численных прогнозов погоды;

— сотрудникам ФГБУ “Гидрометцентр России” А. Н. Багрову, начальнику отдела, кандидату физико-математических наук, Ф. Л. Быкову, научному сотруднику, В. А. Гордину, доктору физико-математических наук, профессору Национального исследовательского университета “Высшая школа экономики”, за подготовку заключительного отчета о научно-исследовательской работе “Комплексный прогноз приземных метеоэлементов на 3-5 суток. Методы и реализация”. В работе для прогноза приземных метеорологических величин предложена статистическая схема с использованием результатов лучших зарубежных глобальных моделей и региональных моделей COSMO-Ru7 и COSMO-Ru13. Прогноз “срочной” и экстремальной температуры воздуха дается с заблаговременностью от 12 до 120 ч, а количества осадков, ветра (включая порывы) и влажности — с заблаговременностью от 12 до 72 ч. Совместный статистический учет разных видов систематических ошибок в комплексной схеме позволяет превзойти по качеству все исходные схемы. Предложены пути дальнейшего совершенствования системы комплексного прогноза. Представлены оценки прогностических значений метеорологических величин как по исходным моделям, так и по комплексной схеме на три года для европейской и азиатской частей России. Система комплексного прогноза приземных значений метеорологических величин работает оперативно и ее результаты дважды в сутки в 8 ч 30 мин и 20 ч 30 мин представляются на сайте “Комплексный прогноз” Методического кабинета ФГБУ “Гидрометцентр России” для 260 городов России и Республики Беларусь;

— сотрудникам ФГБУ “НПО “Тайфун” В. А. Коршунову, ведущему научному сотруднику ИЭМ, кандидату физико-математических наук, В. П. Бедренко, ведущему инженеру ИЭМ, Д. С. Зубачеву, младшему научному сотруднику ФИАЦ Росгидромета, кандидату физико-математических наук, В. Р. Марею, главному конструктору проекта ИЭМ, Д. Г. Сахибгарееву, заместителю директора ИЭМ, Т. Н. Сыкилинде, ведущему инженеру ИЭМ, за подготовку отчета о работе “Разработка технологии и создание сети лидарного зондирования средней атмосферы Росгидромета”. Создана технология (лидар и методика выполнения измерений) лидарных наблюдений высотных профилей аэрозоля, озона и температуры средней атмосферы. На наблюдательной сети Росгидромета было установлено семь лидаров (сетевой лидар — комплекс АК-3) и проведена отработка технологии лидарных наблюдений в ходе почти двухлетних натурных измерений. В настоящее время на станциях лидарного зондирования Росгидромета проводится регулярный мониторинг физических и термодинамических параметров средней атмосферы. Лидар АК-3 работает на длинах волн 3-8, 355 и 532 нм. Регистрация сигналов обратного рассеяния проводится в режиме счета фотонов с помощью четырех параллельно работающих каналов. Лидар предназначен для измерения концентрации озона в слое от 12 до 35 км, аэрозольных характеристик средней атмосферы на высоте от 10 до 70 км и температуры средней атмосферы (от 30 до 70 км). Технология лидарных наблюдений включает методику определения концентрации озона на отдельной станции лидарного зондирования; методику определения аэрозольных характеристик в слое от 10 до 30 км на отдельной станции лидарного зондирования; методику совместного определения температуры и отношения обратного рассеяния средней атмосферы от 30 до 79 км на отдельной станции лидарного зондирования; последовательность и режимы проведения измерений; методологию комплексной обработки сигналов обратного рассеяния; методы использования сопутствующей информации при интерпретации результатов зондирования; методы комплексного анализа данных измерений аэрозоля, озона и температуры на нескольких лидарных станциях. Лидарные измерения проводятся в ночное время при безоблачной погоде. Результаты измерений на каждой из станций записываются в файлы и передаются для обработки в информационно-аналитический центр “Верхняя атмосфера” ФГБУ “НПО “Тайфун”. При поступлении файлов измерений производится их обработка в автоматическом режиме и запись результатов в базу данных. Одновременно записываются данные аэрологии и спутниковых измерений. В дальнейшем файлы измерений могут быть повторно обработаны в диалоговом режиме оператором-экспертом. Для анализа долговременных изменений состояния средней атмосферы разработан комплекс программ, обеспечивающий определение средних профилей и отдельных параметров за выбранный период с одновременным усреднением модельных или спутниковых данных в тот же период времени. Интерпретация лидарных наблюдений на нескольких лидарных станциях включает методы экспертного и статистического анализа, для проведения которого разработано соответствующее программное обеспечение. В 2016 г. в ФГБУ “НПО “Тайфун” разработан государственный рабочий эталон 1 разряда единицы спектральной чувствительности в диапазоне от 1,3 . 105 до 2,8 . 105 В/Вт на длинах волн 308, 355 и 532 нм (рег. номер 3.1.АДА.0045.2017) для калибровки измерительного компонента лидара. В настоящее время выполнена калибровка всех семи лидаров. Калибровка позволила установить соответствие между показателями измерительного прибора и значением физической величины. Это дает широкую перспективу использования данных лидарного зондирования на наблюдательной сети Росгидромета при решении ряда научных и практических задач;

— сотрудникам Дальневосточного центра ФГБУ “НИЦ “Планета” Ю. А. Амельченко, младшему научному сотруднику, З. Н. Лотаревой, гидрологу I категории за подготовку отчета о научно-исследовательской работе “Выявление русловых деформаций, произошедших на реке Амур на участке от села Екатерино-Никольское до Хабаровска за 30 лет, и оценка их площади”. Работа посвящена выявлению русловых деформаций, произошедших в среднем течении р. Амур за последние 30 лет, и оценке их площади. Работа особенно актуальна ввиду того, что на выбранном участке проходит государственная граница между Российской Федерацией и КНР. Было произведено выделение русла р. Амур на спутниковых снимках ИСЗ серии “Landsat” и сравнение контуров русел за разные годы с целью выявления деформаций, а также последующая оценка этих изменений. Для выделения русла реки применялись методы определения многоканальных спектральных индексов с использованием дерева решения. Для получения максимальной достоверности результаты корректировались оператором. В результате обработки были сформированы цветосинтезированные изображения, представляющие собой комбинацию спутникового снимка и полученных контуров русел с нанесением данных фактических наблюдений на гидрологических постах. Проведен анализ изменения площади выявленных русловых деформаций и их возможных причин. Для участков с максимальными изменениями подобраны цветосинтезированные спутниковые снимки, содержащие информацию о произведенных со стороны КНР берегоукрепительных работах. Полученные результаты важны для выявления изменений морфологических особенностей на участках неустойчивого русла р. Амур, вызванных выраженной динамикой смещения фарватеров на пограничных участках реки. Работа имеет большую практическую ценность для проведения государственного мониторинга водных объектов Российской Федерации в рамках совместного российско-китайского мониторинга;

— сотрудникам Дальневосточного центра ФГБУ “НИЦ “Планета” А. А. Филею, младшему научному сотруднику, А. В. Бородицкой, программисту I категории, Л. А. Слесаренко, гидрологу I категории, за подготовку отчета о научно-исследовательской работе “Анализ процессов опустынивания территории Монголии”. В работе представлен анализ процессов опустынивания территории Монголии за период с 1982 по 2016 г. Описываются методы выявления опустынивания на основе динамики растительного покрова за исследуемый период с использованием нормализованного разностного индекса растительности (NDVI), полученного по данным спутникового сенсора AVHRR. На основе результатов большого объема расчетов выявлена связь NDVI c климатическими переменными. В частности, определен относительный вклад температуры и количества осадков в динамику растительности на протяжении всего периода наблюдения. Как показал анализ корреляция между NDVI и климатическими переменными, динамика индекса NDVI в целом в большей степени зависит от количества осадков, чем от температуры. При этом сроки разворота тренда NDVI в исследуемый период различались в зависимости от территории и видов растительности. В дополнение к климатическим факторам изучалось влияние на распределение опустынивания в Монголии конкретных видов деятельности человека и природных факторов, таких как лесные и степные пожары. В результате проведенных исследований выявлено, что уменьшение количества осадков и повышение температуры воздуха, которое также широко наблюдается во всем мире в последнее десятилетие, внесли основной вклад в деградацию растительности в Монголии. Косвенные факторы в виде животноводства, культивирования земель, пожаров только усилили влияние климатических факторов и в некоторых засушливых и полузасушливых регионах страны дали толчок к процессам опустынивания. Большое количество построенных в работе тематических карт и баз данных дают основание для дальнейших исследований в рамках совместного международного сотрудничества в области спутникового мониторинга. Методика исследований может быть использована на территории России для оценки и прогноза изменений наземных покровов, особенно в связи с увеличением площадей лесных пожаров.

Лауреатам премий Росгидромета за лучшие научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы за 2016 год вручены дипломы Росгидромета.

 

 

Joomla templates by a4joomla