СОДЕРЖАНИЕ 1
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Долгосрочные прогнозы (ДП) 7
1.1 Основные понятия 7
1.2 Основные подходы к решению проблемы долгосрочных прогнозов 9
1.3 Методы долгосрочных прогнозов 10
1.3.1 Синоптические методы 10
1.3.2 Метод аналогов 10
1.3.3 Физико-статистические и статистические методы 11
1.3.4 Гидродинамические методы 12
1.4 Ансамблевый подход 14
1.4.1 Реализация ансамблевого подхода 16
1.4.2 Типы систем ансамблевого прогнозирования 17
1.4.3 Основные виды прогностической продукции 19
2. Оценка возможности использования долгосрочных прогностических
методик в современной практике ледового обслуживания 22
3. Физико-географическое описание и ледовый режим казахстанского
сектора Каспийского моря 30
3.1 Ледообразование и развитие ледового покрова на Каспийском море . .35
3.2 Очищение ото льда на Каспийском море 43
4. Используемые материалы 45
4.1 Район исследования 45
4.2 Программное обеспечение и базы данных 46
4.3 Базы данных 47
5. Анализ и результаты исследования 48
5.1 Используемые данные и методика исследования 48
5.2 Ансамблевые прогнозы первого появления льда для зимних периодов
2020-2021 и 2021-2022 г.г 67
5.2.1 Прогноз первого появления льда на зимний период 2021-2022 68
5.2.2 Прогноз первого появления льда на зимний период 2020-2021 76
ВЫВОДЫ 81
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 85
ПРИЛОЖЕНИЕ А 86
Ледяной покров является одним из основных факторов, лимитирующих хозяйственную деятельность на замерзающих морях. Необходимым условием деятельности морских отраслей хозяйства и нормальной работы портов и флота является учет фактической и ожидаемой ледовой обстановки на морях. Каспийское море относится к частично замерзающим морям. На северной части Каспийского моря ежегодно устанавливается устойчивый ледяной покров, отличающийся большой динамичностью. Он препятствует нормальному судоходству, способствует разрушению береговых
гидротехнических сооружений, а также может наносить значительный ущерб нефте-газо-добывающему хозяйству.
В прибрежных районах наиболее уязвимыми к воздействию льда оказываются мелкие суда рыболовецкого флота, осуществляющие осеннюю путину или подледный лов рыбы. В годы с ранним и резким похолоданием при штилевой погоде на поверхности воды образуется тонкий прозрачный молодой лед - «резун» — толщиной 5—7 см. Под действием ветра поля «резуна» приходят в движение и как бритвой разрезают деревянные рыболовецкие суда и орудия лова.
Не исключено отрицательное воздействие льда и в начале весенней путины. Оно отмечается в годы интенсивного проникновения холодного арктического воздуха на акваторию Каспия в марте, что приводит к резкому переохлаждению водных масс. «Весенний возврат холодов» сопровождается образованием тонкого льда, срезающего рыболовецкие сети и снасти.
На Волго-Каспийском канале при мощных подвижках сжатиях льда разрушаются даже капитальные навигационные ограждения.
Преждевременное снятие навигационных знаков на судоходных каналах приводит к частичному или полному прекращению навигации н влечет за собой большие убытки. Следует отметить, что в каналах и фарватерах аварии судов чаще происходят при поперечных ветрах. Суда, пробивающиеся через лед, «выжимаются» дрейфующими ледяными полями иа бровку и подвергаются сильному напору льда, что приводит к серьезным авариям.
В суровые для восточного побережья зимы осложняется ледовая обстановка в Баутинской бухте, в Красноводском заливе и в портпункте Аладжа. В результате прекращается поток сухогрузов, нефтепродуктов и сырой нефти. Народному хозяйству наносятся миллионные убытки.
Ледовые условия оказывают влияние не только на многие морские отрасли хозяйства, но и на экологическую ситуацию в регионе, например, смещение сроков ледовых явлений оказывает влияние на биологические циклы в экосистемах, что отражается, в свою очередь, на рыбопродуктивности. Известны случаи резкого понижения температуры воздуха, сопровождающиеся интенсивным ледообразованием с последующим укреплением льда. Чрезвычайно неблагоприятная обстановка вызвала массовую гибель водоплавающих птиц.
Редкая сеть метеорологических станций, а также перерывы в наблюдениях в отдельные годы привела к недостаточной изученности климатических изменений этого региона. В исследуемом регионе, так же как в целом по Казахстану, наблюдается значительное потепление климата, повышаются среднегодовые и среднесезонные температуры приземного воздуха, увеличивается повторяемость экстремально высоких температур и продолжительность волн тепла. Такое изменение климата влияет на условия формирования и разрушения ледового покрова на море. (Ивкина Н., 2017)
Для четкого планирования морских операций и с целью избежания ущерба для различных отраслей морской деятельности необходимо разрабатывать своевременный и точный долгосрочный прогноз появления и схода льда.
...
В данной работе была рассмотрена возможность разработки долгосрочного прогноза появления льда на северо-востоке Каспия методами ансамблевого прогнозирования.
Было установлено следующее:
Статистический анализ установил, что между датами появления льда и датами устойчивого перехода среднесуточной температуры воздуха через 0°С и -5°С существует тесная связь. Так корреляционная связь между датами первого появления льда и датами достижения температуры значений 0°С и - 5°С составили 0.99 и 0.95 соответственно. По данным реанализа температуры корреляция составила 0.96 и 0.72.
Мелководная часть северо-восточной части Каспийского моря может замерзать быстро, достаточно даже незначительных падений температур. Средние суммы градусов морозодней расчитанные по данным реанализа, для дат первого появления льда составили примерно -5°С -7°С, а для устойчивого появления льда составили примерно -30°С -45°С. Корреляция между датами первого появления льда, рассчитанными по средним суммам градусов морозоднней по реанализу и датами, полученными из ряда наблюдний, составила 0.81 (за период 2000-2021).
В трех из 20 зим (15% от общего количества) разница между датами первого появления льда по наблюдениям и реанализу составила наибольшую разницу: 2003-2004 -11 дней; 2005-2006 -20 дней; 2015-2016 -19 дней.
Причины этого в неустойчивых процессах ледообразования. После появления льда приходили волны тепла и происходило разрушение льда или уменьшение площади льда. Нужно отметить, что для учета дополнительных причин установления льда в прогнозе, так же должны учитываться другие факторы, влияющие на ледообразование и ледоразрушение - температура воды, скорость ветра и т.д., не рассмотренные в данной работе.
Разница в датах установления льда в остальных зимах периода 20002021 составила от 1 до 5 дней (в 85% случаев). Данные реанализа хорошо соответствуют датам, когда происходило устойчивое замерзание северовосточной части Каспийского моря.
Долгосрочный прогноз методом ансамблей на зимы 2020-2021 и 20212022 с заблаговременностью 1-2 месяца показал следующее:
- прогноз дат первого появления льда, рассчитанный по суммам градусов морозодней рассчитанный как среднее по всему ансамблю, показал совпадение их с данными наблюдений с погрешностью примерно 1-7 дней для 2021-2022 и 3-8 дней для 2020-2021.
-из 28 членов ансамбля, прогноз по 4 членам ансамбля оказался наиболее близким к фактической дате замерзания для 2021-2022 года и по 3 членам ансамбля для 2020-2021 года.
...
