Введение в гидрологические прогнозы. Предметный охват

Предметный охват. Гидрологический прогноз — это предварительная оценка будущих характеристик гидрологического явления. Гидрологические прогнозы необходимы для эффективного управления водными ресурсами и смягчения последствий опасных природных явлений, таких как наводнения и засухи. Кроме того, растет их значение в поддержке комплексного управления водными ресурсами и уменьшения ущерба, вызванного наводнениями.

Описание и прогнозирование будущих характеристик водного режима может быть классифицировано по признаку заблаговременности установления наступления будущего события. Например, прогнозы таких различных гидрологических характеристик, как расходы, уровни воды и скорости течения, могут быть сделаны с начального срока прогноза до разных сроков в будущем.

Технический регламент предусматривает следующую классификацию:
а) краткосрочные гидрологические прогнозы, которые охватывают период до двух суток;
б) cреднесрочные гидрологические прогнозы, которые охватывают период от двух до десяти суток;
в) долгосрочные гидрологические прогнозы, которые относятся к периоду заблаговременности более десяти суток.

В данном разделе рассматривается важность и необходимость создания комплексной прогностической программы, a в разделе 7.1.5 приведены вводные сведения об использовании коммуникационных технологий для сбора данных и распространения критически важных прогнозов и предупреждений среди их пользователей. В разделе 7.2 описаны требования к данным, используемым для гидрологического прогнозирования.

В разделе 7.3 представлен обзор имеющихся различных методов прогнозирования — от простых индексных моделей до надежных гидрологических прогностических систем. Прогнозирование быстро развивающихся бурных паводков (см. раздел 7.4) и снеготаяния (см. раздел 7.6) освещено более детально в связи с необходимостью в руководящем материале по этим вопросам. И, наконец, прогнозы объема стока кратко рассматриваются в разделе 7.5. Рассмотрение гидрологических прогнозов в этой главе будет ограничено вопросами прогнозирования количеств воды.

Выпуск гидрологических прогнозов. Служба гидрологических прогнозов состоит из обученных прогнозистов, работающих как с данными, поступающими в режиме реального времени с радиолокаторов и спутников, так и с рядами исторических данных, а также с данными наблюдений in situ. Они используют различные технические средства и программное обеспечение, гидрологические модели или моделирующие системы, метеорологические модели или входные данные и результаты моделирования, компьютерное оборудование.

Существует много способов формирования службы гидрологических прогнозов. Однако существует минимальное число факторов, которые необходимы для обеспечения бесперебойного предоставления обслуживания, направленного на удовлетворение потребностей разнопланового сообщества пользователей.

Концепция построения службы гидрологических прогнозов определяет, каким образом оперативная прогностическая служба будет функционировать на ежедневной основе, а также в условиях наступления наводнения. Она охватывает следующие вопросы:

- предназначение и правовые полномочия организации;
- пользователи и требуемые виды продукции или обслуживания;
- предельные сроки передачи информации;
- oрганизация службы гидрологических прогнозов;

- гидрометеорологическая сеть и организация ее функционирования;
- порядок взаимодействия гидролога с бюро метеорологических прогнозов;
- cредства связи и программное обеспечение, используемые как для получения данных и информации, так и для передачи прогнозов;

- порядок выпуска прогностической продукции;
- методики и типовые оперативные процедуры, которые необходимо соблюдать в целях обеспечения использования наиболее эффективных методов работы в обычных и чрезвычайных условиях;
- пропаганда службы гидрологических прогнозов посредством просвещения и обучения политиков, специалистов в области управления чрезвычайными ситуациями и широких слоев населения.

Образцы продукции должны быть легко доступными для потенциальных заказчиков.

Целевое назначение и правовые полномочия службы гидрологических прогнозов должны быть четко определены. Важно, чтобы законодательно был установлен только один официальный источник прогнозов и предупреждений. Множество источников прогностической информации может привести к противоречию, что, в свою очередь, может вызвать путаницу и уменьшить возможность принятия эффективных мер реагирования.

Основные пользователи предупреждений — это национальные, региональные и местные организации по реагированию на чрезвычайные ситуации или гражданской обороны, средства массовой информации, сельскохозяйственные и промышленные предприятия, гидроэнергетика, органы по регулированию паводков, водный транспорт, муниципальные водохозяйственные организации и население.

Потребности в гидрологических данных, прогностической продукции и предупреждениях меняются в зависимости от целевого сообщества пользователей. Для гидролога важно понимать требования пользователей, чтобы данные и прогностическая продукция могли быть подготовлены сообразно их потребностям. Существует немало секторов национальной экономики, например транспорт, управление в чрезвычайных ситуациях, сельское хозяйство, энергетика и водоснабжение, которые имеют особые потребности в такой информации.

Признание этих потребностей и предоставление данных, прогнозов и продукции с целью их удовлетворения обеспечивает максимально полезный эффект для общества от службы гидрологических прогнозов. Опытные пользователи, такие как организации гидроэлектроэнергетики, нуждаются в гидрометеорологических данных, прогнозах, гидрографах притока и анализах для содействия выработке электроэнергии, в то время как действия по управлению в чрезвычайных ситуациях требуют более простых прогнозов и предупреждений, но повышенной срочности.

Сеть, включающая водомерные и осадкомерные посты, а также соответствующую метеорологическую сеть, должна быть организована с учетом наличия данных из различных источников, таких как радиолокационная сеть и спутниковая продукция. Однако непрерывное наличие подобной продукции должно быть обеспечено еще до того, как она будет использоваться национальными службами гидрологических прогнозов на постоянной основе.

Тесное сотрудничество между метеорологическими и гидрологическими прогностическими службами играет очень важную роль. Процедура или организация системы получения данных и прогнозов, точно также, как и аналитической информации, должна служить исходной основой для гидрологических прогнозов и определена с концептуальной точки зрения.

Коммуникационное оборудование и программное обеспечение, используемые в системах прогнозирования паводков, зависят от наличия инфраструктуры в данной стране. Однако современные коммуникационные системы, например спутниковые системы и сеть Интернет, обеспечивают весьма широкий выбор и должны использоваться соответствующим образом.

Важно определиться с требуемым штатом сотрудников, например количеством техников и специалистов, необходимым для работы центра в повседневном режиме и в условиях чрезвычайной ситуации. Должны быть также обозначены их задачи и обязанности, график работы, а также потребности прогнозистов в непрерывной профессиональной подготовке.

Гидрологические прогностические программы должны быть надежными, а при их разработке должна быть предусмотрена их применимость во время наиболее сильных паводков. Эти программы наиболее эффективны при прогнозировании интенсивных, широкомасштабных и/или быстроразвивающихся паводков. Обычно во время экстремальных ситуаций, например паводков, нагрузка на имеющиеся ресурсы возрастает.

Работа прогностического центра во время прохождения экстремальных явлений должна быть хорошо организована. В таких случаях обычно наблюдается увеличение потока данных и кадровых потребностей, поскольку должно быть подготовлено больше срочных прогнозов для большего числа пользователей. Нередко приходится увеличивать число рабочих часов, чтобы удовлетворять повышенные потребности в прогностическом обслуживании.

В повседневных условиях сотрудники гидрологической прогностической службы собирают данные и информацию о контроле качества данных, получают и анализируют метеорологические прогнозы, прогоняют гидрологические модели и прогностические системы, оценивают текущую и ожидаемую гидрологическую обстановку и выпускают прогностическую продукцию, чтобы разослать ее пользователям. В часы, свободные от прогнозирования, гидрологи обновляют данные, такие как кривые расходов, оценивают эксплуатационные характеристики, выполняют рекалибровку моделей и ищут способы повышения точности и своевременности будущих прогнозов.

Никогда невозможно добиться постоянной 100-процентной надежности аппаратного оборудования, программного обеспечения и/или непрерывного электропитания даже с надежными программами технического обслуживания.

Поэтому служба гидрологических прогнозов должна иметь резервные системы для всех компонентов: системы сбора данных; системы прогнозирования, включая дублирование оборудования, программных средств и данных; системы распространения прогнозов и других коммуникационных систем; источников бесперебойного питания и резервных генераторов; а также обеспечение запасного пункта для работы на случай причинения ущерба тому месту, где находится сам прогностический центр.

Ключевым условием создания надежного оперативного прогностического центра является организация эффективной программы технического обслуживания. К сожалению, это довольно дорогостоящее мероприятие, в особенности, если наблюдательная сеть широко разбросана и является труднодоступной.

Все аппаратное оборудование и программное обеспечение должны периодически обслуживаться, иначе система откажет в самый необходимый момент. В некоторых странах в штат гидрологической прогностической службы входит системный администратор, который отвечает за обслуживание коммуникационных средств и прогностической системы.