Чувствительность качества прогнозов погоды к спутниковой информации

Численный прогноз погоды (ЧПП), представляющий собой, по сути, задачу Коши, требует формулировки начальных условий, которые являются результатом обработки и усвоения огромного количества метеорологической информации, получаемой со всей территории земного шара. Достоверность ЧПП зависит, в первую очередь, от плотности и качества данных наблюдений, подаваемых на вход систем усвоения метеорологической информации, а также точности моделей, используемых для прогноза погоды. Информация, получаемая со спутников, играет ключевую роль а задачах усвоения данных и подготовки начальных условий для ЧПП. Существенное улучшение качества прогнозов погоды, произошедшее за последние 10-15 лет, было достигнуто не только за счет совершенствования математических моделей и роста вычислительных мощностей, но также за счет существенно возросшего объема используемой спутниковой информации. В настоящее время ее доля составляет порядка 95% от общего объема метеорологической информации, используемой для анализа и прогноза. В обозримом будущем вклад спутниковой информации будет только увеличиваться.
Постоянное развитие глобальной наблюдательной системы, обилие технических средств, с помощью которых добывается информация, ставит задачу оценки влияния конкретного вида и источника информации на качество анализа и прогноза погоды. Обычно эта задача решается путем исключения из рассмотрения конкретного вида информации и последуюшего сравнения полученного таким образом прогноза с контрольным экспериментом, в котором учитывается весь объем получаемых метеорологических данных.
В докладе рассматривается метод решения обсуждаемой задачи, основанный на оценке чувствительности некоторых функционалов, зарактеризующих ошибку прогноза, к наблюдениям (в общем случае, к различным парамерам системы усвоения данных, таким, например, как ковариации ошибок фонового прогноза и наблюдений). В рамках четырехмерного вариационного подхода излагается постановка задачи оценки чувствительности качества анализа и прогноза погоды к информации, получаемой с помощью космических средств. Рассмотрен алгоритм решения задачи с использованием сопряженных уравнений прогностической модели. В качестве меры ошибки прогноза используется энергетическая норма. Линейность алгоритма ограничивает предел анализируемого прогноза 48 часами. Рассмотрено влияние различных видов информации, получаемой со спутников, на ошибку прогноза.
Обсуждаемый подход дает возможность получить количественную оценку вклада каждого источника метеорологической (геофизической) информации в качество прогноза погоды, что позволяет не только оценить достоинства и недостатки существующей наблюдательной сети, но и обосновать развитие этой сети, обеспечив наилучшее соотношение цены и качества.