Адаптация модели численного прогноза погоды ММ5 к условиям Украины и предварительная оценка успешности прогноза для задач переноса и осаждения радиоактивных веществ в районах расположения АЭС

Представлены материалы по адаптации открытой численной гидродинамической модели прогноза погоды Пенсильванского университета США ММ5 к географическим условиям Украины и оценки прогнозов полей температуры и давления (геопотенциала) для территории Украины и районов расположения АЭС Украины. Средствами...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Лев, Т.Д., Мисник, С.В., Тищенко, О.Г.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України 2009
Теми:	Проблеми безпеки атомних електростанцій
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7428
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Адаптация модели численного прогноза погоды ММ5 к условиям Украины и предварительная оценка успешности прогноза для задач переноса и осаждения радиоактивных веществ в районах расположения АЭС / Т.Д. Лев, С.В. Мисник, О.Г. Тищенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2009. — Вип. 11. — С. 48–56. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-7428
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-74282010-03-31T12:00:55Z Адаптация модели численного прогноза погоды ММ5 к условиям Украины и предварительная оценка успешности прогноза для задач переноса и осаждения радиоактивных веществ в районах расположения АЭС Лев, Т.Д. Мисник, С.В. Тищенко, О.Г. Проблеми безпеки атомних електростанцій Представлены материалы по адаптации открытой численной гидродинамической модели прогноза погоды Пенсильванского университета США ММ5 к географическим условиям Украины и оценки прогнозов полей температуры и давления (геопотенциала) для территории Украины и районов расположения АЭС Украины. Средствами геоинформационных систем проведена классификация входной географической информации (растительности/землепользования, типов почв) в категории модели ММ5. Численные эксперименты и проведенная предварительная оценка успешности прогнозов температурного и барического полей показали, что использование данных численного прогноза погоды, полученных по открытой системе ММ5 является успешным и может обеспечить необходимую оперативность в оценке распространения радиоактивных выбросов в случае аварии на АЭС. 2009 Article Адаптация модели численного прогноза погоды ММ5 к условиям Украины и предварительная оценка успешности прогноза для задач переноса и осаждения радиоактивных веществ в районах расположения АЭС / Т.Д. Лев, С.В. Мисник, О.Г. Тищенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2009. — Вип. 11. — С. 48–56. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1813-3584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7428 551.509.313+504.61 ru Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Проблеми безпеки атомних електростанцій Проблеми безпеки атомних електростанцій
spellingShingle	Проблеми безпеки атомних електростанцій Проблеми безпеки атомних електростанцій Лев, Т.Д. Мисник, С.В. Тищенко, О.Г. Адаптация модели численного прогноза погоды ММ5 к условиям Украины и предварительная оценка успешности прогноза для задач переноса и осаждения радиоактивных веществ в районах расположения АЭС
description	Представлены материалы по адаптации открытой численной гидродинамической модели прогноза погоды Пенсильванского университета США ММ5 к географическим условиям Украины и оценки прогнозов полей температуры и давления (геопотенциала) для территории Украины и районов расположения АЭС Украины. Средствами геоинформационных систем проведена классификация входной географической информации (растительности/землепользования, типов почв) в категории модели ММ5. Численные эксперименты и проведенная предварительная оценка успешности прогнозов температурного и барического полей показали, что использование данных численного прогноза погоды, полученных по открытой системе ММ5 является успешным и может обеспечить необходимую оперативность в оценке распространения радиоактивных выбросов в случае аварии на АЭС.
format	Article
author	Лев, Т.Д. Мисник, С.В. Тищенко, О.Г.
author_facet	Лев, Т.Д. Мисник, С.В. Тищенко, О.Г.
author_sort	Лев, Т.Д.
title	Адаптация модели численного прогноза погоды ММ5 к условиям Украины и предварительная оценка успешности прогноза для задач переноса и осаждения радиоактивных веществ в районах расположения АЭС
title_short	Адаптация модели численного прогноза погоды ММ5 к условиям Украины и предварительная оценка успешности прогноза для задач переноса и осаждения радиоактивных веществ в районах расположения АЭС
title_full	Адаптация модели численного прогноза погоды ММ5 к условиям Украины и предварительная оценка успешности прогноза для задач переноса и осаждения радиоактивных веществ в районах расположения АЭС
title_fullStr	Адаптация модели численного прогноза погоды ММ5 к условиям Украины и предварительная оценка успешности прогноза для задач переноса и осаждения радиоактивных веществ в районах расположения АЭС
title_full_unstemmed	Адаптация модели численного прогноза погоды ММ5 к условиям Украины и предварительная оценка успешности прогноза для задач переноса и осаждения радиоактивных веществ в районах расположения АЭС
title_sort	адаптация модели численного прогноза погоды мм5 к условиям украины и предварительная оценка успешности прогноза для задач переноса и осаждения радиоактивных веществ в районах расположения аэс
publisher	Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Проблеми безпеки атомних електростанцій
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7428
citation_txt	Адаптация модели численного прогноза погоды ММ5 к условиям Украины и предварительная оценка успешности прогноза для задач переноса и осаждения радиоактивных веществ в районах расположения АЭС / Т.Д. Лев, С.В. Мисник, О.Г. Тищенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. — 2009. — Вип. 11. — С. 48–56. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT levtd adaptaciâmodeličislennogoprognozapogodymm5kusloviâmukrainyipredvaritelʹnaâocenkauspešnostiprognozadlâzadačperenosaiosaždeniâradioaktivnyhveŝestvvrajonahraspoloženiâaés AT misniksv adaptaciâmodeličislennogoprognozapogodymm5kusloviâmukrainyipredvaritelʹnaâocenkauspešnostiprognozadlâzadačperenosaiosaždeniâradioaktivnyhveŝestvvrajonahraspoloženiâaés AT tiŝenkoog adaptaciâmodeličislennogoprognozapogodymm5kusloviâmukrainyipredvaritelʹnaâocenkauspešnostiprognozadlâzadačperenosaiosaždeniâradioaktivnyhveŝestvvrajonahraspoloženiâaés
first_indexed	2025-07-02T10:14:16Z
last_indexed	2025-07-02T10:14:16Z
_version_	1836529752811241472
fulltext	48 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009 УДК 551.509.313+504.61 АДАПТАЦИЯ МОДЕЛИ ЧИСЛЕННОГО ПРОГНОЗА ПОГОДЫ ММ5 К УСЛОВИЯМ УКРАИНЫ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА УСПЕШНОСТИ ПРОГНОЗА ДЛЯ ЗАДАЧ ПЕРЕНОСА И ОСАЖДЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В РАЙОНАХ РАСПОЛОЖЕНИЯ АЭС Т. Д. Лев, С. В. Мисник, О. Г. Тищенко Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, Киев Представлены материалы по адаптации открытой численной гидродинамической модели про- гноза погоды Пенсильванского университета США ММ5 к географическим условиям Украины и оценки прогнозов полей температуры и давления (геопотенциала) для территории Украины и районов расположения АЭС Украины. Средствами геоинформационных систем проведена классификация вход- ной географической информации (растительности/землепользования, типов почв) в категории модели ММ5. Численные эксперименты и проведенная предварительная оценка успешности прогнозов темпе- ратурного и барического полей показали, что использование данных численного прогноза погоды, полученных по открытой системе ММ5 является успешным и может обеспечить необходимую оператив- ность в оценке распространения радиоактивных выбросов в случае аварии на АЭС. Институт проблем безопасности АЭС (ИПБ АЭС) НАН Украины располагает гидро- динамической мезомасштабной диффузной моделью переноса и осаждения радиоактивных элементов из АЭС (LEDI), которая была разработана после аварии на ЧАЭС и верифициро- вана на данных чернобыльского загрязнения [1]. Для реализации и использования разрабо- танной модели LEDI на АЭС Украины при коммунальных авариях необходимо обеспечить модель соответствующими данными. Это, прежде всего, информация о географических особенностях территории АЭС, входная метеорологическая информация в виде данных численного прогноза погоды, получаемых независимой мезомасштабной моделью числен- ного прогноза погоды (ММ5, WRF, HIRLAM). Согласно требованиям МАГАТЭ № NS-G-3.2, «…метеорологические данные должны быть совместимы по условиям их природы, сфере действия и погрешности с методами и моделями, в которых они будут использоваться для оценки радиационного воздействия на население и радиологического воздействия на окружающую среду» [2]. По состоянию на сегодняшний день Украинский гидрометеорологический центр не рас- полагает национальной моделью численного прогноза погоды с необходимым пространственно- временным разрешением для информационно-аналитического обеспечения модели переноса и осаждения радиоактивных элементов из АЭС. В связи с этим перед нами стояла задача использовать доступные в международной синоптической практике высококачественные данные прогноза погоды с высоким вертикальным и горизонтальным разрешением в моделях переноса и осаждения радиоактивного аэрозоля. Такими данными располагают международ- ные метеорологические центры США и Европы. Данные, полученные в результате работы гидродинамических моделей прогноза погоды (в США - модели MM5, Eta, WRF, в Германии и Швейцарии - Cosmo, в отдельных странах Европы - HIRLAM и т.п.), имеют ряд пре- имуществ [3]: использование условия «негидростатичности» атмосферного давления, что принципиаль- но важно при высоком разрешении модели (MM5, WRF, Cosmo); хорошо документированная и протестированная модель ММ5 и сертифицированные системы WRF и Eta; открыто распространяемые через Интернет модели ММ5 и WRF; использование различных типов начальных данных и краевых условий – WRF, MM5, кроме COSMO. АДАПТАЦИЯ МОДЕЛИ ЧИСЛЕННОГО ПРОГНОЗА ПОГОДЫ ММ5 ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009 49 Для метеорологического обеспечения модели атмосферного переноса LEDI диагно- стическими и прогностическими данными была выбрана открытая и доступная через Интернет модель прогноза погоды США ММ5. Установка, инсталляция модели ММ5, ее реализация на операционной системе LINUX в отделе безопасности и реабилитации окру- жающей среды ИПБ АЭС была проведена совместно с отделом математического моделиро- вания окружающей среды ИПММС (Институт проблем математических машин и систем НАН Украины). Была проведена инициализация и адаптация входной стационарной инфор- мации: категорий землепользования, рельефа, растительности, почвы, температуры подсти- лающей поверхности для территории Украины. Адаптация гидродинамической модели прогноза погоды ММ5 к условиям Украины Адаптация данных о растительности/землепользовании и почвы в модели ММ5 к условиям Украины проводилась в три этапа: нахождение соответствия между классификаторами, используемыми в модели ММ5 и применяемыми в Украине; проведение классификации цифровых карт растительности и почвы в категории моде- ли ММ5 и пространственная корректировка полигонов для отдельных категорий (классов) средствами геоинформационных систем (ГИС); построение «сеточных» данных о категориях растительности и почвы путем проведе- ния оверлейных операций прямоугольных сеток с шагами (81, 27, 9, 3 км) в проекции Ламберта для главных широт Украины 43° и 53° с полигональными картографическими покрытиями с присвоением преобладающей категории (по максимальной площади выбран- ного параметра в рамках ячейки регулярной сетки). В качестве исходных картографических данных по территории Украины были исполь- зованы цифровые материалы из географического Атласа Украины (разработчики Институт географии НАН Украины и ООО «ИС ГЕО») масштаба 1 : 3000000: карты растительности и почвы с соответствующими легендами (классификаторами). Источниками географической информации в модели ММ5 являются: для 25 категорий растительности/землепользования данные геологической службы США (USGS) в узлах сетки с 30-секундным шагом (0, 925 км) в проекции Ламберта; для 17 категорий почвы данные Продовольственной и сельскохозяйственной органи- зации (FAO) и Государственной географической базы почвенных данных (State Soil Geogra- phic (STATSGO) Database) в узлах сетки с 30-секундным шагом (0, 925 км) в проекции Ламберта. Существует два основных принципа проведения классификации почвы: на основании содержания физической глины с учетом доминирующей фракции и типа почвообразования; классификация создана Н. А. Качинским и принята в России и Украине; на основании относительного содержания фракций песка, пыли и глины по Аттер- бергу принята в странах Европы и Америки. Для определения названия почвы используется треугольник Ферре [3, 4]. Однозначного перехода от одной классификации к другой не существует, однако, используя кумулятивную кривую распределения гранулометрических элементов по разме- рам гранулометрического состава почв, определяется почва по обеим классификациям [3]. Цифровая почвенная карта Украины, содержащая 40 типов почв, была дополнительно обра- ботана средствами ГИС MapInfo с выделением почв по механическому составу. Для 17 категорий почвы модели ММ5 с помощью треугольника Ферре по названию почвы опреде- лялось процентное содержание песка, глины и ила в почве. Для выбранного процентного со- держания гранулометрического состава почвы находилось соответствие типу почвы класси- фикации Н. А. Качинского на карте М 1 : 300000. Таким образом, почвенная карта Украины была переклассифицирована в категории почвы модели ММ5. Распределение занимаемых площадей по категориям почв представлено в табл. 1, из которой видно, что в отличие от Т. Д. ЛЕВ, С. В. МИСНИК, О. Г. ТИЩЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009 50 модельных данных в Украине фактически представлено три класса механического состава почвы в категориях ММ5: песчаный суглинок, илистый суглинок и глинистый суглинок. Дополнительно была проклассифицирована органическая почва. Таблица 1. Распределение занимаемых площадей по категориям почв модели ММ5 и скорректированной почвы по территории Украины Название почвы по-английски Название почвы по-русски Занимаемая площадь по модели ММ5, км2 Скорректированная занимаемая площадь, км2 Sand Песок 2955,4 54528,6 Loamy sand Супесь 173,1 24278,8 Sandy loam Песчаный суглинок 74481,7 103811,3 Silt loam Илистый суглинок 132309,0 130822,0 Loam Суглинок 258222,7 521,1 Sandy clay loam Песчаный глинистый суглинок 8947,7 173,9 Clay loam Глинистый суглинок 106100,3 132215,8 Clay Глина 260,7 121677,5 Organic Органические материалы 0,0 17074,3 В соответствии с 25 категориями растительности/землепользования в модели ММ5 были укрупнены классы растительного покрова из географического Атласа Украины. Было проведено редактирование цифровых покрытий (укрупнение и объединение полигонов для некоторых классификационных категорий, и добавление отдельных признаков, таких как орошаемые и осушенные земли). Редактирование проводилось средствами ГИС Mapinfo с использованием языка запросов. Количество категорий растительности и почв определило достаточность использования карт масштаба 1 : 3000000 в качестве цифрового источника данных. Как видно из рис. 1, данные модели ММ5 (источник USGS) некорректо описывают растительность/землепользование в Украине, а соответственно, данные о шероховатости, скоростях сухого осаждения, используемых в моделях атмосферного переноса аэрозоля. Температура подстилающей поверхности почвы в модели ММ5 была откорректиро- вана в соответствии с пространственным распределением климатических данных Укгидро- мета по территории Украины. Откорректированные цифровые (полигональные) карты растительности, почвы и тем- пературы подстилающей поверхности были пересечены с построенными регулярными сетка- ми (DOMAINS) в проекции Ламберта с шагами 81, 27, 9 и 3 км, покрывающими территорию Украины. Для численных экспериментов были построены счетные области (рис. 2): первая область 37 × 37 ячеек (81 км), вторая область 73 × 73 ячеек (27 км), третья область 100 × 139 ячеек (9 км), четвертая и пятая области 100 × 100 ячеек (3 км). Причем каждая последующая сетка расположена внутри предыдущей сетки с отступом по краям от 6 до 12 рядов для исключения дополнительных граничных ошибок. Поскольку в рамках одной ячейки сетки могут быть несколько категорий используемого параметра, то выбирается преобладающая по площади категория и присваивается данной ячейке или точке в середине ячейки (CROSS). На границах Украины поступаем аналогичным образом. Подготовленные атрибутивные данные о растительности, почвы в категориях модели ММ5 и температуры подстилающей поверхности для середин ячеек сеток в формате Mapinfo конвертируются в текстовые файлы для использования на этапе инициализации первичной (исходной) информации для модели ММ5 в блоке TERRAIN. АДАПТАЦИЯ МОДЕЛИ ЧИСЛЕННОГО ПРОГНОЗА ПОГОДЫ ММ5 ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009 51 Рис. 1. Пространственное распределение растительности по территории Украины: а – USGS; б – географический Атлас Украины. Рис. 2. Области счета. Т. Д. ЛЕВ, С. В. МИСНИК, О. Г. ТИЩЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009 52 Численные результаты и оценки оправдываемости прогноза метеорологических полей модели ММ5 Подготовленная и адаптированная к географическим условиям территории Украины входная информация была внедрена в блок исходных данных модели MM5 и использована для проведения численных экспериментов и оценки оправдываемости прогноза погоды для территории Украины (область III) и Ровенской АЭС (область IV). Оценка оправдываемости проводилась в соответствии с методическими указаниями [4] для метеорологических элемен- тов Т, Н (температура, геопотенциал, скорость и направление ветра для изобарических поверхностей 1000, 925, 850,700 гПа) на срок прогноза - 24 ч. Расчеты были сделаны для различных типов синоптических ситуаций с большой и малой фактической изменчивостью полей. Тестирование схемы ММ5 проводилось при закрепленных схемах вычисления ПСА (пограничный слой атмосферы), облачности, конвекции, солнечной радиации и т.д. Были отобраны две выборки данных (данные реанализа от NCEP1): апрель - май 1986 и октябрь 2006 г. (69 случаев). Вычисления были сделаны для четырех областей, начиная с грубой сетки 81 км и для территорий атомных станции с шагом сетки 3 км. Предварительно была проведена классификация синоптических ситуаций (табл. 2) по «эталонному типу» (было выделено 8 типов для данной выборки) [7, 8]. Таблица 2. Повторяемость типовых классов синоптических ситуаций Тип синоптической ситуации Характеристика ситуации Количество случаев Повторяемость, % Ось гребня, антициклон Стабильная погода, незначительные горизон- тальные градиенты давления 19 27,54 Ось ложбины, циклон Нестабильная погода, частые осадки, резкие изменения скорости и направлений ветра 3 4,35 Тыл ложбины, циклон Адвекция холодного воздуха с севера и северо-запада, большие горизонтальные гра- диенты давления. Прохождение вторичных холодных фронтов 6 8,7 Передняя часть ложбины, циклон Адвекция теплого или влажного воздуха с юга, значительные барические градиенты, прохождение теплых фронтов 5 7,25 Прямолинейные изобары Ситуация возникает между западной пери- ферией антициклона и передней частью цик- лона. Значительные выносы тепла и порывы ветра южных направлений 3 4,35 Седловина, малоградиентное поле Малые горизонтальные барические гради- енты, слабые ветры или штилевая погода 27 39,13 Западная периферия гребня, антициклон Прилегает к области низкого давления. Про- хождение теплого фронта и фронта окклю- зии. Зимой незначительные осадки, летом нестабильная погода с грозами 3 4,35 Восточная периферия гребня, антициклон Граничит с тыловой частью циклона, со- провождается адвекцией холодного воздуха. Летом возможно образование кучевых дож- девых облаков и выпадение ливневых осад- ков, зимой преимущественно малооблачная стойкая погода 3 4,35 Общее количество 69 100,0 1 NCEP - National Centers for Environmental Prediction (Национальный центр прогноза окружа- ющей среды). АДАПТАЦИЯ МОДЕЛИ ЧИСЛЕННОГО ПРОГНОЗА ПОГОДЫ ММ5 ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009 53 Для оценки качества региональных численных прогнозов были рассчитаны стандарт- ные статистические характеристики [6]: средняя абсолютная ошибка прогноза (с точностью до 0,1); средняя относительная ошибка прогноза (с точностью до 0,01); средняя квадратическая ошибка прогноза (с точностью до 0,1); средняя арифметическая (систематическая) ошибка прогноза (с точностью до 0,1). Численные результаты были обработаны и систематизированы по классам синоптиче- ских ситуаций и по критерию «фактической изменчивости». Результаты осредненных оценок оправдываемости для барического поля представлены в табл. 3. Таблица 3. Средняя оценка оправдываемости прогноза высоты геопотенциала (м) в слое давления 1000 - 700 гПа по модели ММ5 (1986, 2006 гг.) Тип синоптической ситуации (69 случаев) К ол ич ес тв о сл уч ае в, % С ре дн яя а бс ол ю тн ая ош иб ка п ро гн оз а (δ ), м С ре дн яя к ва др ат ич на я ош иб ка п ро гн оз а (σ ), м С ре дн яя от но си те ль на я ош иб ка п ро гн оз а (ε ) С ре дн яя си ст ем ат ич ес ка я ош иб ка п ро гн оз а (δ ∼ ), м Ось гребня, антициклон - класс 1 27,6 14,1 16,7 0,57 4,0 Ось ложбины, циклон - класс 2 5,2 25,6 30,8 0,62 12,5 Тыл ложбины, циклон - класс 3 8,6 19,3 24,6 0,58 3,7 Передняя часть ложбины, циклон - класс 4 5,2 31,5 36,3 0,55 25,5 Прямолинейные изобары - класс 5 5,2 22,1 28,6 0,67 10,7 Седловина, малоградиентное поле - класс 6 41,4 9,4 11,9 0,42 -0,4 Западная периферия гребня, антициклон - класс 7 3,4 11,3 13,8 0,56 4,4 Восточная периферия гребня, антициклон - класс 8 3,4 12,1 15,3 0,43 -5,4 Средняя 100 14,3 17,6 0,51 3,7 Численные прогнозы на 24 ч показывают хорошие оценки оправдываемости прогно- зов метеорологических параметров: относительная ошибка геопотенциала изменяется от 0,4 до 0,67 на изобарических уровнях 1000 - 700 гПа. Относительные ошибки прогноза геопотенциала для классов ситуаций с малоградиентными полями (класс 6) и для восточной периферии антициклонов (класс 8) небольшие (0,42 - 0,43). Был проведен сравнительный анализ статистических оценок оправдываемости численных прогнозов геопотенциала с различными шагами сетки по горизонтали и для разных градаций фактической изменчивости (рис. 3). Для областей с 3-километровым шагом сетки все статистические характеристики оценки оправдываемости прогноза геопотенциала являются наименьшими - просматривается тенденция уменьшения ошибок с уменьшением шага сетки для всех изобарических поверх- ностей. Для случаев с фактической изменчивостью в пределах 20 - 30 м высот изобарических поверхностей 925 и 850 гПа наблюдаются минимальные относительные ошибки 0,35 - 0,37. Наибольшие относительные ошибки прогноза геопотенциала наблюдаются для случаев с малой (0 - 10 м) и большой фактической изменчивостью (> 40 м), что подтверждается и другими авторами [5, 9]. В табл. 4 представлены результаты осредненных оценок оправдываемости прогноза поля температуры в слое 925 - 700 гПа. Наименьшие ошибки прогноза температуры в этом Т. Д. ЛЕВ, С. В. МИСНИК, О. Г. ТИЩЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009 54 Рис. 3. Сравнительная оценка статистических параметров прогноза давления (геопотенциала) в зависимости от шага сетки. слое наблюдаются для случаев с малоградиентыми полями давления и антициклональным барическим полем (классы 1, 6 - 8). Абсолютная ошибка прогноза температуры для указан- ных классов не превышает 2 °С, что соответствует 100 % оправдываемости прогнозов. Отно- сительная ошибка прогноза температуры на уровнях выше 1000 гПа изменяется в среднем от 0,4 до 0,7. Относительная ошибка прогноза для приземной температуры воздуха значительно выше и меняется от 0,8 до 1 и выше. Это объясняется тем, что в инсталлированном варианте модели ММ5 в ИПБ АЭС не подключена модель LSM (Land Surface Model), которая обеспе- чивает параметризацию процессов приземного слоя атмосферы и суточные изменения темпе- ратуры и энергии турбулентности. Тестирование ММ5 проводилось при закрепленных схемах параметризации физиче- ских процессов подсеточных масштабов (ПСА, облачности, конвекции, радиации). Таблица 4. Средняя оценка оправдываемости температуры в слое 925 - 700 гПа по классам синоптических ситуаций Тип синоптической ситуации (69 случаев) К ол ич ес тв о сл уч ае в, % С ре дн яя а бс ол ю тн ая ош иб ка п ро гн оз а (δ ) С ре дн яя к ва др ат ич на я ош иб ка п ро гн оз а (σ ) С ре дн яя от но си те ль на я ош иб ка п ро гн оз а (ε ) С ре дн яя си ст ем ат ич ес ка я ош иб ка п ро гн оз а (δ ∼ ) Ось гребня, антициклон 27,6 1,3 1,7 0,65 -0,3 Ось ложбины, циклон 5,2 2,7 3,5 0,73 1,3 Тыл ложбины, циклон 8,6 2,1 2,7 0,62 0,7 Передняя часть ложбины, циклон 5,2 2,0 2,6 0,71 -0,1 Прямолинейные изобары 5,2 2,2 2,8 0.72 -1,5 Седловина, малоградиентное поле 41,4 1,2 1,5 0,66 0,0 Западная периферия гребня, антициклон 3,4 1,4 1,7 0,62 -0,3 Восточная периферия гребня, антициклон 3,4 1,2 1,5 0,48 0,3 Средняя 100 1,5 1,9 0,66 -0,1 АДАПТАЦИЯ МОДЕЛИ ЧИСЛЕННОГО ПРОГНОЗА ПОГОДЫ ММ5 ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009 55 Подготовленный вариант модели MM5 был использован для проведения расчетов формирования полей радиоактивных выпадений по диффузионной модели LEDI в случае аварийной ситуации на АЭС с использованием разных наборов метеоинформации: данных численного прогноза погоды по модели ММ5; данных службы Укргидромета (семь близлежащих станций); данных станций ветрового зондирования (Шепетовка, Брест). Расчеты были проведены для нестационарных условий – выход и прохождение цикло- на по территории Украины с СЗ на ЮВ. Метеорологическая информация численного прогно- за погоды – 3-мерные поля ветра, температуры, геопотенциала и осадков были препроцес- сированы в характеристики турбулентности пограничного слоя атмосферы и использованы в модели атмосферного переноса. а) По прогностическим данным модели ММ5 за период с 29.10.06 13h по 29.10.06 21h (с выводом через каждый час). б) По данным близлежащих ме- теостанций Украины за период с 29.10.06 13h по 29.10.06 21h (по направлению ведущего потока через 3 ч). в) По данным ветрового зондирования с учетом осад- ков за период с 29.10.06 13h по 29.10.06 21h (через 12 ч). Рис. 4. ССррааввннииттееллььннааяя ххааррааккттееррииссттииккаа рраассччееттоовв ннааппррааввллеенниийй ввыыббррооссаа ппррии ррааззнныыхх ммееттееооддаанннныыхх Результаты показали, что при нестационарных синоптических процессах (прохожде- ние фронта, конвективные явления и т.п.) использование только текущей информации Гидрометцентра (рис. 4б, рис. 4в) для прогнозирования радиоактивного загрязнения дает существенные ошибки даже в зоне около АЭС (на расстоянии до 30 км). В этом случае ошибка в определении направления распространения радиоактивного загрязнения может достигать 40 - 90 град. Использование данных численного прогноза погоды (с разрешением сетки 9 – 3 км и шагом по времени 1 ч) улучшает прогноз развития радиационной обстанов- ки в зоне ответственности АЭС. Проведенный модельный расчет показал, что использование полученных по модели ММ5 метеопараметров уточняет направление распространения выброса и, соответственно, корректирует меры по предупреждению последствий радиационного облучения населения 60 пунктов, попавших в зону загрязнения для конкретного гипотетического расчета (рис. 4а). Выводы Подготовленный и адаптированный к географическим условиям Украины вариант входной стационарной информации (растительность/землепользование, рельеф, типы почв, температура подстилающей поверхности) внедрен в блок TERRAIN модели численного про- гноза погоды ММ5 и может быть использован для расчета метеопараметров на срок до 24 ч. Проведенные численные эксперименты с моделью ММ5 и полученные предварительные оценки успешности прогнозов температуры и геопотенциала показывают, что ошибки про- гнозов метеопараметров удовлетворительны и близки к среднему уровню ошибок прогноза температурного и барического полей, полученных другими авторами в ходе оперативных и Т. Д. ЛЕВ, С. В. МИСНИК, О. Г. ТИЩЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 11 2009 56 авторских испытаний [5]. Прогностические данные, полученные по модели ММ5, могут быть использованы для метеообеспечения модели атмосферного переноса радиоактивных матери- алов из АЭС в случае аварийного выброса. В дальнейшем необходимо продолжить численные эксперименты с моделью ММ5 с подключением «модели поверхностного слоя земли» и выбором наиболее оптимальных схем параметризации пограничного слоя атмосферы для разных типовых и экстремальных синоп- тических ситуаций. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Талерко Н.Н., Гаргер Е.К. Оценки первичного выброса из аварийного блока ЧАЭС с помощью моделирования атмосферного переноса (обзор). // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. - 2006. - Вип. 6. - С. 80 - 90. 2. Серия норм МАГАТЭ по безопасности № NS-G-3.2 «Рассеяние радиоактивных материалов в воздухе и воде и учет распределения населения при оценке площадки для атомных электро- станций». - http://www.iaea.org/Publications/Standards/. 3. Шеин Е.В., Капинос В.А. Сборник задач по физике почв. - М.: Изд-во МГУ, 1994. - 79 с. 4. Brown R.B. Soil Texture.SL29. Institute of Food and Agricultural Sciences. University of Florida, http://edis.ifas.ufl.edu/. 5. Багров А. Н. Сравнительная оценка успешности прогнозов элементов погоды на основе ряда отечественных и зарубежных моделей атмосферы различного масштаба // Методический кабинет Гидрометцентра России. Информационный сборник № 35, с. 1 - 18 // http://method.hydromet.ru/. 6. Методические указания по проведению производственных (оперативных) испытаний новых и усовершенствованных методов гидрометеорологических и гелиографических прогнозов. РД 52.27.284-91 / Комитет гидрометеорологии при Кабинете Министров СССР. - М., 1991. - 150 с. 7. Методические указания по прогнозу загрязнения воздуха в городах / Под ред. М. Е. Берлянда. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 80 с. 8. Руководство по краткосрочным прогнозам погоды. Ч. 1. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 640 с. 9. Rubinstein K., Ignatov R., Gritsan E. Using meso-scale model for supplying forecast of transport radionuclide / International Conference ‘Mesoscale meteorology and air pollution’, 15 - 17 Sept. 2008. - Odessa, Ukraine. Поступила в редакцию 22.11.08

Репозитарії

Схожі ресурси