Прикладні дослідження

Рисунок 1 – Сезонна та міжрічна мінливість повторюваності (кількість випадків) сильних снігопадів

Встановлено що з 90-х років ХХ ст. в Україні спостерігається тенденція до зростання повторюваності та інтенсивності конвективних явищ погоди: зливи, граду, шквалу, смерчу, що зумовлено зростанням інтенсивності конвекції. Ці процеси найбільше проявились у південних та південно-західних областях України. Зростає також частота та інтенсивність сильних опадів: дощів та снігопадів, збільшується внесок сильних дощів у суму опадів теплого періоду та, відповідно, річну суму (рис.1). У холодний період спостерігається зростання частоти налипання мокрого снігу та складних відкладень, що значною мірою зумовлено підвищенням температури. Виявлено, що тенденція до зростання частоти та інтенсивності НЯ та СМЯ характерна не для усіх явищ. Так повторюваність сильних вітрів, хуртовин та пилових бур зменшуються. Це зумовлено посиленням антициклогенезу та зменшенням баричних градієнтів в Україні.

Уточнено синоптичні процеси, що зумовлюють небезпечну та стихійну кількість опадів в Україні у теплий період. Встановлено особливості локалізації та інтенсивності осередків НЯ та СГЯ залежно від типу синоптичного процесу, типу фронту, його просторової орієнтації, швидкості переміщення та довжини зливонебезпечної ділянки, виявлено найбільш опадонебезпечні зони на території країни.

Уточнено кількісні критерії баричних систем синоптичного масштабу та розроблено методику об’єктивної ідентифікації баричних систем синоптичного масштабу (ОІБС), яка враховує термодинамічну індивідуальність повітряної маси. Ця методика дозволила уточнити структуру баричного поля, величину енергетики і вологовмісту атмосферних вихорів у теплий період, виявити їх особливості при різних синоптичних процесах, що зумовлюють небезпечну і стихійну кількість опадів у регіонах України, дослідити їх періодичність і міжрічну мінливість наприкінці ХХ - на початку ХХІ ст. та встановити їх вплив на повторюваність та інтенсивність небезпечних і стихійних опадів в Україні.

Уточнено значення складових бюджетів водяної пари та кінетичної енергії в баричних утвореннях різного походження. Виявлено їх особливості при різних синоптичних процесах та у регіонах країни, встановлено їх динаміку наприкінці ХХ - початку ХХІ ст. Виявлено періодичність та міжрічну мінливість показників інтенсивності синоптичних процесів та їх вплив на повторюваність стихійних опадів в Україні.

Визначено співвідношення між повітряними масами і фронтальними зонами і, відповідно, між внутрішньомасовими і фронтальними опадами в Україні у теплий період та виявлено її залежність від синоптичного процесу. Підтверджено, що в усіх регіонах країни фронтальні процеси більш небезпечні, ніж внутрішньомасові. Встановлено, що наприкінці ХХ – на початку ХХІ ст. в Україні у теплий період року спостерігається тенденція до зменшення повторюваності однорідних повітряних мас і зростання повторюваності фронтальних зон. При цьому повторюваність зони полярного фронту зростає, а арктичного – зменшується. Встановлено, що повторюваність повітряних мас і фронтальних зон має регулярну сезонну складову, період якої становить 3 - 4 роки і співпадає з періодом повторюваності сильних та дуже сильних дощів.

Встановлено особливості циклонічної діяльності у теплий період наприкінці ХХ та на початку ХХІ ст. (регіони виникнення, територіальну локалізацію траєкторій, повторюваність, швидкість переміщення та глибину), як у цілому в Україні, так і в її регіонах. Розроблено методику дослідження траєкторій та територіальної локалізації циклонів. Вперше для України та її регіонів отримано середні координати траєкторій переміщення циклонів різного походження, які відображають їх повторюваність. Проведено їх картографування (рис.1). Виявлено регіональні особливості траєкторій переміщення циклонів, зумовлених різними синоптичними процесами, їх основних характеристик (довжини, середньої швидкості та мінімального тиску) наприкінці ХХ та на початку ХХІ ст.. Виявлена зміна траєкторій циклонів у теплий період на початку ХХІ ст., свідчить про зміну положення центрів дії атмосфери і, відповідно, орієнтації осі вологообміну між Атлантичним океаном та Західною Європою.

Розроблено методологію моніторингу за атмосферними процесами, що зумовлюють небезпечні і стихійні явища погоди. Вперше отримано середні багаторічні місячні значення параметрів конвекції, цикло- та антициклогенезу для пунктів спостережень України. Розроблено технологію оцінки зміни атмосферних процесів відносно кліматичної норми. Оцінку можна проводити як біля земної поверхні, так і на стандартних ізобаричних поверхнях для всієї території України, регіонів та для окремих пунктів. Технологія дозволяє отримати вертикальні розрізи атмосфери та оцінити зміну нестійкості нижньої та середньої тропосфери і, відповідно, зміну інтенсивності конвекції.

Уточнено критерії інтенсивності конвекції для території України. Виявлено особливості розвитку конвекції при різних стихійних конвективних явищах погоди та встановлено необхідні умови для виникнення злив, граду, шквалу, смерчу в Україні. Ці дані дозволять уточнити методики прогнозу небезпечних та стихійних конвективних явищ погоди, збільшити точність прогнозів та зменшити долю невизначеності при прогнозуванні типу явища.

Очікувані зміни клімату є причиною загрози для безпеки України. У цих умовах дуже важлива самостійність в оцінках та висновках, отриманих на основі повної, об’єктивної та достовірної інформації про сучасні і можливі в майбутньому кліматичні зміни, про їх наслідки для України та інших країн. Протягом останнього десятиріччя у відділі активно проводяться дослідження зміни клімату, оцінка напрямку та значимості виявлених регіональних змін та їх впливу на стан природного середовища, економіку країни, здоров’я людини. Встановлено характер впливу зміни кліматичних умов на виробничо-господарську діяльність транспорту України. Виявлено, показники які є найбільш чутливими до змін клімату та. регіони де цей вплив проявляється найбільше. Проведено оцінку зміни повторюваності та інтенсивності екстремальних явищ погоди, рекреаційного потенціалу та медико-кліматичних умов для окремих регіонів країни та побудовано їх проекції до середини XXI ст за данними регіональних кліматичних моделей.

Проведено порівняльну характеристику прогностичних схем баричного поля провідних метеорологічних центрів та розроблено рекомендацій по їх використанню для прогнозування гідрометеорологічних умов на території України.

Розроблено та реалізовано методику автоматизованого прогнозу комфортних/дискомфортних умов погоди в Україні (теплового навантаження на організм людини, тепловідчуття та втрат тепла людиною, суворості погоди, задухи та ін.) на базі чисельної моделі WRFv2.2.1. Розрахунок здійснюється як для території України в цілому, що дозволяє виділити зони комфорту/дискомфорту та їх динаміку, так і для кожного пункту спостережень. Інформація надається у вигляді карт, графіків та таблиць

Створено програмний комплекс автоматизованої обробки метеорологічних даних станцій та постів з метою формування «Таблиць метеорологічних спостережень», та занесення їх до баз даних. Цей комплекс забезпечує можливість автоматизованої підготовки метеорологічних щомісячників та щорічників. Він включає засоби автоматизації введення та синтаксичного контролю даних метеорологічних станцій і постів та підготовки звітів (зведених документів на паперових та машинних носіях), що відповідають формам таблиць метеорологічних щомісячників та щорічників, а також їх архівування для довгострокового зберігання та відновлення при необхідності.

Створено автоматизовану інформаційно-довідкову систему (ІДС) „Стихійні метеорологічні явища в Україні”, технологію її підтримки та інформаційного наповнення. Інформаційно-довідкова система призначена для зберігання і комплексної обробки (критичний контроль, статистичні характеристики, просторово-часовий аналіз) багаторічних даних спостережень за небезпечними та стихійними метеорологічними явищами погоди та атмосферними процесами, що їх зумовлюють, в Україні та її регіонах. ІДС дозволяє отримати необхідну інформаційно-методичну основу для проектних розробок та їх експертизи з позиції адаптивного природокористування, оцінки приоритетності і можливої ефективності інвестицій, обґрунтування і планування господарської діяльності, попередження та запобігання надзвичайним ситуаціям. Ця система дозволяє провести комплексні дослідження стану атмосфери, умов формування небезпечних та стихійних явищ погоди, виявити їх регіональні особливості та тенденції розвитку, створити необхідну інформаційно-методичну основу для розробки методик їх прогнозу.

Інформаційно-довідкова система складається з двох частин – інформаційної та довідникової (рис.2). Бази даних інформаційної частини системи нараховують більше 120 000 випадків небезпечних та стихійних явищ погоди, які спостерігались в Україні з 1968 по 2010 рр., щоденні дані спостережень мережі аерологічного зондування України з 1973 по 2010 рр. (більше 160 000 радіозондів) та дані про стан атмосфери об’єктивного аналізу чисельної моделі ВНДГМІ СЦД (1992-2003рр.) та реаналізу Era-Interim Європейського центру середньотермінових прогнозів погоди (ECMWF) (1989-2010 рр.) у вузлах регулярної сітки. Створено технології автоматизованого розрахунку та візуалізації (інтерактивні карти, аерологічні діаграми) характеристик атмосфери і небезпечних та стихійних явищ погоди. Розроблено технологію автоматизованої підготовки режимно-довідкових матеріалів, зокрема «Оглядів погоди».

До довідникової частини ІДС розроблено та залучено електронний довідник „Стихійні метеорологічні явища в Україні» у якому систематизовано та узагальнено інформацію про метеорологічні явища, які є стихійними на території України, умови їх виникнення, просторово-часовий розподіл, динаміку повторюваності та особливості у регіонах і областях країни. Також до ІДС залучено електронний довідник «Погода і здоров’я» з якого користувач може дізнатись про метеочутливість та метеозалежність людського організму, їх особливості у людей різного віку, статі, при різних захворюваннях. У цьому розділі довідникової частини ІДС також наведено інформацію про вплив погоди та клімату на організм людини, методики за якими можна оцінити цей вплив. З довідника також можна дізнатись про те, як зміна клімату впливає на зміну комфортності погоди, умов проживання людини та її здоров’я, особливості цих змін в Україні. З «Оглядів погоди», які також входять до складу довідникової частини ІДС, можна ознайомитись з місячними та річними оглядами погоди та особливостями циркуляції в Україні, Європі та північній півкулі. Ця інформація дозволяє більш чітко і оперативно виявити процеси, які відбуваються в Україні та їх масштаб, що особливо важливо в період глобальної зміни клімату.

Рисунок 2 – Структура ІДС «Стихійні метеорологічні явища в Україні»