История и постановка задачи

Количество публикаций, связанных с разработкой методов ледовых прогнозов в Японском море, невелико. В основном эти работы включают выявление зависимостей для определения ледовых фаз по пунктам моря или ледовитостей для отдельных районов. В некоторых исследованиях затрагиваются вопросы прогноза кромки льда.

Одним из первых занявшихся анализом закономерностей формирования ледовых условий был И.А. Бенашвили, предложивший возможную методическую базу для построения прогностических разработок, и Я.А. Тютнев, рассмотревший некоторые крупномасштабные особенности термического режима и его влияние на сроки вскрытия и очищения от льда Японского моря, а также Г.А. Столярова, которой были созданы первые методики ледовых прогнозов для открытой части Татарского пролива. Прогнозировалась средняя за январь-март и максимальная ледовитость. Полученные прогностические зависимости основывались на учете предшествующей температуры воздуха и атмосферной циркуляции. Чуть позже Е.И. Алдошина разработала уравнения для прогноза положения кромки льда в весенние месяцы, которые в качестве предикторов включали температуру воздуха, осредненную за несколько месяцев, и коэффициенты разложения аномалий приземного барического поля по ортогональным полиномам Чебышева. В 1975 г. А.И. Каракаш предложил ряд общих положений, позволяющих найти единую основу для разработки метода сверхдолгосрочного прогноза ледовитости неарктических морей. Для Японского моря им получена зависимость для прогноза средней за январь-март ледовитости с заблаговременностью полгода и год от коэффициентов разложения аномалий приземного давления по естественным составляющим и температуры воды по ГМС Крильон. Предложены уравнения для перехода от средней ледовитости к ледовитости конкретных месяцев. Однако более интересны прогнозы не средней месячной за сезон, а декадной ледовитости. В связи с этим Г.А.Столяровой был выполнен ряд исследований для выявления комплекса влияющих на ледовые условия Японского моря, а в частности - Татарского пролива, факторов и разработки прогностических уравнений. Было рассмотрено влияние на ледовитость Татарского пролива следующих показателей атмосферной циркуляции: индексов Н.А.Белинского, коэффициентов разложения по полиномам Чебышева аномалий среднего месячного барического поля, а также температуры воздуха. Кроме этого, анализировались инерционные связи. Влияние перечисленных предикторов рассматривалось со сдвигом до шести месяцев. На основании проведенного анализа из совокупности предикторов отбиралось по три предиктора, имеющих максимальные коэффициенты корреляции с предиктантом, для ледовитости за каждый месяц или декаду. В результате была получена система уравнений для декадной и месячной ледовитости. Для прогноза средней месячной ледовитости установлена группа из пяти уравнений, позволяющая давать прогноз ледовитости с двух-трехмесячной заблаговременностью с декабря по март. Сравнительно высокие коэффициенты множественной корреляции (R=0,69-0,76) и обеспеченности (75%-87%)полученных уравнений свидетельствуют о прогностической значимости их. Проверка уравнений на независимом материале показала хорошую сходимость прогностических и фактических значений средней месячной ледовитости. Для прогноза декадной ледовитости предложено 11 уравнений с заблаговременностью от 2 до 18 декад. Прогнозировались значения ледовитости с первой декады января по первую декаду апреля. Исключением явилась первая декада февраля, для которой найти прогностическое уравнение, отвечающее всем требованиям, не удалось. Проверка уравнений на независимом материале дала удовлетворительные результаты. Кроме перечисленных методик, проводились отдельные попытки расчета полей сплоченности льда, сжатий и разряжений, декадных положений кромки льда (Алдошина, 1964, Плотников, 1984). Однако ограниченность данных, несовершенство используемых методик и т.д. не позволили довести результаты проведенных исследований до прогностических разработок. К основным недостаткам существующих методик можно отнести следующее. Все исследования преимущественно базировались на поисках локальных зависимостей между конкретными ледовыми и гидрометеорологическими параметрами, в то время как наиболее интересные результаты можно ожидать в анализе связей между полями гидрометеорологических величин, представленных в том или ином виде. Прогностические операторы строились в предположении стационарности исходных процессов. Для прогноза использовались статистически связанные параметры, что создавало неустойчивость полученных уравнений. Отсутствовала единая система отбора и учета факторов, влияющих на ледовые условия. Весьма ограничен ряд ледовых параметров, предсказываемых в рамках существующих исследований. Все это сильно понижает эффективность ледовых рекомендаций и диктует необходимость разработки и использования общего подхода к прогнозированию комплекса ледовых характеристик. В рамках физико-статистического метода принципиальные основы такого подхода в последнее время уже в основном реализованы и с успехом применяются при прогнозировании комплекса ледовых характеристик на дальневосточных морях, и в частности - на Японском море (Плотников, 1984-2000). В методологическом отношении методы прогнозов основываются на представлении о взаимодействии океана, ледяного покрова и атмосферы как единой системы со множеством прямых и обратных связей. При разработке методик прогноза принимались следующие гипотезы: - ледовые условия Японского моря предсказуемы; - между ледовыми условиями и крупномасштабными атмосферными и гидросферными процессами существуют долгопериодные асинхронные связи. При реализации разрабатываемого прогностического комплекса в первую очередь ставился ряд задач, диктуемых практической направленностью исследования: 1 - разработать метод фонового прогноза общего развития ледовых условий на море (прогноз среднемесячной ледовитости) с максимально возможной заблаговременностью (год и более); 2 - разработать модели прогноза, детализирующие процесс развития ледовых условий (прогноз декадной ледовитости) с заблаговременностью от одного месяца до года. 3 - разработать и реализовать модели прогноза распределения льда на акватории морей (прогноз декадных значений ледовитости, положения кромки льда, полей сплоченности, возраста, форм льда и т.д.) с заблаговременностью от одной до трех декад. В связи с комплексной постановкой задачи используемые методы для этих направлений несколько различаются.