Яков Гольник
Записки метеоролога
Использование информации ИСЗ для анализа ледовой обстановки
Почти одновременно с использованием информации метеорологических ИСЗ для прогноза погоды она стала использоваться для анализа ледовой обстановки в Белом море в целях ледокольной проводки морских судов.
Первые отечественные спутники системы «Метеор» работали в телевизионном режиме (ТВ), поэтому их информация имела ограниченные возможности для использования при анализе ледовой обстановки: только в светлое время суток и при отсутствии облаков. С удлинением в середине 70-х годов сроков ледовой навигации в Белом море до круглогодичной, начиная с середины февраля, спутниковая ТВ информация стала использоваться для уточнения рекомендованных курсов плавания судов сначала в Белом море, а затем для осуществления операции
«Ледовый причал» по сверхранней доставке грузов для геологов и на юго-востоке Баренцева моря.
Инициатором этого дела в Северном УГМС был его начальник Б.П. Химич, а успешно осуществил В.С. Зотин, руководитель группы морских гидрологических прогнозов АБП. В. Зотин стал подсчитывать ЭЭ от рекомендованных курсов плавания судов во льдах Белого моря по сравнению со стандартным маршрутом плавания.
Возможности для использования спутниковой ледовой информации в целях проводки судов возросли с появлением информации с американской системы НОАА, работающей как в ТВ режиме, так и в инфракрасном (ИК) спектре, в тёмное время суток, и отечественного спутника «Океан».
Эта информация в течение многих лет использовалась как дополнительная к данным, полученным в результате ледовой авиаразведки морей.
Спутниковая метеоинформация, наряду с метеорологической радиолокационной информацией, численной (математической) информацией метеорологических полей, рассчитанной на супер-ЭВМ огромного быстродействия (миллиарды и триллионы операций в секунду) и другими видами информации, внесла огромный вклад в повышение качества прогнозов погоды и обслуживания .
Перспективы развития космической метеоинформации в Арктике
В 2010 году в Архангельске был открыт Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова. В самом его названии сразу же было заявлено о расширении его участия в делах Арктики, где в настоящее время глобальное потепление климата проявляется в наибольшей степени, и которое заключается в реализации стратегии РФ по существенному расширению судоходства по трассе Северного морского пути, по освоению и сохранению природных ресурсов Арктики и созданию связанной с ними инфраструктуры.
Первым шагом в этом направлении была реализация с 2011 года, в рамках совместной САФУ и Росгидромета РФ научно-исследовательской и образовательной программы, крупного проекта, получившего название «Арктический плавучий университет». Этот проект осуществляется на базе научно-исследовательского судна Северного УГМС «Профессор Молчанов», на котором в программе экспедиций по Белому и Баренцеву морям предусматривается университетское обучение студентов и подготовка молодых специалистов исследователей САФУ для работы в полярных широтах России. Этот проект успешно работает уже в течение последующих лет.
Оценка применения космических технологий в делах Арктики
Поиск направлений в исследовательской и в образовательной деятельности продолжался, и он привёл к идее разобраться в современном состоянии, опыте, недостатках применения и возможностях их устранения, а также перспективах развития космических систем в интересах арктических территорий и акваторий.
Эта идея позволила выйти на новый, более масштабный проект – проведение всероссийской с международным участием конференции «Применение космических технологий для развития арктических регионов», которая состоялась 17–19 сентября 2013 года в Архангельске, в САФУ имени М.В. Ломоносова.
Конференция была организована в соответствии с решением Морской коллегии Правительства РФ от 28.09.2012 Росгидрометом, САФУ им. М.В. Ломоносова, Роскосмосом, Русским географическим обществом и другими заинтересованными организациями. Перед конференцией ставилась конкретная задача – дать оценку эффективности использования методов и технологий спутниковых данных для научных и прикладных задач в интересах социально-экономического развития арктических территорий, в том числе в области гидрометобеспечения безопасности судоходства, полётов авиации, освоения природных ресурсов, включая и шельфовую зону, природоохранных и других задач.
Конференция вызвала широкий интерес, она собрала более 400 участников – учёных и специалистов от 100 организаций из 24 регионов России и 7 иностранных государств.
На двух пленарных заседаниях и при работе шести секций было сделано более 200 докладов по следующим направлениям деятельности: спутниковые методы и технологии оперативной метеорологии и климатологии; использование космических технологий при решении задач экологии, природои недропользования, водохозяйственного комплекса, включая мониторинг наводнений; перспективы создания и развития космических систем наблюдений арктических регионов.
Подводя итоги конференции, В.Г. Блинов, начальник управления научных программ Росгидромета, сказал, что конференция была посвящена одной из актуальных задач, связанных с использованием космической информации по арктической зоне России.
«Это очень важно, потому что затраты на создание средств дистанционного зондирования Земли из космоса очень высоки, а государство вкладывает деньги для их максимально эффективного использования».
Это на конференции было показано очень ярко, в частности, на примере метеорологии, где она находит широкое применение:
«Она даёт мгновенную информацию состояния подстилающей поверхности и атмосферы на ограниченных арктических территориях и может усваиваться в оперативных схемах оценки и прогноза».
Второе направление использования – это стихийные явления и чрезвычайные ситуации природного и техногенного происхождения, которые могут происходить в регионе. В первую очередь, это обнаружение возможных аварий в местах добычи, транспортировки и распространения нефтяного загрязнения.
Ещё одно важное направление – в арктической зоне происходит изменение климата и она сама влияет на это изменение в других районах, благодаря запасу льдов и снега. Космическая информация позволяет накапливать климатические данные, которые находят применение как в работах по оценке текущего состояния климата, так и в моделях расчёта по будущим сценариям. Космическая информация применяется при реализации ряда других задач: в навигации, судовождении, связи – примеров такого эффективного применения средств космической техники достаточно много, они были представлены на конференции.
Перспективы создания отечественного космического комплекса для Арктики
В докладах участников обсуждались вопросы создания и развития отечественных космических комплексов дистанционного зондирования Земли, а также наземных систем приёма, обработки, архивации и распространения спутниковых данных; вопросы применения космических технологий для решения задач гидрометеорологии, климатологии, экологии, природои недропользования, мониторинга опасных явлений и чрезвычайных ситуаций в интересах арктических регионов.
Большинство исследований и оперативная работа базировались на зарубежной (американской) спутниковой информации. В то же время разработка отечественной группировки спутникового дистанционного зондирования Земли метеорологического назначения развивается с отставанием от сроков.
Особенно ощущается дефицит спутниковых радиолокационных систем. Несмотря на успешный запуск космических аппаратов «Канопус-В» и «Ресурс-П», в России отсутствует система оперативного спутникового мониторинга высокого пространственного разрешения, способная в условиях ЧС обеспечить съёмку одной и той же территории с заданной периодичностью и независимо от освещённости и облачности.
В настоящее время в России впервые в мире создаётся космическая система «Арктика», предназначенная для оперативного получения в квазинепрерывном режиме (недостижимом для низкоорбитальных спутников) гидрометеорологических данных по полярному региону Земли (выше 60 градусов северной широты), недоступному для наблюдений с геостационарных орбит.
Создание КС «Арктика» позволит существенно повысить уровень информационного обеспечения анализа и прогноза погоды, безопасности полётов авиации, навигации по Севморпути, контроля ЧС. Вместе с тем было отмечено, что работа по её созданию выполняется крайне медленно.
Участник конференции академик Российской академии космонавтики имени К.Э. Циолковского В.Н. Дядюченко, отвечая на вопрос:
«Что нужно сделать, чтобы космические технологии использовались более эффективно?» – в своём ответе сказал, что существуют две проблемы: одна из них заключается в том, что
«у нас практически нет национальной космической группировки, из-за чего мы вынуждены учить сотрудников зарубежным спутниковым технологиям. Нам необходимо наладить производство метеорологических спутников. Для этого есть решение правительства, которое закрепляет конфигурацию спутников: это четыре полярно-орбитальных и три геостационарных спутников, это создание системы «Арктика» на высокоэллиптической орбите для гидрометеорологического и климатологического освещения северных территорий, это пять геофизических спутников».
Вторая проблема. В советское время Госкомгидромет
был заказчиком метеорологических спутников в течение 20 лет.
Тогда было запущено около 50 спутников. В 1993 году законом о космической деятельности на Роскосмос был возложен госзаказ метеорологических спутников.
За эти 20 лет было запущено четыре спутника.
«Сравните: 20 лет – 50 спутников, 20 лет – 4 спутника! Метеорологический спутник – самый востребованный, 60% всех запусков в мире спутников – это спутники метеорологические».
По его мнению,
«основной причиной того, что мы никак не можем выполнить федеральную космическую программу по созданию национальной космической группировки является неэффективность системы, когда сам исполнитель заказывает себе спутники, а потом ещё и является их оператором. Есть предпосылки того, что мы преодолеем эти трудности».
Глава двадцать шестая
Издержки научно-технического прогресса -метеоинформация от АРМСов
В начале 70-х годов в Северном управлении гидрометслужбы (СУГМС, Архангельск) была предпринята попытка создания сети необслуживаемых автоматических радиотехнических метеорологических станций (АРМС), которых за короткое время, в течение несколько лет было установлено 12 и планировалось довести до 18. В первоначальный же план автоматизации были заложены обслуживаемые унифицированные автоматизированные телеметрические гидрометстанции (УАТГМС), такие же, что были установлены ранее в Белорусском УГМС. Предполагалось их установить на гидрометстанциях (ГМС), информацию в СУГМС передавать по арендованным телефонным каналам связи с тем, чтобы в будущем, в случае успешного эксперимента, заменить обслуживаемые техниками-наблюдателями ГМС на автоматизированные станции.
Однако Северному УГМС эти станции не дали. Взамен их были рекомендованы необслуживаемые АРМСы, предназначенные для установки в Арктике и других мало освещённых метеоданными труднодоступных районах.
Таких районов на территории действия Северного УГМС, а это большая часть Европейского Севера России, было больше, чем достаточно: Большеземельская тундра, Северный, Приполярный и Полярный Урал и другие. К тому же в Северном УГМС работал радиометеоцентр, предназначенный для сбора метеоинформации по радиосвязи с труднодоступных станций (ТДС), который мог также по расписанию их выхода на связь одновременно осуществлять приём метеоинформации и с АРМСов.
Прежде чем устанавливать АРМСы в труднодоступных местах, одну из станций развернули во дворе монтажно-ремонтной группы (МРГ) в г. Архангельске для ознакомления технического состава МРГ с её эксплуатацией и проверки надёжности узлов, агрегатов и датчиков станции. Проверка работы станции в МРГ показала, что она может работать только в условиях постоянного технического обслуживания, так как надёжность её узлов, агрегатов и датчиков желает много лучшего.
В связи с этим встал вопрос о том целесообразно ли устанавливать АРМСы согласно техническим требованиям в труднодоступных районах. При обсуждении этого вопроса на совещании у начальника управления, мною было предложено устанавливать АРМСы в удалённых неклассифицированных аэропортах, куда, в случае выхода их из строя, техническому составу для ремонта станции можно попасть рейсовым самолётом, что на порядок дешевле, чем заказывать вертолёт.
Но наше предложение не прошло и были утверждены места для установки АРМСов в строгом соответствии с техническими условиями. Установка АРМСов была утверждена ГУГМС планом оперативно-производственной деятельности СУГМС, который был на контроле в Техническом управлении ТУ ГУГМС и которое время от времени интересовалось ходом работ по установке АРМСов. И если намечалось отставание от плана, подгоняло СУГМС.
Установка каждой станции была связана с большими затратами денежных средств, главным образом из-за аренды вертолётов и, кроме того, сопровождалось большими трудностями. Один из АРМСов был установлен в междуречье Мезени и Печоры, по карте это была наивысшая точка в этом водоразделе. По этому признаку и выбрали это место для установки АРМСа, в предположении того, что здесь должен быть благоприятный для работы ветроагрегата ветровой режим.
Когда прибыли на место, оказалось, что здесь кругом вековая тайга с высокими елями. Пришлось вырубать лес и расчищать площадку для установки станции. Но и после этого затенённость ветроагрегата от ветра осталась, что отрицательно сказалось как на работе ветроагрегата, так и на поступлении метеоинформации от АРМСа. Однако не только эта причина влияла на электроснабжение станции, вообще-то и сами ветроагрегаты оказались весьма ненадёжными. Из-за постоянных перебоев с электроэнергией часы, установленные на АРМСе, постоянно уходили в ту или другую сторону, что приводило к несовпадению с установленным временем выхода на связь с Архангельским РМЦ и к не поступлению метеоинформации.
Для улучшения электроснабжения АРМСов было решено заменить ветроагрегат станции на более надёжный атомный бета-источник питания. Это был очень дорогостоящий источник питания. Стоимость его составляла 30 тыс. тех советских рублей, которые имели цену 90 коп. за 1 доллар, да и доллар тот был раза в два дороже современного. К тому же этот источник завозился на место установки на вертолёте, где в целях радиационной безопасности закапывался в грунт. Несмотря на большие затраты, несколько таких бета-источников питания было установлено.
Как уже отмечалось, большая часть АРМСов была установлена в Большеземельской тундре и в горах Урала, и затраты на установку и плановый ремонт станций были очень большими. Исходя из этого планировались расходы. Однако для того, чтобы станции работали им требовался ремонт по нескольку раз в году, на что, естественно, средств не хватало. Это отрицательно сказывалось на поступлении метеоинформации.
Каждый день утром на диспетчерском совещании начальник Центра связи И.И. Пребышевский докладывал о поступлении информации от АРМСов. Не было случая, чтобы поступало хотя бы 50% плановой информации, обычно не более 30–40%.
Причём это была неполная, ограниченная метеоинформация, состоящая из температуры и одного параметра ветра. Остальные датчики выходили из строя и не работали. Не было в сводках сведений о явлениях погоды, осадках, влажности воздуха и др. Поступающая информация наносилась на кольцевые карты погоды и должна была пополняться этими данными из малоосвещённых районов. Но практически это сделать не удалось, так как даже нанесённые на карты данные были искажены и часто заводили синоптиков в заблуждение. Несмотря на огромные усилия работников управления: технарей, связистов, руководства отдача от АРМСов была невелика. Всё больше и больше все разочаровывались в их работе и вообще в возможностях этих станций.
Между тем в эти же годы в центральном молодёжном общественно-политическом журнале «Смена» появилась большая статья журналиста и писателя Виктора Конецкого, в которой он произнёс хвалебную оду и пропел «осанну» АРМСам, установленным в Приморском УГМС на Дальнем Востоке. В этой статье всё так было хорошо и сильно отличалось от работы АРМСов, установленных в нашем управлении, ровно на 180 градусов наоборот.
Те, кто хорошо знал работу этих станций, естественно, не поверили написанному Конецким. На наш взгляд, статья Конецкого могла быть вызвана двумя причинами. Одна из них, что АРМСы разместили в доступных для технарей местах, о чём в статье не сообщалось, и, вторая, если оценивать статью и автора с современных позиций, то статья могла быть и заказной, по-видимому, кем-то из разработчиков, изготовителей или заказчиков этой неудачной станции, которые хотели как-то оправдаться.
Надо сказать, что после всех описанных мытарств с эксплуатацией АРМСов, у ГУГМС хватило мужества разрешить Северному УГМС списать эти станции в конце 70-х годов. Все вздохнули с облегчением.
Так неудачно закончилась одна из попыток установить в 70-х годах прошлого столетия в Арктике и других труднодоступных районах автоматы погоды.
Глава двадцать седьмая
Исследование сложных для авиации метеорологических условий на Европейском Севере
Предпосылки для начала исследований
Прежде чем приступить к изложению этого вопроса, остановимся на обстановке, предшествующей его возникновению.
Еще в начале 70-х годов, столкнувшись с массой весьма перспективных нерешённых проблем, мы: Б.П. Химич, директор АрхГМО З.И. Мокроусова и автор этих строк, – не имея возможности для обсуждения их в рабочее время, собирались после работы в кабинете начальника управления Б.П. Химича для их обсуждения в спокойной, непринуждённой обстановке.
В этих обсуждениях мы часто склонялись к тому, что для решения некоторых из возникших проблем требуется их научное осмысление, что нужно поступить в аспирантуру, подыскать научного руководителя, вместе с ним определиться с темой диссертации и разрабатывать её согласно намеченному плану. Толчок к переходу от замысла в плоскость реализации был дан после одного случая.
В феврале 1973 года я принял участие в совещании ГУГМС (г. Москва) по вопросам гидрометеорологического обслуживания народного хозяйства. На одном из заседаний группа коллег из дальневосточных УГМС обратилась к ведущему совещания – начальнику Управления гидрометобеспечения народного хозяйства (УГМО) С.К. Черкавскому с просьбой встретиться с руководством ГУГМС.
Такая встреча состоялась на следующий день с зам. начальника ГУГМС Е.И. Толстиковым, Героем Советского Союза, получившим это звание за руководство дрейфующей станцией «Северный полюс-3» (СП-3).
Вопрос, с которым дальневосточники обратились к Толстикову, заключался в следующем:
– Почему недавно так незначительно повышена зарплата специалистам гидрометслужбы? Почему она ниже, чем у специалистов на транспорте, к группе которых по оплате труда относится гидрометслужба? Нельзя ли обратиться в правительство с просьбой о повышении зарплаты?
Е.И. Толстиков ответил, что обращение в правительство исключено, так как повышение зарплаты производится совместным постановлением ЦК КПСС, Совета министров и ВЦСПС одновременно по всем отраслям народного хозяйства, и нет никаких оснований для выделения гидрометслужбы. Реально же добиваться повышения зарплаты для специалистов – это защита диссертаций, для чего в службе имеются все условия, материалов для этого столько, что мы порой ходим по ним. К тому же руководство ГУГМС добилось распространения на специалистов управлений гидрометслужбы постановления правительства о льготах по зарплате в случае защиты специалистами кандидатской или докторской диссертации. Прибавка к зарплате в этом случае могла быть в два с лишним раза для инженеров и руководителей производственных подразделений.
По возвращении из Москвы я проинформировал об этом Б.П. Химича и З.И. Мокроусову. Эта информация в определённой степени стимулировала наши намерения.
Начали сдавать экзамены кандидатского минимума. Б.П. Химич сдал иностранный, а мы с З.И. Мокроусовой приступили к занятиям по философии в Доме политпросвещения. Б.П. Химич начал работать над проблемой проходимости танкеров со сжиженным газом в период ледовой навигации в Чешской губе Баренцева моря, где до этого он совместно с океанологами М.А. Кривоноговым и В.С. Зотиным занимался анализом данных ледовой разведки для обоснования выбора места в связи с предполагаемым строительством портопункта и завода по сжижению газа на побережье Баренцева моря, в результате чего определено ряд мест на побережье Чешской губы. Это было время, получившее название «разрядка» международной напряжённости между СССР и США во время президентства Р. Никсона, о чём уже писалось выше.
В ААНИИ Б.П. Химич договорился о соискательстве диссертации и о научном руководителе, с которым стали продумывать вопрос о выборе темы исследования, так как проект с США не состоялся. Вскоре Б.П. Химич перевёлся на работу в Москву.
Мы с З.И. Мокроусовой сдали экзамены по философии. Но З.И. Мокроусова не спешила с выбором темы исследования.
Вскоре она возглавила новое направление в деятельности Северного УГМС – мониторинг загрязнения природной среды, сначала в составе Архангельской ГМО, а в последующем с развитием этих работ была назначена зам. начальника Северного УГМС и основала в составе управления Центр по мониторингу загрязнения природной среды (ЦМС) на базе химической лаборатории Архангельской ГМО и Государственную инспекцию по контролю загрязнения атмосферного воздуха.
Много сделала для организации изучения загрязнения в различных природных средах, но лично исследований не выполняла. Впоследствии переехала в Москву и проработала много лет ведущим специалистом по выбранному направлению в Госкомитете по гидрометеорологии.
