Прогноз погоды: возможности и ограничения

Атмосфера и океан – системы с бесконечным числом степеней свободы и, соответственно, фазовых состояний. Управляющие эволюцией атмосферных течений базовые механизмы описываются уравнениями гидротермодинамики, однако из-за специфики задачи прогноза погоды приходится также учитывать множество других дополнительных механизмов. Ограничители переходов между состояниями системы – законы термодинамики, законы сохранения основных физических величин (энергии, массы и т.д.).

Города и предприятия (а также другие особенности подстилающей поверхности атмосферы) вносят свою лепту в формирование различного рода микроклиматических особенностей на фоне естественной климатической географии. Обычно влияние города ощущается лишь на небольшом удалении от него и для, скажем, края в целом оно практически неощутимо. Для того, чтобы техногенное влияние прослеживалось на больших территориях, его воздействие должно быть достаточно массированным. Так, например, на фоне глобального потепления для обширных районов на востоке Китая характерна тенденция к похолоданию. Причина имеет техногенный характер и связана с выбросами промышленных аэрозолей, уменьшающих количество приходящей солнечной радиации.

Микроклиматические особенности формируются и под влиянием естественных факторов, таких как особенности рельефа и близость моря – и то, и другое для Владивостока весьма существенно.

Точность прогноза не всегда показательна как характеристика успешности прогноза. Оценки точности следует соотносить с характерной изменчивостью метеорологических полей в том или ином регионе. Есть регионы с очень малой межсуточной изменчивостью характеристик погоды. В некоторых местах, например, прогнозы температуры людей особо не интересуют, потому что ото дня ко дню она меняется мало. Есть места, где деревья наклоняются в одну сторону, потому что в эту же сторону триста с лишним дней в году дует ветер. Или дождь одинаково моросит изо дня в день. Там с прогнозом проще, потому что всегда в погоде имеем практически одно и то же.

Для Москвы абсолютная ошибка «официального» прогноза приземной температуры на 1-2 суток обычно не превышает 1.5 градусов. Думаю, что, скажем, для Нью-Йорка соответствующая ошибка будет на несколько десятых градуса меньше. Почему? Потому что стоящие за прогнозом ресурсы имеют значение.

Пути повышения точности гидрометеорологических прогнозов:
• Развитие наземной и космической наблюдательных систем;
• Проведение научных исследований для создания новых прогностических методов,
моделей и технологий;
• Применение суперкомпьютеров максимальной производительности;
• Наращивание кадрового потенциала.

Возможно ли прогнозировать погоду на 1-2 недели? Прогнозы по городам мира на неделю мы помещаем на сайте Гидрометцентра России http://meteoinfo.ru. На 2 недели вперед прогноз с детализацией по дням уже малоинформативен. Тут нужна более обобщенная форма представления информации (например, с осреднением по пентадам) и вероятностная формулировка прогноза. В Интернете можно встретить прогнозы с посуточной детализацией и на месяц вперед – всерьез полагаться на них не рекомендую.

- Динамика погоды/ Под ред. С.Манабе, 1988, Ленинград, Гидрометеоиздат

- А.И.Угрюмов: По сведениям Гидрометцентра, 1994, Санкт-Петербург, Гидрометеоиздат

К сожалению Гидрометеоиздат в настоящее время не работает, поэтому с литературой в данной области есть определенные сложности.

Климат за последние десятилетия стал теплее. Во многих регионах земного шара это сопровождалось изменениями в повторяемости и интенсивности в различного рода экстремальных гидрометеорологических явлений.

Согласно историческим данным метеорологических наблюдений в целом по земному шару, по крайней мере в умеренных широтах, в последние десятки лет преобладали тенденции перехода к более влажному климату. Зимы стали более серыми и не такими холодными как прежде. «Мороз и солнце – день чудесный» - теперь все чаще это не про нас. Благодаря потеплению ускоряется так называемый гидрологический цикл в атмосфере - влага начинает испаряться быстрее, процессы облако- и осадкообразования происходят активнее. В проявлении этих процессов существуют значительные региональные вариации – в некоторых районах эта тенденция выражена сильнее, а в некоторых практически не видна.

Образование облаков начинается с остывания частиц влажного воздуха. Если воздух достаточно влажен и остывание его достаточно сильно, то в нем начинаются процессы конденсации. Воздушные массы могут остывать при их подъеме или при контакте с холодной земной поверхностью. В зависимости от активности перемешивания воздуха подъем воздушных частиц может быть постепенным или, наоборот, достаточно быстрым. Для каждого из этих случаев характерны определенные формы облаков.

Общие закономерности:

- Увеличение облачности ассоциируется с восходящими потоками (это характерно для атмосферных циклонов).
- Уменьшение облачности характерно для областей нисходящих атмосферных потоков (как в антициклонах).

Сложный рельеф и неоднородная поверхность могут наложить свой отпечаток на пространственное распределение облачности. Так, близость к источникам влаги и поднятия рельефа в направлении преобладающих воздушних потоков могут способствовать увеличению облачности.

Важен также характер подстилающей поверхности (лес, поле, городская застройка, водная поверхность и т.д.), однако действие этих особенностей может проявляться достаточно тонко и по-разному в разные сезоны и в разное время суток.

В целом Ленинградская область достаточно однородна (прямо скажем, не Кавказ), поэтому в основном распределение облачности в области определяется текущей структурой крупномасштабных атмосферных процессов. Найти в этих условиях место, где облачность в среднем чуть меньше чем в окрестностях, очень сложно.

Прогноз погоды – комплексная практическая задача. Основной прогностический инструмент – модели атмосферной циркуляции. Адекватное представление турбулентности в прогностических моделях очень важно для успешного прогноза, но важны и многие другие вещи (радиационно-облачные взаимодействия, преобразования влаги, процессы на подстилающей поверхности атмосферы, атмосферная химия и т.д.). Для нас турбулентность – это часть сложного комплекса физических процессов в атмосфере. Моделирование же турбулентности самой по себе – это не совсем к нам.

Думаю, что возможности магнитогидродинамических и других аналоговых методов в области практических прогнозов весьма ограничены. Это связано со сложностью нашего объекта – атмосферы. Одного улавливания каких-то общих черт недостаточно. Для реальной атмосферы важны детали. Учет множества «мелочей» постепенно рождает новое качество прогноза.

Погодных сайтов сегодня, действительно, много. И далеко не всегда степень «раскрученности» сайта напрямую связана с уровнем качества представленных на нем прогнозов, т.к. продвижение сайтов в Интернете – это отдельные искусство и «техника».

Если вы собираетесь, скажем, отправиться в Канаду – то советую смотреть прогнозы канадской гидрометслужбы, если едете в Японию – смотрите сайт метеослужбы Японии и т.д. Для территории России лучше ориентироваться на прогностические данные Росгидромета. И вовсе не из патриотических, а из вполне практических соображений. Прогнозы национальных гидрометслужб по их территориям ответственности имеют, как правило, более высокое качество, чем чьи-либо другие прогнозы.

Причин тому несколько.
Во-первых, это доступный прогнозистам объем данных текущих гидрометеорологических наблюдений. В международный обмен идет лишь часть данных наблюдательной сети Росгидромета. Большая же часть этой информации используется только внутри страны. Это важный момент, т.к. для расчета прогноза на сегодня-завтра надо по возможности точно знать текущее фактическое состояние атмосферы в «регионе интереса».

Во-вторых, существует множество локальных, специфических для данной области физико-географических особенностей, влияющих на погодные условия (например рельеф и характер земной поверхности, крупные города, водные объекты). При составлении прогнозов по «своей» территории специалисты учитывают учитывают специфику своего региона и местные особенности, трансформирующие погоду. Стоит добавить, что между метеорологами разных стран налажен обмен данными не только наблюдений, но и численных прогнозов погоды, поэтому российским прогнозистам доступен значительный объем прогностической информации зарубежных метеорологических центров.

Поэтому если вас интересует, скажем, прогноз на завтра, то стоит посмотреть прежде всего сайт своего регионального управления гидрометслужбы. Если нужен прогноз на срок порядка недели – загляните на сайт Гидрометцентра России http://meteoinfo.ru. За пределами этих сроков область более-менее уверенного прогноза по дням кончается. Это не значит, что дальше прогноз вообще невозможен. Нет, просто более долгосрочные прогнозы составляются в других терминах и требования к ним другие. Как при покупке лекарств рекомендуется обращать внимание на наличие надписи «Одобрено Минздравом», так и в прогнозах погоды имеет смысл пользоваться результатами сертифицированных Росгидрометом методов.

Про приметы – смотрите ниже.

Народными приметами при составлении прогнозов мы не пользуемся. Но для поднятия настроения они хороши. «Если в лесу много щавеля – зима будет холодной», «Зайцы близко подходят к дому и часто заглядывают в сад – к суровой зиме», «Холодный май – хороший урожай», «Если солнце село в тучу – жди, моряк, получишь бучу» и т.д. - в основном это своего рода фольклор, хотя в некоторых приметах можно найти здравое зерно и судить по ним об изменениях погоды в ближайшие часы. Некоторые приметы «работают» только в конкретной местности. В основе многих примет лежат поспешные обобщения - надо понимать, что жизнь человеческая коротка в климатических масштабах. Да и климат меняется...

Будет ли в Твери гроза 13 июля? К чему так далеко ходить? – даже прогноз на завтрашний день в некоторых ситуациях вызывает сомнения.. А в некоторых ситуациях погода бывает, наоборот, более «простой» и эволюция ее просматривается на несколько суток вперед достаточно уверенно. Более-менее информативные прогнозы с детализацией по дням сегодня возможны на сроки до примерно 5-7 дней.