Как метеорологи «предсказывают» погоду?

Российским метеорологам повезло. Каждый год 23 марта они отмечают сразу два профессиональных праздника: Всемирный день метеорологии и приуроченный к нему День работников гидрометеорологической службы России.

Российской погодой занимаются множество людей. В разбросанной по всей стране структуре Росгидромета — Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды — 8 департаментов, 25 управлений, 61 центр и 17 научно-исследовательских учреждений. И вся эта мощная система работает ради того, чтобы предсказать, будет утром светить солнышко или накрапывать дождик? О, это было бы замечательно!

На самом деле погодные прогнозы нужны не только тем, кто размышляет, взять с собой зонт или оставить в прихожей. Погода — важнейший социально-экономический фактор, от которого зависят не только наши доходы, но и жизни.

По словам начальника Ситуационного центра Росгидромета Юрия Варакина:

«Число катастрофических и опасных природных явлений, наносящих значительный ущерб экономике и населению России, за последние 10 лет увеличивается в среднем на 5−7% в год. В 2013 году, например, их было 455».

Тенденция не прекращается. Недавно руководитель федеральной службы Александр Фролов сообщил, что в прошедшем 2016 году зафиксировали 988 опасных явлений.

К счастью, российские метеорологи составляют достоверные прогнозы, которые позволяют подготовиться к капризам стихии. Такой вывод следует из того, что доверие граждан к прогнозам погоды растёт. По данным службы за три последних года оно увеличилось на 11%.

Точность метеорологических прогнозов достигает 90−94%. Это довольно высокий показатель, но такие прогнозы действуют не более 5 суток.

Можно составить прогноз и на более длительное время. Предельный срок прогнозирования 7−10 дней, однако точность в этом случае не превысит 70−80%. Почему?

Дело в том, что, как объясняет Ю. Варакин:

«Период активного существования крупных атмосферных вихрей для районов умеренных широт не превышает 6−8 суток, после чего наступает перестройка атмосферных процессов. Поэтому и долговременные прогнозы у нас делать так сложно».

Дополнительные сложности накладывает потепление. Примерно с середины 1970-х среднегодовая температура воздуха в стране повышается со скоростью 0,43 градуса за десять лет. Россия «теплеет» в 2,5 раза быстрее, чем планета в целом.

До появления искусственных спутников Земли синоптики в своих прогнозах и расчетах опирались исключительно на данные наблюдений наземных метеостанций. Их число ограничено, огромные участки земной поверхности оставались для метеорологов белыми пятнами.

Погодные карты рисовали от руки, отмечая на них холодные и теплые фронты, области высокого и низкого давления. Метеорологов традиционно ругали за низкую достоверность прогнозов, но все понимали, что они делают то, что могут.

С выводом на орбиту первых метеоспутников картина резко изменилась. Поток данных увеличился, синоптикам стала доступна жизненно важная информация, позволившая улучшить понимание и оценку погодных процессов.

Российская группировка гидрометеорологических космических аппаратов сегодня состоит из 6 спутников. Два комплекса «Электро-Л» «подвешены» на геостационарных орбитах на высоте почти 36 тысяч километров.

Каждый геостационарный спутник постоянно «видит» примерно 40% земной поверхности. Мы тоже можем видеть космическими глазами. Переданные «Электро-Л» снимки и видео облачности нередко показывают по телевизору.

Два полярно-орбитальных космических аппарата «Метеор-М» движутся вокруг планеты по солнечно-синхронным орбитам на высоте 830 км с периодом обращения 101 мин. Каждый из них проходит над любой точкой земной поверхности примерно в одно и то же местное солнечное время.

Полярно-орбитальные спутники — основной источник данных о погоде. Высота их орбиты позволяет анализировать вертикальные «срезы» атмосферы, контролируя влажность, силу ветра и температуру воздуха.

Высота орбиты космических аппаратов «Канопус-В» и «Ресурс-П» — около 500 км. На эти спутники возложены задачи мониторинга состояния окружающей среды и участков земной поверхности. Своевременные данные о пожарах, наводнениях, состоянии лесов, полей и водоёмов, выбросах вредных веществ и любых чрезвычайных ситуациях — дело их «рук».

Каким бы информативным не был поток данных из космоса, его обрабатывают на земле. Времена, когда метеорологи обсчитывали данные с помощью логарифмической линейки и наносили сведения на карту карандашом, канули в Лету.

Прогнозы рассчитывают, используя сложные математические модели, основанные на уравнениях гидродинамики и теплообмена. Основные формулы моделей известны уже лет сто. Но только используя мощные суперкомпьютеры, метеорологи научились обсчитывать данные с гарантированной точностью.

Судя по тому, что доверие россиян к метеорологическим прогнозам растёт, с суперкомпьютерами у Росгидромета все в порядке.

С праздником, мастера погоды!

И немного истории: