Долгосрочное прогнозирование погоды, очевидно, непростая задачка: хаотичность атмосферы, случайные процессы, проблемы предсказуемости… В случае с прогнозом на ближайшие несколько часов, казалось бы, все должно быть намного проще, но нет — схваченный утром второпях зонт весь день бесполезно болтается на руке. Рассказываем, откуда синоптики берут данные и почему возникают ошибки в краткосрочных и сверхкраткосрочных прогнозах погоды.
Точно оценить нынешнее состояние атмосферы невозможно
Для того, чтобы описать и оценить текущее настроение атмосферы, ученым нужно получить и обработать огромное количество данных. Источниками информации о погоде служат специальные метеорологические устройства и установки - и все они имеют свои преимущества и недостатки.
Период сверхкраткосрочного прогноза составляет до 12 часов, а краткосрочного — от 12 до 72 часов.
-
Метеостанции — это площадки, где метеорологи в режиме реального времени фиксируют основные параметры погоды: температуру, влажность, давление и другие. Проблема в том, что станции умеют собирать данные только вокруг себя и расположены достаточно далеко друг от друга. В итоге, между ближайшими метеостанциями нередко образуется «слепое пятно» погодных измерений.
-
Метеорадары — это специальные радиолокаторы для нахождения координат области осадков и определения их типа, направления и интенсивности. Примерно один раз в 10 минут радар делает трехмерный снимок атмосферы в радиусе до 250 километров от себя и докладывает обстановку метеорологам с точностью до микрорайона! Беда кроется в недостаточном количестве устройств. Например, большинство российских радаров расположено только на европейской части страны, а остальные территории остаются не покрытыми данными. Зоркость радаров тоже несовершенна — высотные постройки могут мешать делать снимки, а слишком низкие осадки могут и вовсе ускользнуть от внимания радара из-за кривизны планеты.
-
Метеорологические зонды — это автономные аэростаты. К контейнеру с термометром, датчиками влажности и атмосферного давления крепится гелиевый шар, который поднимает устройство на высоту до 40 километров. С помощью антенн собранные данные передаются ученым. После выполнения поставленной задачи на определенной высоте шар лопается, контейнер падает на землю и больше не используется. Кстати, весит такой самоотверженный малыш-метеозонд всего около 300 граммов. Минус в том, что устройство подразумевает ручной запуск, что осложняет сбор данных, например, в открытом море. Зонды поднимаются в небо только два раза в сутки и не дают информации о труднодоступных областях Земли.
-
Метеоспутники — настоящие гиганты сбора данных! Они находятся на орбите и докладывают метеорологическую обстановку планетарного масштаба — движение вулканического пепла и дыма от лесных пожаров, пылевые бури, области интенсивных осадков и даже границы океанических течений. Именно спутники сегодня основной способ сбора информации о погоде и климате. Однако и тут не все гладко: они наблюдают за «большими» атмосферными процессами, а заметить микроклиматические изменения малой области для них проблематично.
Несовершенства всех этих средств не позволяют метеорологам оценивать состояние атмосферы с абсолютной точностью. Поэтому уже на этапе измерений и сбора данных в прогноз могут закрадываться ошибки.
В мировой метеорологии практикуется наукастинг (от англ. now — «сейчас») — детализированное предсказание погоды на период от нескольких минут до двух часов. Такой прогноз, как и сверхкраткосрочный, чрезвычайно важен для работы аэропортов, космодромов, морских портов и навигации, а также при проведении крупных спортивных мероприятий.
Краткосрочное прогнозирование требует мощных компьютеров
А если точнее — суперкомпьютеров. Предсказание погоды на любой период подразумевает большое количество вычислений, однако прогнозы на короткую дистанцию требуют не только большой вычислительной мощности, но и высочайшей производительности компьютера. Обработкой гигантских объемов данных занимаются суперкомпьютеры. Например, на службе у британских метеорологов — могучий Cray XC40 с производительностью в 7 петафлопс (это примерно семь тысяч триллионов операций в секунду!). Для сравнения — главный помощник российских метеорологов отстает от коллеги из Великобритании и обладает мощностью в 1,2 петафлопса.
Среднесрочный прогноз может составляться до 4 раз в сутки, а наукастинг — это сложный непрерывный процесс, требующий от компьютера быстроты реакции. Иногда время становится решающим фактором в сверхкраткосрочном прогнозировании. Если вычисления занимают больше 20 минут, они становятся непригодными для применения — данные быстро утрачивают актуальность.
Первый в мире прогноз погоды
Первый в истории человечества печатный прогноз погоды появился 1 августа 1861 года на страницах английской газеты Times. Его автором стал адмирал британского флота Роберт Фицрой. Он знал, что штормы и бури могут стоить морякам жизни, и хотел помочь им избежать несчастья. Через несколько лет после начала публикаций прогнозов на Фицроя обрушился шквал критики — люди хотели более точного предсказания погоды. По одной из версий, адмирал не выдержал давления и принял решение добровольно уйти из жизни.
В краткосрочном прогнозе учитываются не все погодные параметры
Как уже говорилось выше, время — главный враг наукастинга. По этой причине зачастую в прогноз берут не все погодные параметры, а лишь некоторые.
Основные параметры текущих метеоусловий это температура воздуха, атмосферное давление, влажность, скорость и направление ветра, осадки, их тип и количество.
В краткосрочных и сверхкраткосрочных прогнозах может учитываться один или два параметра. Например, порывы ветра и осадки или атмосферное давление и температура воздуха.
Несмотря на то, что средняя точность краткосрочных прогнозов свыше 95%, даже в предсказание такого близкого будущего может закрасться ошибка. Есть более надежный способ прогноза погоды: если ваш питомец спит, свернувшись клубком — ждите заморозков. Так что перед выходом из дома не забудьте посоветоваться с вашей пушистой метеослужбой!
