У моря погоды

Ежедневные метеорологические сводки в России делают уже 150 лет.

Попытки предсказать погоду делались с древности. Есть много народных примет о скором дожде, засухе, ненастье, жарком лете или ранней весне. Мы привыкли относиться к ним скептически, но наблюдение, метод, на котором основывается любая примета, до сих пор используется в метеорологии, науки о погоде.

Погода, говоря по-простому – это состояние атмосферы. Ученые описывают атмосферу как сжимающуюся жидкость и прогнозируют ее состояние на основе законов гидродинамики. Например, чтобы сказать, будет ли в определенный день в определенном месте снег или шквальный ветер, используются сложные уравнения, которые учитывают движение и состояние газов в атмосфере, перенос влажности, сохранение массы.

Исходные данные в уравнениях — измеренные в данный момент погодные параметры. Самые основные из них — температура, атмосферное давление, влажность, скорость и направление ветра, осадки и их количество. Точность прогноза сильно зависит от точности и широты наблюдения. Для достоверности результатов мониторинг должен быть постоянным и включать много параметров на разных высотах.

В России систематические наблюдения за погодой начались триста лет назад, весной 1722 года, по указу Петра Первого. Специально для этого в 1724 году в Санкт-Петербурге создали первую метеорологическую станцию. Еще через год наблюдениями занялась Академия наук, используя барометр и термометр. Через сто лет в стране работало уже 50 метеорологических станций, довольно много для того времени, а данные с них отправлялись в столицу по телеграфу.

Полтора века назад, 13 января 1872 года, начали выпускать ежедневные метеорологические бюллетени. Именно эту дату считают днем рождения российской службы погоды. Бюллетени составляли специалисты Главной Геофизической Обсерватории Санкт-Петербурга, собирая информацию с русских и зарубежных метеостанций.

Сейчас, в XXI веке, по всей планете ежечасно собираются миллиарды метеорологических данных. В распоряжении синоптиков не только термометр и барометр, но и метеозонды, океанские буи и метеорологические спутники. Охватить даже малую часть получаемых данных не способен ни один человек, поэтому расчеты делают сверхмощные компьютеры в центрах обработки метеорологической информации.

Можно ли сделать точный расчет?

Казалось бы, в век спутников и цифровых технологий прогнозы погоды должны быть абсолютно точными, но люди не перестают ругать синоптиков. Почему так происходит и как сегодня измеряется погода?

Спутник, высшая точка наблюдения за погодой, дает только часть информации. Например, температуру он определяет не очень точно. Зато хорошо фотографирует облака, что помогает установить направлении и силу ветра. Также с его помощью можно составить вертикальный профиль температуры (от самых низких слоев атмосферы до самых высоких) и влажности воздуха. Российский спутник «Электро-Л №2» постоянно находится в одной точке над Землей и каждые полчаса делает снимки всего восточного полушария планеты.

Ниже спутников находятся метеозонды. Они измеряют параметры атмосферы непосредственно в ее «толще». Во всем мире действует около 870 станций метеорологического зондирования, из них 115 – в России.

Непосредственно на суше погоду фиксируют метеостанции разного уровня сложности. Данные, собираемые ими, едва ли не самые важные для определения погоды. В Китае действует более 53 тысяч метеостанций. А в России — менее двух тысяч. Среднее расстояние между метеостанциями в европейской части нашей страны— 150 километров, в Сибири ― 300 километров, а на арктическом побережье — еще больше. Но чтобы составлять прогноз без ошибок, информация должна была непрерывна во времени и пространстве. Например, в США действует сеть автоматизированных систем наблюдений за поверхностью — ASOS. Ими покрыта вся территория США, поэтому краткосрочный прогноз погоды в Вашингтоне и Нью-Йорке считается одним из самых точных на планете.

Кроме непрерывности данных важна точность моделей расчета погоды. Для разных местностей они могут быть разными. К тому же не все погодные процессы можно точно описать уравнениями и в любых вычислениях неизбежно накапливаются ошибки. Поэтому синоптики не предсказывают погоду, а прогнозируют.

Это не значит, что доверять сводкам погоды совсем нельзя.

Например, краткосрочный прогноз, на 1-3 дня, оправдывается на 85-95 процентов. С помощью уравнений термодинамики можно довольно точно высчитать данные о будущих полях давления и температуре на пару дней вперед. Используя их, метеорологи определяют будущее положение циклонов и антициклонов, фронтов и воздушных масс для конкретного места.

Среднесрочный прогноз погоды на пять или десять дней может быть только приблизительным. Проследить изменение воздушных масс во весь этот период просто невозможно. Синоптики вычисляют среднюю температуру или ее аномалию и среднее количество осадков. Точность такого прогноза — 65-80 процентов.

По словам метеоспециалистов, предсказуемость характера погоды не превышает двух недель. Долгосрочные прогнозы на месяц, сезон, год – всего лишь гипотеза. Они оправдываются на 60-65 процентов, то есть практически ничего не значат. Можно только выделить общие характеристики погоды и сезонные аномалии температуры.

На первый взгляд, это мало отличается от народных примет о снежной зиме или жарком лете. Но на самом деле такие вычисления основываются на данных статистики и в будущем должны становиться все достовернее, потому что человечество использует все более совершенные инструменты наблюдения за погодой.

Некоторые погодные приложения на смартфонах предлагают пользователям ввести данные о погоде в их местности, если она не совпадает с информацией со спутника. Это отличная возможность сделать метеорологию точнее и самим поучаствовать в создании метеопрогнозов.