Служение стихиям не терпит суеты: прогнозы Гидрометцентра

Метеорология, а именно так называется наука об атмосфере и прогнозах погоды, — это анахронизм, дошедший до нас со времен Аристотеля, автора «Метеорологики» — трактата о небесных явлениях. В те времена считалось, что на небе все изменения происходят в одной природной сфере, а значит, должны изучаться одной наукой. Аристотель подобрал ей название, исходя из греческого слова ta metewra (ta meteora) — «предметы в воздухе». К ним ученый причислял дожди и кометы, град и метеоры, радуги и полярные сияния, гидрометеоры, то есть «предметы», состоящие из воды или льда. Звезды к метеорологии, по мнению Аристотеля, не относились: они считались тогда неподвижными и неизменными.

В Средние века наука о природе пришла в упадок, объяснение природных явлений стало прерогативой церкви. На тысячу с лишним лет прекратилось всякое движение идей в метеорологии, если не считать фантазий астрологов. Была, правда, еще одна своеобразная форма обобщения метеорологических знаний — народные приметы погоды.

В середине XVII века была сделана первая попытка сравнить одновременно данные из десяти городов. Средства на это выделил герцог Фердинанд Тосканский. Данные этой первой метеорологической сети доставляли на лошадях — медленнее ветра, да и использовать их для составления прогноза еще не умели. В начале XVIII века был предложен первый стандарт для ведения записей о метеонаблюдениях. Их стало легче обрабатывать и создавать архивы — накапливать статистику, а затем пытаться использовать ее для прогноза.

Первые прогнозы

С 1725 года недавно учрежденная Российская Академия наук начала регулярные (дважды, а с 21 марта 1726 года — трижды в день) инструментальные наблюдения температуры воздуха, атмосферного давления, направления и силы ветра, облачности, гидрометеоров, гроз, высоты воды, вскрытия и замерзания Невы с помощью созданной в Санкт-Петербурге городской сети метеорологических станций. Вскоре наблюдательные станции стали появляться и в других частях Российской империи. Россия в то время была одной из немногих стран мира, где система регулярных метеорологических наблюдений, сеть станций и служба погоды создавались на образцовом уровне.

В Европе эта идея получила признание несколько позднее. 14 ноября 1854 года ужасный ураган нанес огромный ущерб англо-французскому флоту, блокировавшему Севастополь. Погибло и получило повреждения множество судов, среди затонувших кораблей был и знаменитый «Черный принц», везший жалование английской армии. Военный министр Франции маршал Вальян, узнав, что этот ураган наблюдался накануне в Средиземноморье, обратился к директору Парижской астрономической обсерватории Урбену Леверье с просьбой изучить вопрос. Тот запросил коллег по всей Европе о погоде, имевшей место с 12 по 14 ноября 1854 года, и получил более 250 ответов. Обработав ответы и проследив путь бури, Леверье представил Наполеону III проект большой метеорологической сети для оповещения моряков о приближении бурь. Спустя три дня Леверье при содействии главного директора почт и телеграфов представил Французской академии карту погоды, отвечавшую состоянию всего на несколько часов назад. Через полтора месяца была организована сеть из 13 регулярно телеграфирующих станций. Через два года телеграммы стали приходить из семи европейских столиц, включая Санкт-Петербург. В 1858 году обсерватория ежедневно печатала международный бюллетень.

Всемирная сеть

Погода на Земле напрямую зависит от Солнца. Его излучение нагревает атмосферу и земную поверхность. Из-за неоднородности свойств поверхности Земли нагрев ее происходит неравномерно, возникают перепады температуры и давления, в результате воздушные массы приходят в движение. Дальше в действие вступает множество сложных механизмов, управляющих эволюцией погоды (причем далеко не все из них изучены).

Краткосрочные (до 3 суток), среднесрочные (на неделю), и долгосрочные (на месяц и сезон) прогнозы имеют разную оправдываемость. Точность прогноза зависит от многих факторов. Например, от текущей погодной ситуации – в некоторых случаях все понятно на несколько суток вперед, а бывает и так, что прогноз на завтра вызывает большие трудности. Во многих случаях полезно было бы сопровождать прогноз оценками его качества: например, говорить, что сегодня прогноз должен быть надежным, или, наоборот, что ситуация неоднозначная и уверенность в прогнозе ниже обычной. К тому же разные метеорологические параметры прогнозируются с разной точностью (например, в целом осадки прогнозировать сложнее, чем температуру). Еще важно, для какого сезона и региона готовится прогноз. Срочные прогнозы на 1-3 дня формируются каждый день, и их точность составляет 90-95% (если говорить о прогнозах на месяц или на сезон, то их надежность гораздо ниже). Прогнозы на неделю вперед тоже формируются каждый день. Это так называемые среднесрочные прогнозы: когда появляются новые данные наблюдений, на их основе вчерашние прогнозы уточняются. Таким образом, чем ближе к будущему событию мы приближаемся, тем яснее становится погодная ситуация. Еще не «забыты» начальные данные, а уже начинают сказываться внешние условия – потоки тепла, влаги, аномалии температуры поверхности океана. Более долгосрочные прогнозы (на месяц, на сезон) рассчитываются не так часто – их подготовка требует значительных ресурсов (чем больше срок, тем больше нужно информации). Предсказуемость на этом временном интервале определяется внешними граничными условиями: распределением аномалий температуры поверхности океана, влажности почвы, морского льда и т.д. При долгосрочном прогнозе приходится рассматривать практически всю климатическую систему, в которую входят атмосфера, океан и поверхностный слой суши. Физические механизмы, слабо ощутимые в прогнозах на короткие сроки, в долгосрочных прогнозах становятся важными. Таким образом, для прогноза на пару дней вперед нужны данные о фактической погоде на территории с масштабами нескольких тысяч километров. А прогноз на неделю и далее требует уже информации о фактической погоде на всем земном шаре. Даже для мощных метеорологических центров расчет долгосрочных прогнозов – достаточно сложная задача.

Наблюдения за текущей погодой — фундамент пирамиды прогноза погоды, который складывается из множества кирпичиков: наземные метеостанции, обычные и специализированные корабли, метеобуи, дрейфующие по просторам океана, самолеты и метеоспутники. Ежедневно в прогностические центры с этих наблюдательных систем поступают измерения различных параметров текущего состояния атмосферы. Погода не знакома с политикой и не имеет границ, поэтому метеорологи постоянно обмениваются наблюдениями за погодой. Это то «сырье», из которого в дальнейшем с помощью компьютеров и прогностических моделей получают так называемый численный прогноз погоды, а уже из него синоптики готовят прогнозы на любой вкус: на завтра (срочные), на неделю (среднесрочные) и месяц (долгосрочные). Работа единой глобальной сети наблюдений за погодой координируется Всемирной метеорологической организацией, в которую сегодня входит 187 стран мира.