Цивилизация
###1### Как составляется прогноз погоды
К началу 21 столетия мировое метеорологическое сообщество добилось выдающихся успехов в прогнозировании погоды на срок до 5–7 суток. Лет 40–50 назад этот срок был ограничен всего одними сутками. Нынешние успехи заключаются в следующем:
— разработаны глобальные (по всему земному шару) и региональные (для конкретной территории) гидродинамические (численные) модели общей циркуляции атмосферы, позволяющие прогнозировать поля метеорологических величин;
— в ряде стран созданы уникальные технологические линии, которые на основе мощной вычислительной техники позволили внедрить (реализовать на практике) эти модели в оперативную работу крупных метеорологических центров. У нас в стране функции такого центра выполняет Гидрометцентр России;
— созданы и непрерывно функционируют под эгидой Всемирной метеорологической организации (ВМО) глобальные системы наблюдений, сбора и обработки данных, позволяющие на бесплатной (!) основе обмениваться данными наблюдений, передавать их в метеорологические центры и взамен получать из этих центров прогностические поля метеорологических величин, необходимые для составления прогноза локальной (по пункту или территории) погоды.
Образно говоря, усилиями стран, входящих в ВМО, создана международная прогностическая индустрия. Подобно металлургическим комбинатам, крупные метеорологические центры выпускают основную продукцию, которую в дальнейшем используют мелкие прогностические организации, расположенные в городах: так металл, производимый металлургическим комбинатом, используется в дальнейшем на заводах и фабриках.
Руководствуясь продукций метеорологических центров в виде карт циркуляции атмосферы земного шара на 5–7 дней и используя различные методики прогноза явлений погоды, а также дополнительную информацию о состоянии атмосферы (данные метеоспутников, радиолокаторов и метеонаблюдения), специалисты-синоптики составляют прогноз погоды по конкретному пункту или территории с учетом запросов потребителей.
Это огромный шаг вперед: ведь эти глобальные модели дают возможность предсказать за 5–7 дней зарождение какого-либо синоптического вихря.
Раньше же, 40–50 лет назад, можно было определить только, куда пойдет существующий циклон или антициклон. Нынешнюю систему прогнозирования мы называем среднесрочной. Она развита хорошо. Причем если, допустим, у нас сломалась аппаратура, то эту первоуровневую продукцию мы можем получить, к примеру, из Лондона или США, пока не починим свою машину.
Как врачи устанавливают диагноз, прежде чем лечить человека, так и мы должны вначале установить диагноз атмосферы над всем земным шаром, а потом считать по уравнениям, как там что будет развиваться. Но пока такие модели ограничены только семью сутками.
Что касается прогноза погоды на длительные сроки (месяц, сезон), то практические результаты здесь менее значимы.
Учет физических процессов, влияющих на погоду в долгосрочном плане, очень сложен и пока не поддается точному математическому описанию.
Особенно это относится к крупномасштабному взаимодействию атмосферы и океана, изменениям на поверхности суши и т. д. Тем не менее существующие модели «атмосфера — океан» используются для прогноза аномалий (отклонений от нормы) температуры и осадков за месяц или сезон. Имеется ряд синоптико-статистических и просто статистических методов, которые используют корреляционные связи между динамикой величин и элементов циркуляции в прошлом и прогнозируемыми на будущее аномалиями температуры и осадков. Такими методами наблюдаемая аномалия температуры и осадков в июле 2010 года была предсказана заранее.+++
###2### Чем вызвана жара в Москве в июле 2010 года?
Нагрев жизненно важного для населения планеты слоя атмосферы (тропосферы) происходит снизу, от поверхности Земли, которую нагревает Солнце. Именно поэтому температура воздуха в тропосфере (до высоты 7–15 км) с увеличением высоты падает. На экваторе поверхность Земли получает от Солнца гораздо больше тепла, чем на полюсах. В связи с этим теплый воздух над экватором должен, как более легкий, подниматься вверх и двигаться к полюсам, а на его место должен перемещаться к экватору холодный воздух от полюсов. Такая простая циркуляция действительно имела бы место, если бы поверхность Земли была однородной и Земля не вращалась бы вокруг своей оси и вокруг Солнца. Наличие континентов с разной конфигураций, океанов с холодными и теплыми течениями, гор и низменностей делает нагрев подстилающей поверхности неравномерным, что усложняет движение воздуха.
Вращение Земли вызывает еще больше возмущения в этом движении, обуславливая смену дня и ночи, лета и зимы, а также преимущественное движение воздуха с запада на восток, и делает его перемещение трудно предсказуемым.
Есть экваториальные зоны воздушных масс, которые нагреваются, а есть полярные, где нагрев минимальный. На умеренных широтах большая изменчивость: к нам приходит воздух то из полярных районов, то из субтропических. Иногда сложная циркуляция воздуха приводит к тому, что некоторые его массы могут оставаться на одном и том же месте длительное время, занимая площадь в сотни тысяч квадратных километров. Погода в таких воздушных массах может быть одинакова в течение длительного времени. Воздушные массы отделяются друг от друга «атмосферными» фронтами, при пересечении которых погода резко меняется. Под влиянием общей циркуляции воздушные массы перемещаются, меняя хорошую погоду на плохую и наоборот. На «фронтах» развиваются опасные явления погоды. Наиболее часто смена погоды происходит в умеренных широтах, поэтому для нас устойчивая жаркая погода — явление редкое, в отличие от субтропиков, где это обычное нормальное явление.
Тепло у нас сейчас потому, что «в гостях» в Москве субтропический воздух.
А иногда бывает наоборот: холодный воздух проникает на юг, в Турции и Греции начинаются дожди, а из Африки сообщают, что там пошел снег, а дети играют в снежки.
Для юга жаркая погода, как сейчас в Москве, нормальна, а для нас это аномалия. Еще реже бывает, что погода такая устойчивая: вот уже второй месяц температура выше нормы. В июне хоть осадки выпадали, а в июле и осадков восточнее Москвы не было, и началась засуха. Вообще засуха — это неотъемлемая черта нашего климата, просто когда-то она бывает чаще, а когда-то реже. В 1972 году в Москве была такая погода, в 38-м году. Вот на Украине «обсасывают» знаменитый голодомор, говорят, что все было специально. Так нет, там же просто два года подряд засуха была, причем не только на Украине, но и у нас, в Поволжье. Я знаю, я сам родом из Волгограда, и мне отец рассказывал, как тогда было. Или же вот царь был Борис Годунов после Ивана Грозного. Хороший царь был, умный дядька, но ему не повезло, что два года подряд засуха была. Если сейчас какие-то резервы есть, то тогда народ стал кричать, что он «царь Ирод и убил царевича». В итоге не отмылся Борис Годунов, слетел с трона.
Вообще сейчас плохо не то, что жарко, а то, что нет осадков, что в свою очередь плохо для урожая.
На экваторе все время жарко, но там дожди идут, и поэтому там такие леса, такие джунгли. У нас если бы дожди были, то урожай был бы баснословным. Но у нас иногда есть годы с избыточным увлажнением: в 1980 году, когда Олимпиада в Москве была, урожай погиб из-за того, что вымок. Тогда еще был интересный случай: все время дождь шел, а когда Брежнев вышел на открытие Олимпиады речь говорить, появилось солнце, а как только он ушел, опять дождь пошел. У нас потом спрашивали в ЦК: правда, что это вы воздействовали, чтобы во время его выступления ясно стало? Но народ у нас иногда судит по одному-двум случаям: вон, была засуха — так это из-за того, что царь убил царевича Дмитрия…
С точки зрения метеорологии ничего удивительного в этом нет: просто субтропики переместились к нам на время. Еще раз повторю, что на время: более 45 дней такого не было, и есть вероятность, что и сейчас не будет.
Сегодня 23 июля, и можно точно сказать, что такая погода будет до 29 числа, и пусть читатели «Газеты.Ru» потерпят еще недельку.
Как уже говорилось, наиболее точные возможности предсказания погоды ограничены 5–7, максимум 10 днями. Но метеорологи не совсем бессильны в отношении прогноза на более длительные сроки. Хотя статистические ряды наблюдений за погодой невелики (150–200 лет) и имеются только в больших городах (Москва, Лондон, Париж и т. д.), используя некоторые установленные закономерности общей циркуляции атмосферы можно сказать, что периоды подобной жаркой погоды обычно продолжаются не более 1–1,5 месяцев. Поэтому, поскольку жара в Москве началась в начале июля, с большой вероятностью можно прогнозировать в начале августа ее окончание.
Однако с уверенностью об этом можно будет говорить только с недельной заблаговременностью. И к этому прогнозу, на пять-семь дней, нужно относиться серьезно.
Потому что сначала снимаются данные, считаются модели и получается карта, по которой можно составить прогноз для конкретной местности. Но при этом нельзя везде поставить локаторы, а погода может быть разная даже в пределах нескольких километров. Вот во вторник в Москве был сильный дождь на «Парке культуры», еще где-то, шквал где-то был. А наша станция на Балчуге зафиксировала только 8 мм осадков.
Но главная задача решена: мы знаем, циклоны или антициклоны, жаркая погода или теплая. Вот по телевизору показывают, где какая погода, потому что модели позволяют рассчитать характер погоды с точностью, достаточной для большинства потребителей.
Требования к содержанию и точности прогнозов у всех разные. Предпринимателям, когда они везут вино с юга на север, надо знать, будет ли на его пути температура опускаться ниже конкретной. Летчику не нужно знать, будет дождь или нет, но ему нужно знать, будут ли турбулентность или обледенение, а при посадке — будет ли низкая облачность, которая помешает сесть на взлетную полосу. У каждого хозяйства свои требования к прогнозам, к их точности.
Вот вулкан когда извергался, кто прогнозировал, куда полетит пепел? Только метеорологи, потому что у них на 5–7 дней есть циркуляция воздуха.
У населения же главный вопрос — брать с собой зонтик или нет. У меня друг на даче спрашивал, будет завтра дождь или нет. Ему там нужно было материалы привезти на машине, а там дороги нет, и если дождь будет, то не проедешь. Я ответил, что не могу сказать, будет ли дождь завтра или нет, но с большой вероятностью могу сказать, что до обеда его не будет. Он заказал машину в первой половине дня — и ему все привезли.
Эта жара может закончиться и плавно: бывает, что оседает с севера на юг, и ничего не происходит. Но бывает, что выносу теплого воздуха сопутствует холодный влажный воздух с юга, и вот тогда большая влага, холод, контраст, и образуются шквал, вертикальный удар, и дождь сильный. И это бывает чаще, чем наоборот. Это явление мы обязаны предсказать за несколько часов. Но где зародится конкретный шквал — это нельзя сказать: на это влияют и водоемы, и лес или поле в этой местности. Это, увы, пока просто невозможно. Можно только следить за тем, когда облако образовалось, и сказать, куда оно пойдет за несколько часов заранее. Но и это большое дело: можно успеть предупредить, чтобы были приняты меры.
В общем, ничего сверхнеобыкновенного в том, что сейчас такая жара, нет.+++
###3### Тенденция развития погоды в Москве на ближайшее время
Есть такая тенденция, что изменение климата увеличивает число опасных явлений. Вот в США с 1800 года увеличилось число смерчей. Но можно и другое сказать: что тогда наблюдений смерчей было мало, и населения было меньше. Если тогда прошел смерч в лесу, то его никто и не видел. Это сейчас число локаторов больше, численность населения больше и, увы, жертв и пострадавших больше. Раньше не было авиации, туман – красиво и хорошо, а для авиации сейчас это урон, ущерб. Штиль — раньше считалось хорошо, а в городе большом это загрязнение воздуха, застой, а люди им дышат. По мере развития технологии увеличивается и чувствительность человека к погоде. Вопрос в том, почему меняется климат. Из-за антропогенного воздействия? Из-за выпуска парниковых газов?
В 70-е годы начали изучать климат не из-за глобального потепления, а из-за того, что было две-три холодных зимы в США — американцы подсчитали убытки и стали говорить, что климат становится холоднее. Но начали изучать — и оказалось, что климат в последние годы стал теплее. Климат меняется все время: когда-то на месте Москвы было морское дно. Но вот вулкан извергался, пепел нагрелся Солнцем — это дополнительный нагрев. Но насколько он повлияет на климат? Является ли влияние человека на климат решающим?
Мы плохо знаем естественные колебания климата и можем только более-менее оценить антропогенный вклад.
Конечно, человек Землю-то переделывает. И перенаселение. И землю где-то распахали, изменили подстилающую поверхность. Это влияет. Но насколько? Есть разные сценарии. Но в них речь идет о глобальной температуре, средней температуре по всему миру. А в том, что конкретно сейчас жарко, нет антропогенного воздействия. Пришла воздушная масса — у нас тепло. А где-то холодно стало. Это изменения длительностью месяц-полтора. Но в среднем в последние годы нижний слой атмосферы действительно теплеет. Ну а почему американцы сейчас по-другому заговорили? Они не подписали Киотский протокол — и им выгодно говорить, что антропогенный фактор не влияет на климат. Вот и пошли на тех ученых, которые хотят показать, что влияют. Я сторонник того, что антропогенный фактор влияет на климат. Но насколько велико это влияние?
Вот дали Нобелевскую премию Альберту Гору, а надо было ее дать метеорологам, которые разработали среднесрочную модель.
Изучать атмосферу над одной страной все равно что заниматься одной грядкой: смысла нет, если придет колорадский жук с других грядок. Нужна модель, которая учитывала бы океаны, выбросы вещества из литосферы в атмосферу, вулканы (вдруг сильный какой выбросит пепел прямо в стратосферу?). Нужна сложная геофизическая модель, а для этого нужна система наблюдений (что американцы пытаются сделать) не только за атмосферой, а за подстилающей поверхностью, льдом, океаном, стратосферой. Нужно заложить туда все-все данные — тогда и можно говорить о климате. Чтобы точно говорить о том, когда и где какая будет погода, нужно при моделировании учитывать множество вещей, которые мы сейчас не учитываем.
Хороший прогноз на пять-семь дней — это великое достижение. Вот экономисты похвастать этим не могут. Про курс доллара, который будет через неделю, один говорит одно, другой другое — и это считается нормальным.
Почему-то с погодой, где сложнее предсказать все процессы, считается, что можно предсказывать легко.
Это непонятное мышление. Вот поезд — и то опаздывает. Так циклон тем более может опоздать. Потому что человек себя прощает, а природу нет.
У экономистов нет никакой модели. А финансовый кризис? Ведь кризис задолго никто не предсказал, хотя известно, что он бывает: еще Маркс говорил, что неотъемлемая черта рыночной экономики — финансовый кризис. Какой-то ученый говорил: «Изучать природу трудно, но легче, чем человека, потому что человек уводит исследователя от его задачи в сторону, а природа нет». И это правильно: ведь, чтобы построить экономическую модель, надо знать, у кого сколько денег, а это вам никто не скажет. А в декларации почему-то оказывается, что у жен многих известных людей денег больше, чем у мужей.
Наверное, лет через 50 прогноз на месяц будет оправдываться так же, как на неделю.
Чтобы предсказать климат, нужно создать новые модели. Все хотят кудесника, какого-нибудь экстрасенса с бородой, который бы сказал: «Будет засуха, но я на погоду воздействую, сейчас сделаю фигню — и дождь пойдет». Но это все сказки, хотя в чудеса люди верят. Вот как во время чемпионата мира по футболу: осьминогу Паулю явно кто-то подсовывал флажок, а сейчас его (осьминога) купить хотят…
Ведь в науке есть закон больших чисел. Если бы он сто чемпионатов угадывал, тогда можно было бы говорить, что Пауль молодец. А тут только один угадал, да и то не он ведь угадал. Может, компьютер угадал: заложили туда число матчей…
Вообще процессы — что в атмосфере, что в геологии, что социальные — одинаковые. Нарастает какой-то контраст в атмосфере «жара – холод». Вот и в обществе нарастает контраст между богатыми и бедными. Или в семье: муж думает одно, а жена другое. Нарастают скандалы — иногда они разрешаются мирно, а иногда войной. Вот сколько человечество существует, столько оно воюет. Раньше убивали ножами, а теперь ракетами. Это же дикость! Попробуй, докажи Клинтону, что он Югославию разбомбил зря, а Бушу, что Ирак…
Так что метеорология и, к примеру, астрономия по сравнению с этим далеко вперед ушли.
Ну а если кому интересно знать, какой будет прогноз на ближайшую зиму, то мы такой прогноз составляем в октябре, на отопительный сезон. Пока мы его не составляли, и говорить, какой будет предстоящая зима, с точки зрения методик рано. Но я могу предположить, что зима будет холодная. Это связано с тем, что после теплых зим, которые были недавно, вероятность холодных зим возрастает.
И нам надо расстаться с мечтой, что теперь всегда будут зимы теплые.
Несколько десятков лет тому назад были холодные зимы, и это было нормально. Последняя зима была вполне нормальная, просто по сравнению с недавними теплыми зимами она была холодной. Для нашего климата крепкие морозы — это не исключительный случай, а нормальное явление. Ну а точный прогноз на зиму мы составляем в октябре, в аномалиях — выше нормы, ниже нормы. Норма у нас — средняя температура воздуха и среднее количество осадков за 30 лет. По сравнению с последними 30 годами зима будет холоднее. Но это моя точка зрения, а точный прогноз мы, как составим, обязательно всем сообщим.+++