«У ПРИРОДЫ НЕТ ПЛОХОЙ ПОГОДЫ…». 23 марта — Всемирный день метеорологии

ДУШАНБЕ, 23.03.2019. /НИАТ «Ховар»/. Каждый год 23 марта по инициативе Всемирной метеорологической организации (ВМО) под эгидой ООН проводится Всемирный день метеорологии, или Всемирный метеорологический день, (World Meteorological Day). В событии принимают участие 192 государства и территории ВМО, в том числе и Республика Таджикистан. Комментарий корреспондента НИАТ «Ховар» Кристины ЭРЛИХ.

23 марта 1950 года вступила в силу Конвенция Всемирной метеорологической организации, ВМО (World Meteorological Organization, WMO), в которой было провозглашено образование Организации. Девизом праздника стали слова: «Погода, климат и вода в информационную эру». А сам праздник отмечается с 1961 года.

Прежде всего, Всемирная метеорологическая организация занимается вопросами погоды, климата и воды, а страны, которые входят в ее состав, успешно сотрудничают уже много лет, обмениваясь оперативными данными о состоянии атмосферы, суши, морей, океанов, рек, на основании которых и составляются прогнозы погоды и предупреждения об опасных гидрометеорологических явлениях. Среди наиболее крупных достижений ВМО – создание всемирной программы исследования климата и создание Всемирной службы погоды.

Основным же направлением деятельности ВМО является оказание странам поддержки в предоставлении метеорологических и гидрологических услуг. А сам Всемирный метеорологический день проводится с целью повышения осведомленности широкой общественности о возможных последствиях изменения климата. Ведь сегодня быстрое изменение климата — одна из самых серьезных экологических проблем, с которыми сталкивается человечество. Это проявляется не только в изменении погодных условий, повышении/понижении температуры, но и может привести к таким разрушительным бедствиям, как наводнения, засухи, цунами и т.д.

Статистические данные, накопленные за последнее десятилетие, красноречиво показывают, что более 80% всех стихийных бедствий имеют метеорологическое или гидрологическое происхождение.

Поэтому каждый год этот День посвящается какой-либо теме и проводятся соответствующие пропагандистские мероприятия. Так, в разные годы он проходил под девизами: «Наш будущий климат», «Погода, климат, вода и устойчивое развитие», «Предотвращение опасности и смягчение последствий стихийных бедствий», «Полярная метеорология: понимание глобальных воздействий», «Наблюдения за нашей планетой для лучшего будущего», «Погода, климат и вода — движущая сила нашего будущего», «Понимание облаков», «Готовимся к погоде, учитываем климат» и другие.

Прогнозы погоды  стали намного точнее  

Прогнозы погоды стали намного точнее. Как в метеорологии произошла тихая революция?

Сейчас в Душанбе идет дождь, по Радио «Ховар» поет песню о дожде Саидкул Билолов. А еще утром стояла ясная солнечная погода.  Само по себе это обычное дело:  в весенние дни погода в течение дня может измениться несколько раз. И как поется в другой песне: «У природы нет плохой погоды, каждая погода благодать…». Удивительно другое — что будет за окном  сегодня утром и после полудни в  столице и других регионах Таджикистана  с большой точностью было известно еще в конце прошлой недели. Лет 20–30 назад об этом оставалось мечтать.

Прогнозы погоды стали намного точнее. Как в метеорологии произошла тихая революция?   Об этом 22 марта 2019 года  была опубликована  подробная статья в   «Diva News».

«Сайты и мобильные приложения с почасовыми прогнозами погоды — иногда их дают даже для отдельных районов, если город крупный, — стали чем-то само собой разумеющимся. Оттого кажется, что сделать прогноз немногим сложнее, чем открыть сайт: запустил программу, нажал пару кнопок — и готово. Но в действительности расчет будущей погоды сравним с составлением карты нейронных связей в человеческом мозге и моделированием эволюции галактик в космосе. Разница в том, что точность этих расчетов может проверить кто угодно, просто выйдя из дома». – пишет  автор статьи.

За счет чего прогнозы погоды делаются все точнее и есть ли предел совершенству?

Прогнозировать погоду сложно, прежде всего, из-за того, что земная атмосфера хаотична. Математики вкладывают в это слово не тот смысл, что обыватели. «В хаотической системе растет доля ошибки, если есть неопределенность в начальных данных, а она есть всегда хотя бы потому, что измерения проводятся с некоторой точностью: допустим, температура известна до десятых долей градуса. Насколько бы хорошей ни была погодная модель, она даст ошибку», — объясняет Александр Чернокульский, старший научный сотрудник лаборатории теории климата Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН.

Раздел математики, изучающий хаотические системы, и появился-то во многом из-за прогнозов погоды. В начале 1960-х годов американский метеоролог Эдвард Лоренц повторно прогнал данные через компьютер и получил совсем не такой результат, как в первый раз. Причина была в том, что сначала вычисления производились с точностью до шестого знака после запятой, а потом — только до третьего. Оказалось, что разница между тысячными и миллионными долями имеет огромное значение.

Настолько разные решения уравнений так удивили Лоренца, что он поэтично заключил: «Единственный взмах крыла чайки способен изменить погоду навсегда». Позже коллеги посоветовали заменить чайку на более изящное животное, и чувствительность хаотической системы к начальным условиям получила название «эффект бабочки».

Ошибки при расчетах будущих состояний атмосферы и других хаотических систем со временем накапливаются, поэтому прогноз погоды на сутки вперед значительно лучше, чем на месяц. Тем не менее, точность постепенно растет: современные пятидневные прогнозы так же хороши, как сорок лет назад — однодневные. Полезный прогноз можно сделать и на девять-десять дней. А предел предсказуемости классическими моделями, по словам Александра Чернокульского, составляет две недели.

Все эти модели построены по одному принципу. Погода описывается несколькими базовыми уравнениями, которые решаются пошагово подстановкой данных наблюдений, а не в общем виде, как учат в школе, — так их просто невозможно решить. Чтобы не оказаться в неловком положении, как когда-то Лоренц, модель запускают 10–20 раз, чуть-чуть меняя исходные значения, — вносят шум, чтобы рассмотреть разные варианты. «Если вы увидите в телефоне вероятность осадков 40%, то, грубо говоря, из десяти прогонов модели четыре показали, что в этом месте в это время осадки будут, а шесть — что нет», — объясняет Александр Чернокульский.

Казалось бы, решить уравнения на современных компьютерах — плевое дело, но в прогнозировании погоды полно нюансов и ограничений. Во-первых, специалисты должны отличать заведомо ложные данные, понимать, какую информацию подавать в модель и когда это делать. К примеру, спутниковые данные, по словам Чернокульского, обновляются раз в 5–15 минут, наземные — каждые три часа, аэрологические — каждые 12 часов. В работе с моделью это нужно учитывать.

Во-вторых, у модели есть пространственное разрешение. Как фотография в смартфоне складывается из пикселей, так и поверхность Земли в модели — из ячеек. Разрешение самых детальных моделей составляет несколько километров. Загвоздка в том, что некоторые атмосферные процессы, скажем, смерчи и зоны турбулентности, разворачиваются в пределах сотен метров, что намного меньше ячейки решетки в модели. Обычно такие процессы не опишешь в строгом соответствии с физическими законами — приходится параметризировать, то есть выкручиваться с помощью приблизительных коэффициентов, выведенных опытным путем, но это приводит к ошибкам.

С уменьшением масштаба приобретают значение вещи, которыми до этого можно было пренебречь, например, взаимодействием твердых и жидких частичек в воздухе с облаками. Для расчета этих процессов требуются новые уравнения, точные и «быстрые» данные, а подавать эту информацию в модель нужно особенно аккуратно.

В будущем качество данных повысится благодаря спектрорадиометрам, радарам и лидарам (лазерам) на новых спутниках. Передовые космические аппараты уже сейчас способны в случае необходимости наводить аппаратуру. «Раньше геостационарный спутник раз в 5–15 минут делал обзор всей видимой области, а теперь приборы могут концентрироваться на более узком участке и обрабатывать данные с шагом несколько десятков секунд. Допустим, идет взрывная конвекция (когда разогретый у земли воздух быстро поднимается вверх с образованием грозовых облаков — прим. ТАСС), надо срочно отследить этот момент, навести, быстро отснять, подать в модель и получить результат», — объясняет на примере Александр Чернокульский.

Другое перспективное направление — измерения с помощью обыкновенных смартфонов, оборудованных всевозможными датчиками, и другой потребительской электроники. По словам Чернокульского, пока «гражданские» показания ученые используют для прогнозов в обратную сторону — моделирования прошлой погоды, да и то лишь в отдельных районах. Эти расчеты можно сравнить с тем, как все было на самом деле, и поправить методику. Точно так же в 1950 году метеорологи впервые применили допотопный компьютер. «Наверное, такие системы могут помочь в горах, а на равнине от них не так много толка, потому что масштаб изменений больше», — считает Чернокульский.

Есть еще одна проблема — с уменьшением масштаба модели и ростом объема данных сложность вычислений колоссально растет. Для прогнозирования погоды применяются одни из самых мощных компьютеров на свете. Стоят они дорого, а их производительность больше не увеличивается прежними темпами: кремниевые микросхемы почти некуда совершенствовать. Вдобавок современным метеорологам осталось наследство из миллионов строчек программного кода, из-за чего вычисления не так-то просто оптимизировать.

Прогнозы — не просто для удобства

Все перечисленные трудности в прогнозировании погоды не удастся преодолеть полностью, но с годами ученые будут все лучше понимать физические процессы, модели усовершенствуются, данных будет поступать все больше, а компьютеры ускорятся. Единственное, с чем ничего не поделаешь, — это хаотичность атмосферы. В прогнозы все равно будет заложена погрешность.

Но не все ошибки одинаковы. «Важно, чтобы ошибки в прогнозе с 97-процентной точностью не приходились на экстремальные явления, а их предсказывать сложнее», — говорит Александр Чернокульский. С изменением климата, вызванным парниковым эффектом, такие явления случаются все чаще. Ураганы, засухи, небывалые морозы приносят громадный ущерб, а главное — стоят жизни тысячам, если не миллионам, людей. Откажись человечество от горючего прямо сейчас, погода все равно будет преподносить страшные сюрпризы. Поэтому от метеорологов, их моделей, приборов и компьютеров подчас зависит не только наш комфорт, но и само выживание.

Революция в метеорологии коснулась и Таджикистана

 «Наблюдение за гидрометеорологическим режимом местности, сбор, анализ и обобщение информации, а также предоставление прогнозной информации — всё это включает в себя гидрометеорологический мониторинг, проводимый регулярно таджикскими метеорологами», — сообщили НИАТ «Ховар»  в Агентстве по гидрометеорологии Комитета по охране окружающей среды при Правительстве РТ.

По их данным, в настоящее время, гидрометеорологическое обслуживание включает подготовку не только гидрометеорологических прогнозов и предупреждений об опасных явлениях погоды, но и специальных прогнозов для конкретных целей, а также предоставление широкого спектра климатических данных и другой специализированной информации.
Говоря об истории и деятельности агентства, можно отметить, что за годы независимости Агентство по гидрометеорологии достигло заметных результатов. В частности, получен доступ к новейшему современному оборудованию и уникальным техническим средствам связи. Специалисты данной отрасли освоили около 400 видов различного гидрометеорологического оборудования, которые после проведенных испытаний были введены в эксплуатацию.
В настоящее время от Таджикистана две гидрометеостанции — в Курган-Тюбе и в аэропорту Хорога — включены в Глобальную систему наблюдения за климатом (ГСНК). Таджикистан входит во Всемирную метеорологическую организацию (ВМО), в её 2-е отделение по азиатскому региону. В систему Всемирной службы метеорологии входят 10 станций Таджикистана, в том числе две специализированные станции по наблюдению за состоянием верхних слоев атмосферы.

Агентство по гидрометеорологии участвует в деятельности Межгосударственного Совета по гидрометеорологии стран СНГ и его 6 рабочих группах, разрабатывает со­вместную политику этих стран в различных областях гидрометеорологии.

Республика Таджикистан присоединилась к Рамочной Конвенции ООН об Изменении Климата 7 января 1998 года, приняв обязательства как Сторона, не входящая в Приложение I названой Конвенции. Агентство по гидрометеорологии является исполняющим органом в области реализации проектов по подготовке Национальных Сообщений РТ по изменению климата РК ИК ООН.

Решением Правления Международного Фонда спасения Арала (МФСА) от 13 апреля 2003 года был организован Региональный Центр Гидрологии (РЦГ) под эгидой Исполнительного Комитета МФСА. В 2003 году в Таджикистане было установлено 7 автоматических погодных станций и 2 автоматических гидрологических поста фирмы Campbell Scientific при содействии Программы ЮСАИД по окружающей среде для стран Центральной Азии.

Агентство по гидрометеорологии сотрудничает с другими национальными гидрометеорологическими службами государств Центральной Азии в области обмена гидрометеорологической информации, получаемой, обрабатываемой и передаваемой с помощью оборудования, поставленного ЮСАИД и Швейцарской Миссией по Аральскому морю, Швейцарское Агентство по Развитию и Сотрудничесву.

Большое внимание уделяется развитию сотрудничества с метеорологическими службами Китая, Ирана,Швейцарии, стран СНГ и другими, главная цель которого — сохранение и дальнейшее развитие созданной за многие десятилетия единой системы сбора и обмена гидрометеорологической информацией.

К сегодняшнему дню  в гидрометеорологическую сеть Таджикистана входят 56 метеостанций и 126 гидрологических, метеорологических, гляциологических постов и пунктов наблюдения за загрязнением окружающей среды. В настоящее время из 56 существующих метеостанций 17 автоматизированы.

«Данные с нового автоматизированного оборудования поступают в Гидрометцентр, где составляется итоговый прогноз. Таким станциям не требуется обслуживающий персонал, автоматика сама снимает данные о силе ветра и осадках  каждые 10 -15 минут», — отметили в Гидрометеослужбе Таджикистана.

В последнее время  эффективное использование новейших информационных технологий и современных методов метеопрогнозирования дают специалистам агентства возможность предоставлять точные и достоверные сведения. Наиболее точными  прогнозами обычно бывают суточные прогнозы, а месячные иногда не оправдываются.

Деятельность Таджикского центра прогнозирования погоды направлена главным образом на удовлетворение потребностей народного хозяйства страны в гидрометеорологических сведениях с целью планирования экономической деятельности, а также принятия мер по снижению угроз и ущерба от негативных последствий некоторых природных явлений.

На территории Таджикистана первые метеорологические станции и посты появились во второй половине XIX века. Первая станция — Ходжент — была открыта в 1866 году. К началу XX века в Таджикистане существовало всего 6 метеорологических станций и 2 водомерных поста.

Гидрометеорологические наблюдения получили развитие с созданием в 1926 году гидрометеорологического комитета Таджикистана.
Первые наблюдения за состоянием природной среды в Таджикистане были начаты в 1934 году. Это были наблюдения за химическим составом речной воды, которые проводились на 14 водных объектах, а полученные данные характеризовали состояние природных водоемов республики. Начало систематическому изучению состояния атмосферного воздуха, воды, почвы было положено в 1963 году, когда на Гидрометеорологическую службу были возложены функции по контролю за качеством окружающей среды.