В заголовках новостей интернет-порталов и в публикациях социальных сетей часто применяется фраза «Синоптики обещают …». Однако верно все же будет употребить слово «прогнозируют»: прогноз погоды имеет дело с вероятностными процессами, которым неизбежно присуща та или иная степень неопределенности.
За последние десятилетия мировое метеорологическое сообщество достигло значительных успехов в развитии технологий прогноза погоды. Тем не менее, полностью избавиться от ошибок невозможно. Почему – рассказали специалисты Росгидромета.
Причины неточностей
Неполнота и неточность наших знаний о текущем состоянии атмосферы
Чтобы прогнозировать погоду надо, прежде всего, знать, что происходит в атмосфере сейчас, в начальный момент времени. Данные гидрометеорологических наблюдений – «сырье» для расчета прогноза погоды. Чтобы подготовить прогноз на пару дней вперед, надо иметь данные о фактической погоде на территории с масштабами нескольких тысяч километров. А прогноз на неделю и далее требует уже информации о том, что происходит с погодой на всем земном шаре.
При долгосрочном прогнозе приходится рассматривать практически всю климатическую систему, в которую входят атмосфера, океан и верхний слой суши.
Текущее состояние атмосферы синоптики всегда знают лишь приближенно, так как наблюдательная сеть достаточно редка и данные наблюдений содержат ошибки. Обширные области планеты (океаны, высокие и тропические широты) остаются слабо освещенными данными наблюдений.
На территории России плотность и оснащенность наблюдательной сети также оставляют желать лучшего. Можно повышать плотность сети и уменьшать погрешности измерений, но не бесконечно – возможности такой детализации ограничены, поэтому наше знание текущего состояния атмосферы никогда не будет полным.
Несовершенство используемых прогностических методов и моделей
Основной прогностический инструмент сегодня – численные модели атмосферы. Они успешно воспроизводят многие свойства атмосферы и становятся все более совершенными.
Что из себя представляет современная прогностическая модель атмосферы?
Это сложный программный комплекс (трудозатраты на разработку составляют сотни человеко-лет), который решает систему уравнений, описывающую эволюцию атмосферы, т.е. рассчитывает температуру, влажность, ветер и другие параметры на разных высотах в различных точках земного шара. В модели учитываются процессы термогидродинамики, преобразований влаги, радиационно-облачные взаимодействия, сложные процессы в пограничном слое атмосферы и на границе с ее подстилающей поверхностью и т.д.
Некоторые физические процессы в моделях не учитываются сознательно из-за того, что они меньше влияют на успешность прогноза. Другие огрубляются, т.к. их расчет требует больших вычислительных ресурсов.
Учет множества «мелочей» рождает новое качество прогнозов.
Сейчас некоторые погодные явления невозможно спрогнозировать автоматически. Это связано с тем, что многие явления погоды, включая опасные явления, имеют локальный характер и сложную природу образования, которую затруднительно описать формально. По этой причине целый ряд явлений погоды (например, туманы, гололед и др.) прогнозируются в основном специалистами-синоптиками на местах, которые хорошо знают условия их образования и развития в конкретном регионе.
Проблема предсказуемости
Проблема предсказуемости стала осознаваться уже после первых численных экспериментов по моделированию развития атмосферы на долгие сроки. Еще в 50-х годах было показано, что даже самые маленькие ошибки задания начальных данных для расчета прогноза со временем трансформируются в большие. За пределами примерно двух недель ошибки детализированного по дням прогноза вырастают до уровня ошибок случайного.
Прогнозы на долгие сроки формулируются в другой форме и требования к ним другие. Для долгосрочных прогнозов используются вероятностная формулировка, а результаты будут представлены средние за период (например, месяц или сезон).
«Формально ничего не стоит детализировать, например, прогноз на несколько недель вперед по суткам или даже по минутам, но эта «точность» будет дутой, т.е. необеспеченной реальными возможностями современных прогностических технологий».
Что будет дальше?
Качество прогнозов постепенно будет расти, будет расширяться период полезного прогноза, но ни у нас в стране, ни в других странах, ни через десять, ни через сто лет оно не будет идеальным – просто потому что возможности и знания человека ограничены.
Какая погода будет на Ставрополье в конце недели – читайте здесь.
