«Ошибки накапливаются и приводят к неточным прогнозам»
— Создается ощущение, что точность прогнозов погоды все еще остается на каком-то допотопно низком уровне. Расскажи, пожалуйста, в чем проблема?
— Возможно, это прозвучит странно, но точность прогнозов погоды за последние несколько десятков лет существенно выросла. Однако людям свойственно замечать именно ошибки синоптиков, в то время как на точный прогноз никто не обращает внимания. Поэтому и кажется, что прогнозы все время врут. Но что такое прогноз погоды?
Важно разделять понятия погоды и климата. Климат — это средние многолетние устоявшиеся значения, например, средняя температура в Москве в августе: +18 °C. Лето теплое, а зима холодная — это тоже климат. А когда мы говорим, что 22 декабря в 15:00 в Москве будет –15,3 °C — это погода, то есть конкретные значения в конкретное время.
Как рождаются погодные прогнозы? Весь мир покрыт сетью метеостанций — всего их больше 10 тысяч. Плюс еще есть метеозонды в атмосфере, спутники в космосе, метеобуи в океане и так далее. Каждые три часа в одно и то же время они измеряют метеопараметры (температуру, влажность, скорость ветра и прочие параметры). Все это — гигантский объем данных, на основе которых и делается прогноз на будущее. Вот вам первый источник ошибок — эти измерения далеко не всегда идеальны. Например, у термометра обычно погрешность — 0,1 °C. Казалось бы, это очень малая величина, но когда мы рассматриваем сумму ошибок со многих метеостанций и высот за долгое время, они накапливаются и приводят к неточным прогнозам.
Второй источник ошибок — предел предсказуемости погоды. Он составляет около двух недель. На более отдаленный срок точно предсказать погоду практически невозможно. Поэтому, если вы видите в интернете прогнозы на месяц или даже два, это не имеет под собой никакого научного обоснования, и можно только догадываться, на основе чего они составлены: экстраполяции данных, вычисления средних многолетних значений или предсказаний шаманов. Почему именно две недели? Думаю, вы знаете про «эффект бабочки». По-научному это называется Аттрактор Лоренца: когда малые колебания системы на больших промежутках времени выливаются в большие отклонения. И чем больше времени проходит, тем сложнее эти отклонения предсказать.
Наталья Куксова, руководитель умных городов Sciencely и метеоролога.
— Но, тем не менее, на две недели синоптики в состоянии дать точный прогноз?
— Более или менее. Обычно точность прогноза на завтра — 95–98%, на послезавтра — 90–93%. И так далее — постепенно точность снижается. Но бывает и так, что даже завтрашний прогноз содержит в себе ошибки. Почему?
Представьте, что вы смотрите прогноз погоды на определенную точку местности в Подмосковье, потому что в этом месте у вас дача. Видите, что завтра будет +20 °C, переменная облачность, без осадков. Откуда взялась эта информация? Мы уже говорили, что синоптики собирают данные с метеостанций. Далее они запускают физико-математическую модель, которая на основе этих данных и уравнений термогидродинамики вычисляет прогноз погоды. Если модель хорошая, то прогноз будет достоверным. Однако есть две проблемы. Первая — это плотность сети метеостанций: далеко не везде она высокая, а значит, данных маловато и они будут как бы размазаны по большой территории. Второе — это нехватка мощностей суперкомпьютеров, которые обрабатывают эти данные и выдают прогноз.
Прогноз, который мы видим, например, на сайте Гидрометцентра, — это не данные для определенной точки, а размазанный прогноз на ячейку — квадрат со стороной примерно в 7 км (это средняя цифра для Подмосковья). Но ведь метеорологические поля очень неоднородные. Давление и температура, допустим, вряд ли резко изменятся на расстоянии 7 км, но если посмотреть на карту осадков, она очень неоднородна. А ведь есть еще местные климатические особенности, например городские острова тепла (в городе всегда теплее, чем за его пределами, особенно зимой), особенности рельефа. Понятно, что на такой крупной территории со стороной в 7 км осадки могут в одном месте пройти, а в другом нет.
Идем дальше. Никто не отменял опасные погодные явления. Глобальное потепление — это не только сокращение численности белых медведей в Арктике, но и рост вероятности опасных погодных явлений, изменение их структуры и поведения. Такие процессы прогнозировать очень сложно.
— Есть ли какой-то предел точности модели? Какую вообще роль выполняет человек?
— Даже самая лучшая на сегодняшний день модель имеет целый ряд недостатков. Не буду объяснять весь механизм работы такой сложной системы, как физико-математическая метеорологическая модель. Приведу лишь такой пример. Если модели не хватает данных (а в сетке со стороной ячейки в 7–10 км ей не хватает данных всегда!), она начинает их экстраполировать на те участки, где существуют пробелы. Именно поэтому модели не способны точно фиксировать атмосферные фронты. Другими словами, фронты обычно рисуют люди. Поэтому в идеальной ситуации любой прогноз, нарисованный моделью, должен проверять человек, который на основе своего опыта корректирует прогноз. Это обязательно происходит в аэропортах, в крупных городах, а также при прогнозе опасных и катастрофических погодных явлений. Но если такой коррекции не происходит (или у синоптика мало опыта), то вполне может случиться, что прогноз не сбудется. Достаточно атмосферному фронту сместиться на пару десятков километров от «прогнозного» значения, и вместо обещанных +20 °C вы получите +12 °C, дождь и испорченное настроение из-за нарушенных планов собраться на пикник на свежем воздухе.
— Почему метеорологи иногда предсказывают погоду на несколько месяцев вперед и даже говорят, какие будут лето или зима?
— Самый сложный период для прогнозов: от 2 недель до нескольких месяцев. Тут вообще сложно понять, что происходит с атмосферой. Но, начиная с одного месяца, мы рассчитываем так называемый долгосрочный (или сезонный) прогноз. Он основан на учете различных циклов, характерных не только для климатической системы, но и в целом для всей планеты. Например, учитывается действие Эль-Ниньо — климатического колебания в Тихом океане с периодом около 2–4 лет, которое влияет и на другие регионы Земли. В целом, учитываются все возможные циклы: биологические, космические и т.д.
«Единственный, кто официально несет ответственность за качество прогноза, — это Гидрометцентр»
— В России есть несколько сервисов прогнозов погоды. Откуда они берут информацию?
— В нашей стране есть только одна организация, которая официально может собирать данные с метеостанций в регионах, — это Росгидромет. Его подразделения самостоятельно обрабатывают эти данные и дают прогноз погоды. Но, кроме того, отправляют данные во Всемирную метеорологическую организацию, а также предоставляют другим компаниям, которые затем могут использовать свои (или чужие) модели для обработки этих данных и предсказания погоды.
— Посоветуй, как правильно читать прогнозы и где это лучше делать?
— Единственный, кто официально несет ответственность за качество прогноза, — это Гидрометцентр (сайт meteoinfo.ru). Все машинные прогнозы обязательно дополнительно корректируются синоптиком, поэтому можно ожидать относительно высокую точность прогнозов.
Загляните также на windy.com — это красивая интерактивная карта температуры, осадков, скорости ветра, облачности и других параметров, которые постоянно обновляются. Есть также карта текущей погоды для Москвы и области, созданная нашими учеными (http://carto.geogr.msu.ru/mosclim/), она прекрасно иллюстрирует то, как резко могут меняться метеопараметры в крупном городе по сравнению с пригородом.
Если вы путешествуете и хотите посмотреть прогноз погоды в другой стране, лучше это сделать на сайте местной метеослужбы: обычно они используют локальные модели, которые могут обсчитывать более подробные «местные» данные (глобальные модели оперируют куда менее подробными сводками).
Когда вы планируете что-то важное на природе, смотрите прогноз и принимайте решение как можно ближе к событию (лучше всего за три дня или позднее) и во второй половине дня. Помните, что прогноз на день и ночь, если он не почасовой, — это минимальная и максимальная ожидаемая температура воздуха. А минимальной она бывает чаще всего прямо перед рассветом. Поэтому если выходите с утра на работу затемно, ориентируйтесь именно на ночные температуры.
Читать далее:
Ядро Земли скоро будет вращаться в другом направлении
Посмотрите на водородную суперяхту, «летающую» над водой со скоростью 75 узлов
Млечный Путь оказался аномально большим для своей галактической нити