Основатель региональных метеоаккаунтов Илья Винштейн — о том, как в современном мире предсказывают погоду и насколько достоверны долгосрочные прогнозы.
Как синоптики предсказывают погоду, правда ли, что единственно достоверным является прогноз на сутки и что будет с погодой в ближайшие годы? Администратор проекта «Погода 72 — погода в Тюмени» Илья Винштейн отвечает на эти вопросы в колонке на DK.RU.
— В XXI в. главным источником всех прогнозов являются компьютерные модели. По сути, это цифровая (виртуальная) копия атмосферы. Такие программы настолько сложны и дорогостоящи, что разрабатываются государствами и запускаются на суперкомпьютерах. Основной «пищей» для моделей являются данные с метеостанций, радиологических зондов, самолетов, кораблей и, конечно, спутников. Последние дают самый существенный прирост качества.
Когда все начальные данные загружаются в модель, то начинается очень сложный расчет. Модель просчитывает перемещение воздушных масс, циклонов, антициклонов, осадков, ветра и еще огромного количества параметров.
Все прогнозы, которые вы видите в интернете, — это полностью автоматизированные расчеты моделей.
В мире насчитывается около десяти глобальных моделей. В их числе американская, немецкая, канадская, европейская, французская, российская, австралийская и т.д. Есть модели, которые хорошо подходят для краткосрочных прогнозов. Какие-то полезны для среднесрочных, а другие используются только для долгосрочных.
Как синоптики составляют прогнозы погоды
Синоптик должен уметь анализировать сильные и слабые стороны разных моделей. Для этого используются данные по верификации моделей. Если я вижу, что модель является лучшей в каком-то параметре, то я включаю ее в свой прогноз. Мне приходится «сшивать» данные разных моделей. На 24 часа используются одни модели, на пять суток — другие, а в прогнозе на 15 суток — третьи.
Каждому сроку и параметру соответствует своя сборка. Например, одной из самых лучших является немецкая модель ICON. Она хорошо прогнозирует температуру, облачность, осадки и порывы ветра.
В прогнозе на 15 суток используется совсем иной класс моделей — ансамблевые. Такие модели позволяют усреднять сразу 50-100 прогнозов, что существенно снижает уровень статистического шума. Прогноз на 6-15 суток становится более стабильным и точным, чем в случае использования одной модели.
Когда вы смотрите прогноз на каком-нибудь погодном сайте, то всегда видите расчет одной модели. Такой подход существенно увеличивает количество ошибок. Прогноз никто не проверяет на выходе. Он может содержать статистические выбросы или ошибки отрисовки. Например, когда вечерняя температура выдается за утреннюю или ночную.
Прогнозы должны проверяться с учетом ансамблевого и мультимодельного (когда объединяются данные сразу 5-10 моделей) подходов. Например, если одна модель выдает осадки, а остальные девять их не видят, то это ошибочный прогноз.
Также прогноз корректируется по метеостанции. Он имеет привязку к фактической погоде, а не рассчитывается для виртуальной точки над городом.
Все перечисленные выше подходы позволяют создавать самый точный прогноз погоды для отдельно взятой точки, например Кургана или Тюмени. А сравнительные испытания показывают превосходство таких прогнозов над официальными, а также сервисами Gismeteo и Яндекса.
Часть моделей доступна всем, а в других случаях информация размещается на специализированных метеосайтах. Почти все они зарубежные.
Как работает Росгидромет
В региональных гидрометцентрах синоптики могут составлять прогнозы разными методами. Они тоже используют модели, но в качестве вспомогательных инструментов. А основным является синоптический метод, когда на фактические карты наносятся фронтальные разделы, и затем идет перемещение этих зон с учетом движения воздушных масс. Чаще всего это делают с помощью цветных мелков или карандашей. Метод был популярен в XX в., но сейчас морально устарел, хотя им и продолжают пользоваться.
Автоматизированный прогноз на сайте Гидрометцентра России составляется по методике РЭП (расчет элементов погоды). Это схема обработки данных зарубежных моделей. Статистика показывает, что автоматизированный прогноз заметно обходит ручные прогнозы, которые составляют синоптики на местах.
Росгидромет является государственным монополистом в сфере сбора данных о состоянии окружающей среды. Ему принадлежит вся наблюдательная сеть, включая метеостанции и гидропосты.
Кроме того, Росгидромет выдает лицензии другим юридическим лицам, которые хотят заниматься гидрометеорологической деятельностью. Но зарабатывать на прогнозах очень сложно в силу того, что прогноз сейчас в каждом смартфоне. Есть организации, которые на частном уровне предоставляют метеоинформацию бизнесу, но таким компаниям, кроме лицензии, нужны и большие финансовые вливания, чтобы создать цифровую инфраструктуру.
Где прогнозы лучше — у нас или за рубежом?
Самой лучшей является модель Европейского центра среднесрочных прогнозов (ECMWF). Она поддерживается специалистами всех стран Евросоюза, а сам центр идет в авангарде мировой метеорологии. Второе место занимает модель Великобритании.
Российская модель на последнем, девятом месте. Например, она прогнозирует поле давления с точностью, которая была у европейской модели в 2003 г. Это означает, что отставание нашей метеорологии от европейской оценивается в 20 лет.
Чтобы было понятно, европейская модель — это Mercedes класса люкс, а отечественная — это пятый Жигуль.
Если вы откроете сайт Гидрометцентра России, то увидите автоматизированный прогноз на семь суток. Он составляется по российской методике, но изначальные данные берутся от европейской модели.
С другими сайтами ситуация аналогичная. Например у Яндекса в самом низу можно найти приписку «исходные данные: NOAA». Это означает, что Яндекс использует прогнозы американской модели, которая поддерживается Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США.
Все прогнозы, которые вы видите в интернете, базируются на зарубежных данных.
Но одно дело софт, а совсем другое — железо (спутники и суперкомпьютеры). Большая часть метеорологических спутников — это США, ЕС и Китай. У России тоже есть спутники, но их крайне мало. По количеству суперкомпьютеров ЕС, США и Китай тоже значительно нас обходят.
Технологическое отставание отечественной метеорологии от западной будет только усиливаться. Расходы на метеорологию сократятся. Государству сейчас не до этого.
Как далеко и точно мы можем прогнозировать погоду
По официальным критериям Росгидромета, прогноз температуры оправдывается на 100%, если фактическое значение отклоняется от прогноза не более чем на три градуса. Например, в Кургане средняя точность прогноза температуры на 24 часа — 94%: летом — 95-98%, а зимой — 85-90%.
В среднем на каждые последующие сутки точность падает на 3%. Поэтому на 15-е сутки она снижается до 50-55%, что близко к уровню климатического прогноза. С осадками сложнее, там предел предсказуемости составляет 5-7 суток, но все зависит от времени года и синоптической ситуации.
Добиться сверхдлительных точных прогнозов погоды невозможно с физической точки зрения. Атмосфера — это хаотичная система. Малейшие ошибки в начальных данных приводят к ошибках в среднесрочных и долгосрочных прогнозах.
Предел создания точного прогноза — 15 суток. Далее уже идет среднесрочный прогноз и долгосрочный, когда определяется общая циркуляция атмосферы без доступных деталей.
Но предположить, как будет меняться климат в ближайшие годы, мы можем. На Земле наблюдается мощное и стремительное потепление. Урал не стал исключением. Летом все чаще фиксируются волны жары, а зимы стали мягче. Кроме того, увеличилось количество опасных и неблагоприятных явлений, что происходит на территории всей страны. Это подтверждается статистикой.
Потепление продолжится, а погода будет все более капризной и переменчивой за счет возрастающей меридиональности. Это когда воздух движется либо с севера на юг, либо с юга на север.
Напомним, что в последние годы в УрФО часто бушуют лесные пожары из-за аномальной жары и засухи, а в этом году Тюменская и Курганская области пострадали из-за небывалого весеннего наводнения.
Читайте также: ТюмГУ откроет карбоновые полигоны в Средней Азии и Латинской Америке
«Ученые должны осознавать свое влияние на политический ландшафт»
Тюменский ученый рассказал, когда восстановится уровень воды в Туре
ТОП-5 археологических открытий Урала, которые изменят ваше представление о нем
Ученые в Тюмени разработали дешевую технологию превращения помета в удобрение