160 лет назад в английской газете The Times был опубликован первый публичный прогноз погоды

В 2020 году Росгидрометом на территории России было зарегистрирована ровно 1 тыс. так называемых опасных гидрометеорологических явлений (ОЯ) и комплексов метеорологических явлений (КМЯ), когда сочетание двух и более одновременно метеоявлений, каждое из которых по силе не достигает ОЯ, но близко к ним и наносит ущерб не меньше, чем ОЯ, то есть по три погодных катаклизма в сутки.

Предсказание того, что завтра удушающая жара станет еще невыносимее, или что трубы отопления лопнут от невиданного мороза, или что твой дом затопит и ты получишь от государства утешительный приз в миллион рублей, или что тебя запросто может убить рекламным щитом или куском черепицы с крыши, не выдержавшим напора ветра, мало кого радует. Искреннюю радость, а чаще столь же искреннее злорадство в таких случаях вызывают ошибки синоптиков. Благо ошибаются они регулярно, ведь гидрометеорология — наука сравнительно молодая, а предмет ее исследований сложный и пока недостаточно предсказуемый.

Созидательная сила урагана

В истории гидрометеорологической науки стало традицией упоминать в числе ее отцов-основателей Аристотеля, написавшего в (IV век до н. э.) «Метеорологику». С тем, что в науке Аристотель — «наше все», никто не спорит. Но в данном случае в заблуждение вводит название его труда, достаточно его прочитать, чтобы понять, что на современном научном языке его «метеорологика» означает геофизику.

Гидрометеорология в ее современном понимании возникла гораздо позже — даже не после того, как в XVII и XVIII веках появились термометры, барометры, гигрометры, дождемеры, анемометры и прочие ее инструменты, а только в 1840-е годы, когда появился телеграф Морзе, с помощью которого метеоданные можно было передавать в режиме реального времени (онлайн, как сказали бы сейчас) в единый аналитический центр и наносить их на синоптические карты.

В 1853 году при английской Палате (министерстве) торговли было создано первое в истории государственное метеорологическое ведомство, которое возглавил адмирал Роберт Фицрой, член Королевского общества, то есть академик. Он командовал шлюпом «Бигль» во время его знаменитого кругосветного плавания с Дарвином на борту и в 1839 году издал четырехтомный отчет об этом плавании (третий том в нем был «Дневником и замечаниями Дарвина»). За этот научный труд адмирал Фицрой и был избран в академики.

Непосредственным поводом для организации государственных метеослужб считаются жестокие шторма у Балаклавы 14 ноября 1854 года и у северо-восточного берега Англии 26 октября 1859 года. Балаклавский шторм во время Крымской войны потопил около 60 английских и французских судов, в том числе знаменитый «Черный принц», вместе с которым, как считалось долгие годы, на дно пошло жалование всей английской экспедиционной армии в звонкой монете.

Задним числом директор Парижской обсерватории Леверье обратился с просьбой к коллегам в других странах прислать ему сводки погоды в период с 12 по 16 ноября 1854 года, если таковые у них имеются. Леверье был знаменитым ученым, на основании его расчетов была открыта восьмая планета Солнечной системы Нептун. И когда он занялся земным делом, его коллеги расстарались. Полученные от них данные он нанес на карту, и стало предельно понятно, что ураганный ветер, потопивший корабли в Черном море, можно было предсказать заранее.

Аналогичная история, причем тогда не менее громкая, чем случившая полвека спустя с «Титаником», произошла с новеньким парусно-паровым клипером Royal Charter, разбившимся у самого берега Англии 26 октября 1959 года. Он шел с пятью сотнями пассажиров из Австралии и застрахованным на 322 тыс. фунтов стерлингов грузом золота с приисков в штате Виктория, где в те годы еще продолжалась австралийская «золотая лихорадка». Как писали газеты, спаслось всего 40 человек, а многие погибли, не желая расставаться с поясами, набитыми золотом. Судя по всему, эта подробность не была газетной уткой, до сих пор на месте крушения клиппера энтузиасты в аквалангах ищут золотой песок и самородки — и хотя редко, но находят!

В этом случае прогноз урагана тоже можно было составить лишь задним числом. На побережье британских островов тогда работало уже 15 метеопунктов, но телеграфной связью с головным офисом ведомства Фицроя они еще не были обеспечены, да и географический охват ими территории суши и океана был слишком мал. Гидрометслужба не сразу строилась.

От мутного стеклышка до метеопрогноза

Сразу после вступления на пост директора метеослужбы адмирал Фицрой обязал капитанов английских судов ежедневно наблюдать за показаниями штормгласса и заносить их в судовой журнал. Штормгласс, или бароскоп, как его еще называют, представлял собой запаянный стеклянный сосуд со спиртовым раствором камфары, нашатыря и калийной селитры. При хорошей погоде раствор прозрачен, при плохой мутнеет и в нем даже выпадает осадок из кристалликов селитры и камфоры.

С точки зрения современной науки действие штормгласса необъяснимо, в герметическом сосуде давление постоянное, а чувствует раствор только освещенность, температуру и, вероятно, какие-то электромагнитные изменения. Во всяком случае, как показали опыты, его показания достоверно коррелируют с поведением животных перед природными катаклизмами.

В викторианский век научного прогресса адмирал не мог ограничиться штормглассом, он вменил в обязанность капитанам судов заполнять разработанные в его ведомстве таблицы, где отмечались сила и направление ветра, атмосферное давление, температура воздуха и воды и прозрачность штормгласса. Одновременно запросил ежедневные записи барографа из Королевской обсерватории в Ричмонде, и такие же барографы заказал для пунктов метеонаблюдений на побережье.

К концу его службы главным метеорологом метрополии в 1865 году на побережье Британских островов работало 19 метеостанций, имевших телеграфную связь с центральным офисом службы, еще две метеостанции с аппаратами Морзе были во Франции (в Бресте и на юге атлантического побережья) и по одной в Дании, Голландии и Португалии. Но еще раньше в лондонской газете The Times в 1861 году с легкой руки адмирала начали публиковать прогноз погоды.

В 1862 году вышла научная монография Роберта Фицроя «The Weather Book» («Книга погоды»), где он написал слова, которые сейчас кажутся само собой разумеющимися, но тогда, наверное, резавшими слух: «Нужно помнить, что состояние воздушного океана скорее говорит о будущей погоде, чем о погоде в настоящий момент».

Как водится, первыми бунт против метеопрогноза подняли те, чье благосостояние и даже жизнь больше, чем у других, зависела от предсказания погоды — владельцы судов и моряки: при штормовом предупреждении рейды портов закрывались. Причем закрывались не тогда, когда признаки надвигающегося шторма были очевидны, а даже при полном штиле и только потому, что начальнику порта откуда-то прислали какую-то бумажку.

Рыбакам на мелких судах, выход в море которых проконтролировать было сложнее, по указанию адмирала раздали штормглассы, и эти старинные бароскопы, которые раньше казались рыбакам полезной вещью, теперь тоже вызвали у них ненависть к адмиралу, а в его лице к гидрометеорологической науке. Но процесс, как говорится, пошел.

В 1873 году в Вене состоялся первый международный метеорологический конгресс, на котором были выработаны единые стандарты и единое время суток для измерений атмосферных и гидрологических показателей на метеостанциях и единый телеграфный код передачи метеосведений.

В нашей стране первое публичное штормовое предупреждение было дано в 1874 году Главной физической обсерваторией в Санкт-Петербурге, которая за два года до этого начала издание метеорологического бюллетеня и составление ежедневной синоптической карты Европы и Сибири, получая телеграфные метеорологические сводки с 26 российских и двух зарубежных станций.

Сейчас прогнозы погоды едва ли не самый востребованный вид информации во всем мире и один из самых неблагодарных для его авторов. Даже абсолютно точно сбывшийся прогноз погодного катаклизма вызывает в народе в первую очередь раздражение — этого еще не хватало! А таких поводов для недовольства в последнее время становится все больше. В последнем по времени «Докладе об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2020 год» констатируется, что «прошедший год оказался экстремально теплым как в России, так и в целом по земному шару».

Прошлогодняя жара

Среднегодовая аномалия температуры воздуха (отклонение от среднего за 1961–1990 годы) на территории России составила +3,22 °С — более чем на 1 градус выше предыдущего максимума 2007 года. Годовые суммы осадков несколько выше нормы (106%). Ледяной покров в акватории арктических морей, по которым проходит трасса Северного морского пути, в 2020 году сократился к сентябрю до рекордно низкого уровня (26 тыс. кв. км). Такие же тенденции отмечены и во всем мире. По данным CRU UEA — Группы исследований климата Университета Восточной Англии, 2020 год оказался самым теплым, а глобальная температура с учетом температуры у поверхности океана была второй в истории (данные британского метеорологического Центра Хэдли) и первой в Северном полушарии.

Такие доклады Росгидромета готовятся и издаются ежегодно начиная с 2006 года, то есть этот 15-й по счету. Трудятся над обобщением метеоданных за прошедший год 11 подведомственных Росгидромету НИИ, в том числе Главная физической обсерватория в Санкт-Петербурге (ныне Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова), которая в 1874 году дала первое публичное штормовое предупреждение. В докладе есть глава «Опасные гидрометеорологические явления», их мониторинг на территории нашей страны ведется с 2008 года, то есть это была 13-я по счету сводка.

В прошлом году на территории Российской Федерации была зафиксирована ровно 1 тыс. опасных гидрометеорологических явлений, на 97 больше, чем в 2019 году, когда их было 903. 372 ОЯ, наблюдавшихся в 2020 году, то есть примерно каждое третье, нанесли значительный ущерб отраслям экономики и жизнедеятельности населения. За год было выпущено 2118 штормовых предупреждений, оправдываемость которых составила 95,5%. Предупрежденность ОЯ, нанесших значительный ущерб, в 2020 году составила 94,4%. Число нежданных ОЯ было 21.

Словом, отечественные прогнозы опасной погоды неудовлетворительными назвать нельзя, они на уровне прогностических возможностей самых развитых стран, даже, пожалуй, более точные, если учесть, что территория нашей страны в отличие от тех самых развитых стран гораздо больше — одна седьмая часть земной суши.

Погода привычной опасности

Если посмотреть динамику ОЯ в России с 2008 года, то прошлый год с 1 тыс. ОЯ занимает третью ступеньку на пьедестале, пропустив вперед себя 2008 (1090 ОЯ) и 2018 годы (1040 ОЯ), в остальные годы число ОЯ в год было меньше тысячи. Сравнить последние 13 лет с предыдущими годами проблематично, раньше были несколько иные критерии ОЯ и другая методика их оценки. Но если этим пренебречь и рассматривать только ОЯ, которые нанесли значительный ущерб отраслям экономики и жизнедеятельности населения, то отчетливо видна тенденция нарастания таких ОЯ с 1996 года.

В 1996 году их было зарегистрировано 206 (26 из них были, как изящно выражаются метеорологи, непредусмотренными). Рекордсменом по таких непредусмотренным ОЯ был 2001 год (66 нежданных ОЯ), а рекордсменами по ОЯ, имевшими наиболее разрушительные для экономики и населения последствия, были 2007 (436 ОЯ, из них 61 непредусмотренное), 2010 (467, 47 непредусмотренных), 2012 (469 и 35), 2013 (455 и 38), 2018 (465 и 20) года. В прошлом году эти показатели, как уже сказано, были равны 372 и 21. Каким будет нынешний год мы узнаем, когда выйдет очередной доклад Росгидромета, но едва ли он будет сильно отличаться от предшествующих ему лет.

Статистикой можно играть до бесконечности, предельно ясно только одно: погода стала заметно опаснее, чем была раньше, или, еще проще, чем ее помнят люди старшего поколения. Для поколения Z это уже их погода, и нам жить при такой. Но почему она стала опаснее — на это однозначного ответа пока нет.

Беда не приходит одна

Дежурное объяснение первопричины возросшей опасности погоды — глобальное потепление. В реальности глобального потепления сомнений у ученых нет, иначе придется поверить во всемирный тайный заговор синоптиков, которые на всех метеостанциях планеты в течение века намеренно завышают показания термометров. Назначить глобальное потепление главной причиной возрастающей на глазах волатильности погоды и закрыть вопрос, конечно, можно. Этим как раз занимаются политики высшего ранга на всевозможных климатических саммитах, но к науке это имеет лишь косвенное отношение.

Глобальные потепления и похолодания были и раньше, палеогеофизика довольно хорошо разобралась в их причинах. Но глобальные изменения температуры, газового состава атмосферы и прочие мегакатаклизмы, вызывавшие массовые вымирания, рассматриваются наукой в макромасштабах: хронологическом — миллионах, тысячах, реже сотнях лет; географическом — вся планета, ее атмосфера, гидросфера, литосфера, в лучшем случае океаны и материки.

Стоит перейти к микромасштабам — суткам и ограниченным территориям, как оказывается, что причины локальных погодных аномалий гораздо сложнее и разнообразнее. Во всяком случае единой или хотя бы доминирующей теории, как теория парниковых газов в случае нынешнего глобального потепления, у ученых-метеорологов нет и в обозримом будущем, похоже, не предвидится.

Пока что научные объяснения выглядят примерно так: «Погодные аномалии, рассматриваемые как следствие закономерного динамического развития атмосферы, имеют очевидную обусловленность от внешних (космических) и внутренних (геофизических) природных факторов. Агентами, вызывающими возмущения околоземного космического пространства, являются: транзитные структуры — выбросы коронального вещества, являющиеся следствием активных процессов во вспышках и в выбросах волокон; высокоскоростные потоки солнечной плазмы, следующие за ударной волной от больших вспышек и выбросов солнечных волокон или истекающие из областей с открытой конфигурацией магнитного поля».

Другой вариант, не солнечный: «Главная причина погодных аномалий — флуктуации общего содержания озона в атмосфере. Причины таких флуктуаций — эмиссия глубинных, разрушающих озон газов (водорода и метана) и вариации геомагнитного поля». Продолжать в том же духе можно долго.

На этом фоне, пожалуй, единственным твердо установленным фактом является строго математическое доказательство кластерного характера погодных аномалий. Вот аннотация этого исследования доктора физико-математических наук Александра Андреевича Рузмайкина из Лаборатории реактивного движения (JPL) Калифорнийского технологического института: «Согласно флуктуационно-диссипативной теореме, реакция простой однородной системы на внешнее воздействие определяется ее корреляционной функцией. Структурированная система реагирует более сложным образом. Ее среднее состояние (например, глобальная температура Земли) изменяется слабо, но очень сильно возрастает число экстремальных событий (таких как наводнения и засухи). Статистика экстремальных событий выявляет некоторые поразительные их свойства, в частности способность образовывать кластеры, то есть приходить группами. Это явление хорошо отражено в народной поговорке: “Беда никогда не приходит одна”. В данной статье статистика экстремальных событий иллюстрируется примером процесса, связанного с выпадением осадков».

Эта научная работа под названием «Климат как игра случая» была опубликована в журнале «Успехи физических наук» в 2014 году. Математика — наука строгая, УФР более чем солидный научный журнал, автор публикации Александр Рузмайкин — ученик Якова Борисовича Зельдовича, ученый очень высокой квалификации. Ему можно верить, а главную мысль его публикации относительно погодных аномалий — «беда не приходит одна» — можно считать парадигмой нынешней науки об опасной погоде.

Ася Петухова