Рекламаkommersant.ru/ad

Радио «ЪFM»

Слушать прямой эфир

Выпуск газеты №190

В архив

RuStore
Скачайте в
RuStore
AppGallery
Скачайте в
AppGallery
Android
Загрузите на
Android
Радио «ЪFM»«ЪFM»
Выпуск газеты №190«Ъ» Газета
Коммерсантъ. Наука

В прогнозе погоды за человеком всегда остается последнее слово

физика

26.05.2015, 00:00
Летние конвективные явления в атмосфере, достигшие крайней степени, — сильнейшие грозовые ливни, шквалы, смерчи, град и их сочетания, — сопровождаются выделением гигантской энергии, имеют взрывной характер возникновения и наносят огромный ущерб людям. К счастью, катастрофическая погода в одной и той же местности повторяется редко — но это не отменяет необходимости прогнозирования атмосферных явлений экстремальной силы. Пока предсказывать опасные летние конвективные явления с приемлемой точностью не научились ни в России, ни за рубежом. Они плохо изучены даже статистически — требуется обработка гигантских объемов информации, особенно когда речь идет о катастрофической погоде. Необходимо и совершенствование математических моделей, и убедительная верификация расчетов.

Александр Костенко

База современных прогнозов погоды — это численные гидродинамические модели, данные которых выдаются прогнозисту-синоптику к моменту составления прогноза для дальнейшей обработки, осмысления, сравнения результатов прогноза по различным моделям и выбора из них оптимальных. И последнее слово в любом прогнозе погоды, особенно опасного явления, остается всегда за синоптиком-прогнозистом, поэтому гидродинамические прогнозы, автоматизированные прогнозы опасных конвективных явлений, радиолокационные и спутниковые данные, другая метеорологическая информация — всего лишь вспомогательный материал.
Рис 01. Карты прогнозов осадков: Прогностические карты количества осадков правильно отражают синоптическую ситуацию, что подтверждается синхронным снимком облачности с искусственного спутника Земли. С меньшей заблаговременностью (за 12 часов) точнее прогнозируется интенсивность процесса развития зон активной конвекции, что выражается в прогнозировании сильных ливневых осадков (>= 50 мм осадков за 12 часов, местами >= 70 мм за 12 часов).

Рис 01. Карты прогнозов осадков: Прогностические карты количества осадков правильно отражают синоптическую ситуацию, что подтверждается синхронным снимком облачности с искусственного спутника Земли. С меньшей заблаговременностью (за 12 часов) точнее прогнозируется интенсивность процесса развития зон активной конвекции, что выражается в прогнозировании сильных ливневых осадков (>= 50 мм осадков за 12 часов, местами >= 70 мм за 12 часов).

Прогнозы численных гидродинамических моделей основаны на приблизительном решении многочисленных уравнений математической физики. Главным образом они касаются гидродинамики нижних 20-30 км атмосферы; притока и переноса солнечной и тепловой энергии, влаги, количества движения; физики 20-30 м почвы; влияния сложного рельефа, растительности, водных объектов и т.д. Неточности решений уравнений в моделях усугубляются неточностями фактических измерений начальных и граничных условий.
Главная проблема в прогнозе катастрофических летних конвективных явлений — точное место их возникновения. Синоптик должен в реальном времени анализировать спутниковые снимки и данные радиолокации. Они позволяют определить вид кучевой облачности, высоту вершины облака, скорость смещения облаков и другие параметры. Так появляется оперативный прогноз (наукастинг), и если конвективное явление определяется как катастрофическое, выпускается штормовое предупреждение.
Конечно, штормовые предупреждения иногда оказываются ложной тревогой — но гораздо чаще метеорологической службе просто не удается зафиксировать явление экстремальной силы: оно проходит мимо населенных пунктов.
Радиолокационное предупреждение о грозах выдается за 1-2 часа, но возможно их прогнозирование и за 3-6 часов до возникновения — на основе данных базовой мезомасштабной модели (охватывает несколько сот километров по горизонтали и около 10 км по вертикали) Гидрометцентра России. В концептуальной физико-статистической модели наряду с расчетом осадков при прогнозе грозы учитывается система ветров у земли в слое до 6 км, перегрев поднимающейся от земли воздушной частицы по отношению к окружающему воздуху в слое 3-6 км, степень потери этого перегрева от смешивания частицы и холодного сухого воздуха ее окружения.
[ "\u0420\u0438\u0441. 02 \u0420\u0430\u0441\u043F\u0440\u0435\u0434\u0435\u043B\u0435\u043D\u0438\u0435 \u0441\u0438\u043B\u044B \u0448\u043A\u0432\u0430\u043B\u0430: \u041F\u0440\u043E\u0433\u043D\u043E\u0441\u0442\u0438\u0447\u0435\u0441\u043A\u0430\u044F \u043A\u0430\u0440\u0442\u0430 \u0441\u0438\u043B\u044C\u043D\u044B\u0445 \u0448\u043A\u0432\u0430\u043B\u043E\u0432 \u043D\u0430 13 \u0438\u044E\u043D\u044F 2010 \u0433. \u0432 \u0426\u0435\u043D\u0442\u0440\u0430\u043B\u044C\u043D\u043E\u043C \u0444\u0435\u0434\u0435\u0440\u0430\u043B\u044C\u043D\u043E\u043C \u043E\u043A\u0440\u0443\u0433\u0435 \u0420\u043E\u0441\u0441\u0438\u0438. \u0425\u043E\u043B\u043E\u0434\u043D\u044B\u0439 \u0430\u0442\u043C\u043E\u0441\u0444\u0435\u0440\u043D\u044B\u0439 \u0444\u0440\u043E\u043D\u0442, \u0432 \u043E\u0434\u043D\u043E\u0447\u0430\u0441\u044C\u0435 \u0441\u0431\u0438\u0432\u0448\u0438\u0439 \u0436\u0430\u0440\u0443 \u0442\u0440\u043E\u043F\u0438\u0447\u0435\u0441\u043A\u043E\u0439 \u0432\u043E\u0437\u0434\u0443\u0448\u043D\u043E\u0439 \u043C\u0430\u0441\u0441\u044B (\u0430\u0431\u0441\u043E\u043B\u044E\u0442\u043D\u044B\u0435 \u043C\u0430\u043A\u0441\u0438\u043C\u0443\u043C\u044B \u0442\u0435\u043C\u043F\u0435\u0440\u0430\u0442\u0443\u0440\u044B 31-35\u00B0C), \u0432\u044B\u0437\u0432\u0430\u043B \u0433\u0440\u043E\u0437\u044B, \u0448\u043A\u0432\u0430\u043B\u044B \u0438 \u043C\u0435\u0441\u0442\u0430\u043C\u0438 \u0433\u0440\u0430\u0434. \u0412 \u041F\u0430\u0432\u043B\u043E\u0432\u0441\u043A\u043E\u043C \u041F\u043E\u0441\u0430\u0434\u0435 \u043F\u043E\u0440\u044B\u0432 \u044E\u0433\u043E-\u0437\u0430\u043F\u0430\u0434\u043D\u043E\u0433\u043E \u0432\u0435\u0442\u0440\u0430 \u0434\u043E\u0441\u0442\u0438\u0433 24 \u043C/\u0441, \u0432 \u0427\u0435\u0440\u0443\u0441\u0442\u044F\u0445 \u0026mdash; 20 \u043C/\u0441, \u0432 \u0412\u043E\u043B\u043E\u043A\u043E\u043B\u0430\u043C\u0441\u043A\u0435 \u0438 \u041A\u043E\u043B\u043E\u043C\u043D\u0435 \u0026mdash; 18 \u043C/\u0441. \u0412\u0435\u0442\u0435\u0440 \u0432\u0430\u043B\u0438\u043B \u0434\u0435\u0440\u0435\u0432\u044C\u044F, \u0432 \u041B\u044E\u0431\u0435\u0440\u0446\u0430\u0445 \u0443\u043F\u0430\u043B \u0431\u0430\u0448\u0435\u043D\u043D\u044B\u0439 \u043A\u0440\u0430\u043D, \u043F\u043E\u0433\u0438\u0431 \u0447\u0435\u043B\u043E\u0432\u0435\u043A. \u0412\u043E \u0412\u043B\u0430\u0434\u0438\u043C\u0438\u0440\u0441\u043A\u043E\u0439 \u043E\u0431\u043B\u0430\u0441\u0442\u0438, \u043A\u0443\u0434\u0430 \u0444\u0440\u043E\u043D\u0442 \u043F\u0440\u0438\u0448\u0435\u043B \u043F\u043E\u0437\u0434\u043D\u043E \u0432\u0435\u0447\u0435\u0440\u043E\u043C, \u043C\u0443\u0436\u0447\u0438\u043D\u0443 \u043D\u0430\u0441\u043C\u0435\u0440\u0442\u044C \u043F\u0440\u0438\u0434\u0430\u0432\u0438\u043B\u043E \u0443\u043F\u0430\u0432\u0448\u0435\u0435 \u0434\u0435\u0440\u0435\u0432\u043E, \u0432 \u041A\u043E\u0432\u0440\u043E\u0432\u0435 \u0436\u0435\u043D\u0449\u0438\u043D\u0443 \u0443\u0431\u0438\u043B\u0430 \u0441\u043E\u0440\u0432\u0430\u0432\u0448\u0430\u044F\u0441\u044F \u043A\u0440\u044B\u0448\u0430 \u0430\u0432\u0442\u043E\u0431\u0443\u0441\u043D\u043E\u0439 \u043E\u0441\u0442\u0430\u043D\u043E\u0432\u043A\u0438. \u0412 \u041D\u0438\u0436\u0435\u0433\u043E\u0440\u043E\u0434\u0441\u043A\u043E\u0439 \u043E\u0431\u043B\u0430\u0441\u0442\u0438 \u0438\u0437-\u0437\u0430 \u0433\u0440\u043E\u0437\u044B \u0431\u0435\u0437 \u0441\u0432\u0435\u0442\u0430 \u043E\u0441\u0442\u0430\u043B\u043E\u0441\u044C \u0431\u043E\u043B\u0435\u0435 1274 \u043D\u0430\u0441\u0435\u043B\u0435\u043D\u043D\u044B\u0445 \u043F\u0443\u043D\u043A\u0442\u0430 \u0441 \u043D\u0430\u0441\u0435\u043B\u0435\u043D\u0438\u0435\u043C 246550 \u0436\u0438\u0442\u0435\u043B\u0435\u0439. \u0422\u0430\u043A\u0438\u043C \u043E\u0431\u0440\u0430\u0437\u043E\u043C, \u043F\u0440\u043E\u0433\u043D\u043E\u0437 \u0441\u0438\u043B\u044C\u043D\u044B\u0445 \u0448\u043A\u0432\u0430\u043B\u043E\u0432 \u043F\u043E\u0434\u0442\u0432\u0435\u0440\u0436\u0434\u0430\u0435\u0442\u0441\u044F \u0444\u0430\u043A\u0442\u0438\u0447\u0435\u0441\u043A\u0438\u043C\u0438 \u0434\u0430\u043D\u043D\u044B\u043C\u0438 \u043E \u043D\u0438\u0445. " ]

Рис. 02 Распределение силы шквала: Прогностическая карта сильных шквалов на 13 июня 2010 г. в Центральном федеральном округе России. Холодный атмосферный фронт, в одночасье сбивший жару тропической воздушной массы (абсолютные максимумы температуры 31-35°C), вызвал грозы, шквалы и местами град. В Павловском Посаде порыв юго-западного ветра достиг 24 м/с, в Черустях — 20 м/с, в Волоколамске и Коломне — 18 м/с. Ветер валил деревья, в Люберцах упал башенный кран, погиб человек. Во Владимирской области, куда фронт пришел поздно вечером, мужчину насмерть придавило упавшее дерево, в Коврове женщину убила сорвавшаяся крыша автобусной остановки. В Нижегородской области из-за грозы без света осталось более 1274 населенных пункта с населением 246550 жителей. Таким образом, прогноз сильных шквалов подтверждается фактическими данными о них.

Самое трудное для прогноза атмосферное явление — смерч. В настоящее время с достаточной заблаговременностью можно говорить лишь, что прогнозируются условия, благоприятные для возникновения смерчей. Уточняется такой прогноз на основе доплеровской радиолокации.
Все новые методы прогноза проходят в России проверку в оперативном режиме. Рекомендацию о внедрении методов на практике дает, основываясь на результатах оперативных испытаний, Центральная методическая комиссия по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам Росгидромета. Это позволяет синоптикам-прогнозистам опираться на выверенные данные.
Но еще раз необходимо отметить, что над решением проблемы — точного прогноза опасных летних конвективных явлений — трудятся метеорологи всего мира. Особую надежду в решении данной проблемы они возлагают на развитие мезомасштабных моделей и совершенствование наукастинга на основе использования данных доплеровских локаторов и цифровой спутниковой информации высокого пространственного разрешения. На наш взгляд, необходимо и дополнительное исследование физических процессов образования таких явлений.

текст Антонида Алексеева, кандидат географических наук
Борис Песков, кандидат географических наук ФГБУ "Гидрометцентр России"
иллюстрация Александр Костенко

Журнал "Коммерсантъ Наука" №4

от 26.05.2015, стр. 7
Читать