ПРЕДСКАЗАНИЯ ПОГОДЫ

Изучение погоды имеет огромное практическое значение. Прогнозы ее нужны почти всем отраслям народного хозяйства. Прогнозированием погоды занимается раздел метеорологии, называемый синоптической метеорологией '.

Предсказания погоды возможны на основании систематических наблюдений, производимых одновременно обширной сетью метеорологических и аэрологических станций. Учреждения, занимающиеся получением сведений о погоде, составлением прогнозов и доведением их до сведения заинтересованных организаций и населения, объединяются в Службу погоды. Служба погоды имеется почти во всех странах. Создаются карты погоды — синоптические. Синоптическая карта позволяет видеть одновременное состояние атмосферы на обширных пространствах и на всей Земле.

По данным наземных метеорологических станций составляют карты погоды, наблюдавшейся у земной поверхности. Наблюдения, проводимые в свободной атмосфере с помощью шаров-зондов, радиозондов, самолетов и специальных ракет, позволяют составить карты абсолютной и относительной топографии. Первые составляют для различных уровней — от 1,5 до 18 км, вторые — для слоя атмосферы между 500 и 1000 мб (приблизительно для слоя атмосферы до высоты 5 км над поверхностью Земли).

Основные приземные синоптические карты составляют через каждые 6 часов, карты барической топографии — от 1 до 4 карт в сутки. Синоптические карты — основной материал для предсказания погоды. Дополнительно к ним составляют вспомогательные карты (приземные карты погоды через 2—3 часа, карты изменения давления, осадков, влажности и т. д.), аэрологические диаграммы и графики (например, диаграмма изменений температуры и влажности с высотой), вертикальные разрезы атмосферы и т. п.

Анализ и сопоставление синоптических карт и дополнительных материалов за ряд сроков позволяют установить структуру, положение и перемещение циклонов и антициклонов, воздушных масс, фронтальных зон и других атмосферных образований, имеющих значение для формирования погоды.

Для составления краткосрочных прогнозов (на 1—2 дня) выявляют причины, обусловившие предшествующее развитие атмосферных процессов. Затем на основании закономерностей, известных из теории и практики, определяют наиболее вероятное направление их развития в ближайшее время. Строят приземные и высотные карты будущего поля давления с изображением возможного положения фронтов, барических образований, зон облачности и осадков.

Прогнозы сравнительно легко составляются и имеют высокую оправдываемость в тех случаях, когда в развитии атмосферных процессов не происходит быстрых изменений. Неудачные прогнозы погоды связаны большей частью с трудностями определения быстрой перестройки синоптических процессов, с изменением скорости и направления атмосферных объектов. Большей точностью отличаются специализированные прогнозы (для авиации, флота, сельского хозяйства и т. д.), менее точны общие прогнозы. Чем больше срок прогноза, тем меньше его оправдываемость.

Долгосрочные прогнозы погоды подразделяются на прогнозы малой заблаговременности (3—10 дней) и большой заблаговременности (месяц, сезон). Они содержат лишь общую характеристику погоды и приблизительные даты резких ее изменений. Задача составления долгосрочных предсказаний погоды очень сложна, и точность их меньше точности краткосрочных прогнозов.

Систематическое составление долгосрочных прогнозов началось в СССР в 1922 г. по методу, предложенному Б. П. Мультановским и развитому другими советскими учеными. На основании изучения синоптических карт за длительный период времени было установлено, что за период в 5—7 суток («естественный синоптический период») на сравнительно большой территории в общих чертах сохраняются основные системы барического поля и господствующий перенос воздушных масс, сохраняется и общий характер погоды — неожиданных скачков не бывает. Зная направление развития атмосферных процессов в начале периода, можно судить о погоде в остальные его дни.

Выяснилось, что циклоны и антициклоны имеют «излюбленные» направления движения и перемещаются от центров действия атмосферы но осям (нордкапская, венгерская, карская и т. д.). Были выделены «синоптические сезоны», в течение которых сохраняется определенное сочетание осей. Метеорологи считают, что в году имеется шесть таких «сезонов»: весенний (с 12 марта), первой половины лета (с 7 мая), второй половины лета (с 30 июня), осенний (с 22 августа), призимье (с 15 октября) и зимний (с 21 декабря). Даты начала «синоптических сезонов» взяты средние из многолетних наблюдений. В конкретном году могут быть отклонения на 20—40 дней. Это, естественно, затрудняет предсказания погоды.

Мультановский предположил, что погода зависит от состояния центров действия атмосферы, например в северном полушарии — Алеутского и Исландского минимумов, Азорского, Гавайского максимумов давления. Составленные на основании многолетних наблюдений карты траекторий и повторяемости циклонов и антициклонов указали на связь их с этими центрами.

Составляя прогноз погоды на месяц, на сезон, тщательно изучают синоптическую обстановку предшествовавших месяцев текущего года и ряда прошедших лет, подбирают аналогичные синоптические положения и, предполагая, что процессы развиваются сходно, предсказывают погоду.

Статистическим способом установили, что метеорологические процессы каждого месяца имеют аналогов среди других месяцев года, например атмосферные процессы октября в 73% случаев аналогичны процессам, происходящим в январе. Эта зависимость также используется при прогнозах погоды.

Окончательный прогноз составляется на основании ряда частных прогнозов с учетом того, насколько оправдываются различные способы прогнозирования.

Проблема сверхсрочных прогнозов (на год и более) вообще еще не решена.

Прогнозы погоды делятся по типам в зависимости от целей, для которых они разработаны:

прогнозы общего пользования (публикуемые в СМИ и на интернет-сайтах) содержат краткую информацию об облачности, атмосферных осадках, явлениях погоды, ветре, температуре и влажности воздуха, атмосферном давлении;

авиационные прогнозы содержат детальную характеристику ветра, видимости, явлений погоды, облачности;

морские и речные прогнозы содержат детальную характеристику ветра, волнения, явлений погоды, температуры воздуха;

сельскохозяйственные (агрометеорологические) прогнозы содержат детальную характеристику атмосферных осадков и температуры воздуха.

С развитием науки и применением новых технических средств становится возможна полная автоматизация прогнозирования и количественные оценки характеристик погоды.

Для предсказаний погоды в определенном пункте на короткий срок используют местные признаки погоды (см. табл. в приложении «Местные признаки погоды»). Они хорошо известны населению, занимающемуся, например, сельским хозяйством, и взяты из опыта многих поколений. Местные признаки погоды имеют физическое обоснование и ценны своей доступностью.

При предсказании погоды по местным признакам пользуются следующим правилом: если погода сегодня такая же, как и вчера, и если нет признаков ее изменения, то завтра она будет примерно такой же, как и сегодня. Если наблюдаются признаки изменения погоды, используется их совокупность.

КЛИМАТ

Как ни изменчива погода, многолетние наблюдения позволяют установить в смене погод закономерную последовательность — определенный режим, типичный для данного места.

Состояние атмосферы, типичное для данного места и выражающееся в определенном режиме погоды, называется климатом.

Понятие «климат» не всегда трактовалось одинаково и не всеми одинаково трактуется в настоящее время.

Слово «климат» греческое и в переводе на русский язык означает «наклонение» (klima—наклон). Древние греки делили поверхность Земли в зависимости от угла падения на нее солнечных лучей (от наклона поверхности по отношению к лучам) и от продолжительности освещения (длины дня) на широтные пояса — «климаты» — климатические пояса. Позднее климатом называли температуру, свойственную различным климатическим поясам.

Длительное время под климатом понимали среднее состояние атмосферы. Климат характеризовался средними величинами значений метеорологических элементов, выведенными на основании многолетних наблюдений за погодой. Вычислялись средние суточные, средние месячные, средние годовые и средние многолетние значения температуры, количества осадков и т. д. Средние многолетние величины считались климатическими показателями (нормами климата). Кроме средних, вычислялись также крайние значения метеорологических элементов (наибольшие и наименьшие), определяющие пределы, в которых возможны отклонения от среднего состояния. Все климатические показатели получались путем подсчета — статистическим методом. Этот метод долго оставался единственным в так называемой классической климатологии. Его применение позволило обработать очень большой материал метеорологических наблюдений, создать климатические справочники, атласы, сделало возможными сравнительные характеристики и классификацию климатов. Статистический метод в климатологии не потерял практического значения и в настоящее время.

Однако механическое деление погоды на ряд метеорологических элементов мешало изучению (реального состояния атмосферы. Сочетания отдельно вычисленных значений метеорологических элементов оказывались искусственными, крайне редко встречающимися в природе. Развитию климатологии способствовало применение нового, комплексного метода, предложенного впервые Е. Е. Федоровым, основателем комплексной климатологии. Комплексная климатология рассматривает климат как многолетний режим погоды, проявляющийся в закономерной последовательности всех наблюдаемых в данной местности погод.

Сущность комплексного метода заключается в том, что климат характеризуется не отдельно взятыми осредненными метеорологическими элементами, а комплексами этих элементов, отражающими реальную погоду в конкретный период времени, — комплексными типами погоды. Каждый комплексный тип характеризует погоду отдельных суток. Один и тот же тип погоды может повторяться в одном месте и может встречаться в разных районах.

Комплексных типов погоды очень много. Все они группируются в 16 классов и в 3 большие группы: 1) безморозные, 2) с переходом температуры воздуха через 0° и 3) морозные. На каждые сутки заполняется специальная карточка погоды. Из таких карточек составляется каталог погод. Чем длиннее ряд лет, для которого составлен каталог, тем точнее характеристика климата.

В комплексной климатологии применяется графическое изображение структуры климата в погодах. Графики хорошо передают особенности климата того или иного района. На рисунке 69 по горизонтальной оси отложены месяцы, по вертикальной — повторяемость классов погоды. Графики структуры климата в погодах дополняются кривыми хода средних месячных температур и крайних температур воздуха, а также диаграммами годового хода осадков. Используются данные по радиационному и тепловому балансу. Для больших территорий составляются карты повторяемости различных классов погод. Комплексный метод имеет недостатки: типы погод выделяются по внешним признакам, графики структуры климата в погодах не отражают динамики процесса.

Одновременно с комплексной климатологией развивалась динамическая климатология, определяющая климат как закономерную последовательность метеорологических процессов. Синоптико-динамический метод — метод динамической климатологии — позволяет с помощью синоптических карт раскрыть конкретные процессы, обусловливающие климат данной местности.

Первостепенное значение в формировании климата придается движению воздушных масс, их трансформации, процессам, связанным с фронтами, с циклонами и антициклонами. Но синоптико-динамический метод не дает возможности получить числовые показатели, особенно важные для специалистов-практиков.

В настоящее время успешно разрабатывается комплексно-динамический метод, сочетающий методы комплексной и динамической климатологии.