Метеорологические самолеты и корабли что это такое
«КОРАБЛИ ПОГОДЫ»
н.-и. суда; ведут океанологии, и метеорол. наблюдения, изучают взаимодействия между океаном и атмосферой, участвуют в иссл. глобальных природных процессов в разл. зонах земного шара.
Смотреть что такое «»КОРАБЛИ ПОГОДЫ»» в других словарях:
КОРАБЛИ ПОГОДЫ — «КОРАБЛИ ПОГОДЫ», научно исследовательские суда (см. СУДНО НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЕ (НИС)) ; ведут океанологические и метеорологические наблюдения, изучают взаимодействия между океаном и атмосферой, участвуют в исследованиях глобальных природных… … Энциклопедический словарь
КОРАБЛИ ПОГОДЫ — научно исследовательские суда; ведут океанологические и метеорологические наблюдения, изучают взаимодействия между океаном и атмосферой, участвуют в исследованиях глобальных природных процессов в различных зонах земного шара … Большой Энциклопедический словарь
«корабли погоды» — научно исследовательские суда; ведут океанологические и метеорологические наблюдения, изучают взаимодействия между океаном и атмосферой, участвуют в исследовании глобальных природных процессов в различных зонах земного шара … Энциклопедический словарь
климат — а; м. [от греч. klima (klimatos) наклон (солнечных лучей)] 1. Многолетний режим погоды, свойственный той или иной местности на Земле и являющийся одной из её географических характеристик. Изменение климата. Жаркий, умеренный, континентальный,… … Энциклопедический словарь
СУДНО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЕ (НИС) — СУДНО НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЕ (НИС), морское, речное или озерное судно, спроектированное и построенное (или перестроенное из судна др. типа) для выполнения научных исследований. Различают НИС: океанографические, «корабли погоды» (см. КОРАБЛИ… … Энциклопедический словарь
Метеорологические организации — международные, организации, создаваемые для международного сотрудничества в области метеорологии. Основные М. о. Всемирная метеорологическая организация (ВМО). Наряду с ВМО вопросами международного сотрудничества по метеорологии… … Большая советская энциклопедия
судно научно-исследовательское — (НИС), морское, речное или озёрное судно, спроектированное и построенное (или перестроенное из судна другого типа) для выполнения научных исследований. Различают НИС: океанографические, «корабли погоды», рыбопоисковые, геолого геофизические… … Энциклопедический словарь
Корабли погоды
Море таит в себе много неожиданностей: сегодня оно спокойно, а завтра шторм безжалостно кидает корабль с одной волны на другую, так что стальной корпус содрогается от ударов. Наступает жестокое испытание прочности корабля, воли и смелости людей, вступивших в единоборство со стихией. И не всегда еще в этой борьбе побеждает человек…
Чтобы победить бури и штормы, овладеть разбушевавшейся стихией, прежде всего надо знать, где и когда зарождаются бури, каков их путь, какова разрушительная сила. И первые, кто добывает эти сведения,— метеорологи. Успех может быть достигнут только объединенными усилиями. Поэтому метеорологи всего мира создали Всемирную метеорологическую организацию.
Современная метеорология уже не довольствуется наблюдениями за температурой и давлением воздуха, за направлением и скоростью ветра только у поверхности земли. Она должна знать состояние всех слоев атмосферы. Но и этого, оказывается, недостаточно. Огромная часть метеорологических наблюдений производится над сушей, в то время как две трети земной поверхности, покрытые водой, остаются еще малодоступными для систематических наблюдений. Но погода над сушей тесно связана с атмосферными явлениями, происходящими над океанами.
Еще в 1959 году для организации комплексных метеорологических наблюдений в океанах были построены два специальных корабля погоды. Сегодня мы совершим маленькое виртуальное путешествие на одном из них.
…Красное море. Здесь даже на глубине двух километров температура воды около 22 градусов, то есть на 18—20 градусов выше, чем на тех же широтах и на той же глубине в Атлантическом и Индийском океанах. Этот величайший в мире аккумулятор тепла заинтересовал ученых еще в позапрошлом веке. Однако тогда не было возможности получить точные данные о тепловом балансе Красного моря. Теперь, располагая совершенной аппаратурой, метеорологи с борта корабля производили измерения температуры, влажности, скорости ветра от поверхности моря до самой верхушки мачты; одновременно они измеряли приток и отток лучистой энергии. Эти наблюдения позволили определить, сколько поступает тепла от Солнца, сколько расходуется на испарение воды с поверхности моря и сколько тепла теряется за счет рассеивания. Выяснилось, что в Красном море подавляющая часть тепла расходуется на испарение, величина которого доходит до 17 миллиметров в сутки. Иначе говоря, если бы не было притока воды, то испарение осушило бы Красное море за 300 лет!
…Впереди Аденский залив. Свежий попутный ветер. Мы входим в зону аравийской ветви индийского муссона. Во время летнего индийского муссона в районе острова Сокотра и Сомалийского побережья господствуют сильные юго-западные ветры. Эти ветры, отгоняя от берегов поверхностные воды, вызывают подъем холодных вод из глубин, образующих сомалийское холодное течение.
С выходом в зону сомалийского течения заметно похолодало и в воздухе, наступило полное прояснение, исчезли даже облака верхнего яруса, наблюдающиеся обычно на высоте 10—12 километров. Возникает вопрос; неужели так высоко может распространяться влияние сомалийского течения? Чтобы ответить на этот важный для метеорологии вопрос, надо пройти здесь еще не раз.
…Наш «корабль погоды» продолжает свой путь по Индийскому океану на восток, немного севернее экватора, этого загадочного «пояска» нашей планеты.
В течение всего года над экватором наблюдается зона низкого атмосферного давления, простирающаяся до стратосферы и даже до ионосферы. Устойчивость этой зоны и ее территориальное постоянство остаются без объяснений до настоящего времени. До сих пор нет еще ответа и на другой вопрос: является ли экватор благоприятной зоной для устойчивых восходящих токов, то есть для развития мощной облачности? Если да, то как же объяснить засушливость на экваториальных островах, расположенных среди океанических просторов? Как объяснить и некоторые другие явления, наблюдающиеся на экваторе, но не согласующиеся с утвердившейся в метеорологии теорией общей циркуляции атмосферы?
…Тихий океан встретил корабль спокойно. Но это продолжалось недолго. Уже в первый день были получены тревожные данные о зарождении нового тайфуна, в центральной части которого скорость ветра достигала 60—70 метров в секунду, то есть более 200 километров в час. Встреча с таким тайфуном была бы опасна. Но мы приняли по радио с другого корабля «карту» погоды, и нам удалось, своевременно изменив курс, избежать опасной встречи.
Так корабли погоды могут выполнять не только исследовательскую работу. Вдалеке от родных берегов, оснащенные радиолокационными, телеметрическими и другими современными техническими средствами, они ведут информационную и сторожевую службу, охраняя мирную жизнь от нашествий разбушевавшейся стихии. Они могут организовать для кораблей в океанах информацию о путях движения циклонов, тайфунов, о штормах, выполняя задачи «плавающих бюро погоды».
Выход кораблей погоды на просторы Мирового океана раскроет новые широкие перспективы развития морской метеорологии, способствуя расширению наших знаний о погоде…
Метеорологические самолеты и корабли что это такое
Что такое погода
Какими словами можно охарактеризовать погоду? Муравей Вопросик предложил для этого целый список слов. Подчеркни те слова, которые действительно подходят для характеристики погоды.
Большая, маленькая, холодная, тёплая, жаркая, узкая, широкая, сухая, сырая, дождливая, короткая, длинная, круглая, квадратная, ветреная, безветренная, облачная, пасмурная.
И снова Попугай приготовил для тебя загадки. Отгадай их и впиши в клеточки названия явлений погоды.
Кручу, бурчу,
Знать никого не хочу!
Ответ: Метель
Сверкнёт, мигнёт,
Кого-то позовёт.
Ответ: Гроза
Составь и запиши общий план рассказа о погодных явлениях.
1. Что такое погодные явления.
2. Основные явления погоды (изменения температуры, облачность, дождь, снегопад, ветер).
3. Какие погодные явления я наблюдал сам.
4. Как я отношусь к тем или иным погодным явлениям.
Из текста «Как предсказывают погоду» (с. 34 учебника) выпиши слова, характеризующие научные наблюдения за погодой. Раскрой (устно) значение каждого из этих слов.
метеорология, метеостанция, метеоспутники, метеорологические самолёты и корабли, научные предсказания
АВИАЦИОННАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ
Метеорология — наука, изучающая физические процессы и явления, происходящие в атмосфере земли, в их непрерывной связи и взаимодействии с подстилающей поверхностью моря и суши.
Авиационная метеорология — прикладная отрасль метеорологии, изучающая влияние метеорологических элементов и явлений погоды на деятельность авиации.
Атмосфера. Воздушная оболочка земли называется атмосферой.
По характеру распределения температуры по вертикали атмосферу принято делить на четыре основные сферы: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и три переходных слоя между ними: тропопаузу, стратопаузу и мезопаузу ( 6).
Тропосфера — нижний слой атмосферы, высота 7—10 км у полюсов и до 16—18 км в экваториальных районах. Все явления погоды развиваются главным образом в тропосфере. В тропосфере происходит образование облаков, возникновение туманов, гроз, метелей, наблюдается обледенение самолетов и другие явления. Температура в этом слое атмосферы падает с высотой в среднем на 6,5° С через каждый километр (0,65° С на 100%).
Тропопауза — переходный слой, отделяющий тропосферу от стратосферы. Толщина этого слоя колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров.
Стратосфера — слой атмосферы, лежащий над тропосферой, до высоты приблизительно 35 км. Вертикальное движение воздуха в стратосфере (по сравнению с тропосферой) очень сильно ослабевает или почти отсутствует. Для стратосферы характерно незначительное понижение температуры в слое 11—25 км и повышение в слое 25—35 км.
Стратопауза — переходный слой между стратосферой и мезосферой.
Мезосфера — слой атмосферы, простирающийся приблизительно от 35 до 80 км. Характерным для слоя мезосферы является резкое повышение температуры от начала до уровня 50—55 км и понижение ее до уровня 80 км.
Мезопауза — переходный слой между мезосферой и термосферой.
Термосфера — слой атмосферы выше 80 км. Этот слой характеризуется непрерывным резким повышением температуры с высотой. На высоте 120 км температура достигает +60° С, а на высоте 150 км —700° С.
Схема строения атмосферы до высоты 1 00 км представлена.
Стандартная атмосфера — условное распределение по высоте средних значений физических параметров атмосферы (давления, температуры, влажности и др.). Для международной стандартной атмосферы приняты следующие условия:
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Состояние атмосферы и процессы, происходящие в ней, характеризуются рядом метеорологических элементов: давлением, температурой, видимостью, влажностью, облаками, осадками и ветром.
Величина барометрической ступени определяется по формуле
Температура воздуха характеризует тепловое состояние атмосферы. Температура измеряется в градусах. Изменение температуры зависит от количества тепла, поступающего от Солнца на данной географической широте, характера подстилающей поверхности и атмосферной циркуляции.
В СССР и большинстве других стран мира принята стоградусная шкала. За основные (реперные) точки в этой шкале приняты: 0° С — точка плавления льда и 100° С— точка кипения воды при нормальном давлении (760 мм рт. ст.). Промежуток между этими точками разбит на 100 равных частей. Этого промежутка носит название «один градус Цельсия» — 1° С.
Видимость. Под дальностью горизонтальной видимости у земли, определяемой метеорологами, понимается то расстояние, на котором еще можно обнаружить предмет (ориентир) по форме, цвету, яркости. Дальность видимости измеряется в метрах или километрах.
Влажность воздуха — содержание водяного пара в воздухе, выраженное в абсолютных пли относительных единицах.
Абсолютная влажность — это количество водяного пара в граммах на 1 лс3 воздуха.
Удельная влажность — количество водяного пара в граммах на 1 кг влажного воздуха.
Относительная влажность — отношение количества содержащегося в воздухе водяного пара к тому количеству, которое требуется для насыщения воздуха при данной температуре, выраженное в процентах. Из величины относительной влажности можно определить, насколько данное состояние влажности близко к насыщению.
Точка росы—температура, при которой воздух достиг бы состояния насыщения при данном влагосодержании и неизменном давлении.
Разность между температурой воздуха и точкой росы называется дефицитом точки росы. Точка росы равна температуре воздуха в том случае, если его относительная влажность равна 100%. При этих условиях происходит конденсация водяного пара и образование облаков и туманов.
Облака — скопление взвешенных в воздухе капель воды или кристаллов льда, возникших в результате конденсации водяного пара. При наблюдениях за облаками отмечают их количество, форму и высоту нижней границы.
Количество облаков оценивается по 10-балльной шкале: 0 баллов означает отсутствие облаков, 3 балла — три четверти неба закрыто облаками, 5 баллов — половина неба закрыта облаками, 10 баллов — все небо закрыто облаками (сплошная облачность). Высота облаков измеряется при помощи светолокаторов, прожекторов, шар-пилотов и самолетов.
Все облака в зависимости от расположения высоты нижней границы делятся на три яруса:
Верхний ярус — выше 6000 м, к нему относятся: перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые.
Средний ярус — от 2000 до 6000 м, к нему относятся: высококучевые, высоко-слоистые.
Нижний ярус — ниже 2000 м, к нему относятся: слоистокучевые, слоистые, слоисто-дождевые. К нижнему ярусу относятся также и облака, простирающиеся на значительном расстоянии по вертикали, но нижняя граница которых лежит в нижнем ярусе. К таким облакам относятся кучевые и кучеводождевые. Эти облака выделяются в особую группу облаков вертикального развития. Облачность оказывает наибольшее влияние на деятельность авиации, так как с облаками связаны осадки, грозы, обледенение и сильная болтанка.
Осадки — водяные капли или ледяные кристаллы, выпадающие из облаков на поверхность земли. По характеру выпадения осадки разделяются на обложные, выпадающие из слоисто-дождевых и высоко-слоистых облаков в виде капель дождя средней величины или в виде снежинок; ливневые, выпадающие из кучево-дождевых облаков в виде крупных капель дождя, хлопьев снега или града; морося- щ и е, выпадающие из слоистых и слоисто-кучевых облаков в виде очень мелких капель дождя.
Полет в зоне осадков затруднен вследствие резкого ухудшения видимости, снижения высоты облаков, болтанки, обледенения в переохлажденном дожде и мороси, возможного повреждения поверхности самолета (вертолета) при выпадении града.
Ветер — движение воздуха по отношению к земной поверхности. Ветер характеризуется двумя величинами: скоростью и направлением. Единица измерения скорости ветра— метр в секунду (1 м/сек) или километр в час (1 км/ч). 1 м/сек = = 3,6 км/ч.
Направление ветра измеряется в градусах, при этом следует учитывать, что отсчет ведется от северного полюса по часовой стрелке: северное направление соответствует 0° (или 360°), восточное — 90°, южное— 180°, западное — 270°.
Направленне метеорологического ветра (откуда дует) отличается от направления аэронавигационного (куда дует) па 180°. В тропосфере скорость ветра с высотой увеличивается и достигает максимума под тропопаузой.
Сравнительно узкие зоны сильных ветров (скоростью от 100 км/ч и выше) в верхней тропосфере и нижней стратосфере на высотах, близких к тропопаузе, называются струйными течениями. Часть струйного течения, где скорость ветра достигает максимального значения, называется осью струйного течения.
По своим размерам струйные течения простираются на тысячи километров в длину, сотни километров в ширину и несколько километров в высоту.
Предсказать через нейросети: как суперкомпьютеры «заменяют» синоптиков, и почему от них ждут идеальных прогнозов
Метеоданные проходят сложный путь, требующий невероятной точности. А потом оказываются на вашем экране в «Яндекс.Погоде» или Gismeteo.
Прогнозы погоды настолько доступны, что стали частью современной цивилизации, — теперь ими пользуются повсеместно: от авиации и сельского хозяйства до рядовых горожан, выбирающих одежду перед выходом из дома.
Но за кулисами предсказаний стоит не мало технических устройств, программ и технологий по всей планете и за её пределами, обеспечивающих как комфорт людей, так и безопасность жизней.
Радары, спутники, суперкомпьютеры и нейросети — просто о сложном устройстве современного прогноза погоды.
Метеоданные каждой страны не держатся в тайне, а свободно распространяются и формируют глобальную систему наблюдений. Первыми составляют готовые карты и сводки текущей погоды крупные метеоцентры государств, называющиеся мировыми.
Для вычислений у метеоцентров есть суперкомпьютер: британское Метеорологическое бюро прогнозирует погоду на системе Cray, а вскоре ожидает обновлённый суперкомпьютер за 1,2 миллиарда фунтов. На платформе Cray работает и суперкомпьютер Гидрометцентра.
Суть в том, что современная прогностическая метеорология — это физико-математическое и технологическое направление. Для того, чтобы решить с максимальной точностью те сложные уравнения, которые описывают атмосферные процессы, нам и необходим суперкомпьютер. Чем мощнее ресурсы суперкомпьютера, тем точнее прогноз погоды.
Японский Фугаку, первый в списке 500 самых мощных суперкомпьютеров, моделирует погоду, этим же занимается и IBM Summit, второй после Фугаку. Суперкомпьютеры — одно из ключевых звеньев в улучшении точности прогноза погоды.
Прогноз мировых метеоцентров глобален, они смотрят на атмосферу в целом, не рассчитывая ожидаемые осадки вплоть до районов города, тогда как локальным прогнозом занимаются местные метеослужбы и частные компании. Мощности суперкомпьютеров используются и для моделирования долговременных последствий глобального потепления.
Суперкомпьютеры прогнозируют погоду, рассчитывая модели. Они основаны на уравнениях гидротермодинамики и состоят из сотен тысяч строк кода, моделирующих атмосферу. В качестве исходных данных в модель загружаются метеопоказания из глобальной системы наблюдения, а результатом вычислений становится прогноз погоды на будущее.
В последние несколько лет метеорологи надеются на квантовые компьютеры для прогнозирования. Даже сверхмощные суперкомпьютеры не способны учесть все нюансы, тогда как квантовые вычисления могли бы легко их принимать и находить решения быстрее. Это позволило бы спасать больше жизней и снизить материальный ущерб в случае катастроф.
Наиболее популярны из этой категории модели GFS (США) и ECMWF (Европа), прогнозирующие погоду по всему миру. Американская модель предоставляет все данные бесплатно, а европейская за деньги: годовой доступ будет стоить до 148 тысяч евро. ECMWF считается более точной и надёжной.
Когда в 2012 году в сторону США двигался ураган Сэнди, модель GFS предсказывала безопасность жителям побережья, а европейская ECMWF — катастрофу. В октябре ураган всё же достиг суши, унеся жизни нескольких сотен людей. Тогда в американском обществе разгорелась дискуссия о работоспособности GFS.
Европейская модель тоже ошибается. В 2015 году она неверно предсказала снежный шторм в Нью-Йорке, тогда как американская GFS правильно определила перемещение бури к востоку от города и меньшее количество осадков.
Обе модели представляют атмосферу планеты в виде ячеек сетки: вертикальных и горизонтальных. В каждой ячейке атмосфера постоянно меняется, определяя и состояние других ячеек. Для точности в моделях учтены многие нюансы, например, влияние океана и поверхности суши, солнечного света и снега.
Когда суперкомпьютер закончил модельные вычисления, становится известен прогноз погоды на некоторый срок. Но этот прогноз детерминированный, то есть жёстко определённый. Если в начальных метеоданных содержалась микроскопическая ошибка, то в перспективе нескольких дней она превратится в огромную неточность — это называется «эффект бабочки».
Чтобы бороться с таким эффектом, учёные используют ансамблевые прогнозы. В модель с помощью генератора псевдослучайных чисел подставляются искусственные ошибки. Например, метеостанция прислала температуру +10, а в модель дополнительно загружаются значения +9 или +8. По результатам десятков повторных вычислений суперкомпьютера образуется график с прогнозами.
Если один прогноз указывает на потепление, а все остальные на похолодание, то такой прогноз ошибочен. Ансамблевый метод позволяет лучше обнаруживать и ураганы, рассматривая весь спектор возможных изменений в атмосфере. Существуют также мультимодельные прогнозы, когда будущее состояние погоды определяется как среднее значение прогнозов нескольких моделей.
GFS и ECMWF полезны не только для общего наблюдения за атмосферой, но и для локальных прогнозов. Частные компании используют их в собственном предугадывании погоды на местном уровне: как «сырые» данные для последующей «шлифовки».
Глобальные модели видят атмосферу в целом, а суперкомпьютеры имеют пределы возможностей. Чтобы удовлетворить оба критерия, используется большая сетка: разрешение в американской GFS составляет 28 километров, а при долгосрочном прогнозе 70 километров. Чем больше сетка, тем грубее прогноз и тем легче суперкомпьютеру его вычислить.
Но огрубление приводит к неточным прогнозам на локальном уровне. Климат в городе может зависеть от таких факторов как плотность городской застройки, площадь асфальтовых дорог или наличие поблизости гор, чьи вершины не видят глобальные модели, принимая их за один холм.
Самой популярной из локальных считается модель WRF или Weather Research and Forecasting, берущая истоки от американской GFS. Это open source программа на языке программирования Fortran, её можно бесплатно скачать с GitHub и запустить дома. Это не готовый продукт, а скорее полуготовая основа, поэтому она требует много времени для донастройки.
Принцип работы WRF такой же, что и у глобальных моделей — исходные метеоданные загружаются в программу, а после расчётов становится известен прогноз погоды. Но в WRF разрешение сетки лучше (от полукилометра), несколько иные уравнения и методы их обработки. Всё это позволяет учитывать больше локальных нюансов.
Несмотря на знания человечества о физике атмосферы, многие явления остаются непонятными, либо не до конца исследованными. Это находит отражение и в моделях, поэтому ни одни из них, как глобальные, так и локальные — не могут предсказать погоду абсолютно точно.
Для решения проблемы в локальных моделях применяют машинное обучение. Допустим, модель считает, что в Архангельске пойдёт снег, но при данных условиях атмосферы раньше, когда она так считала, на самом деле снега не было. Алгоритмы обнаруживают такую закономерность и вносят коррективы.
На тех же принципах они могут выбирать лучшую модель из нескольких для прогноза в данных метеоусловиях, учитывая насколько точными эти модели были в прошлом. Нейросети помогают частным компаниям улучшить и визуализацию, склеивая на карте показания радаров и спутников. Искусственный интеллект — ещё одно звено в улучшении точности прогноза погоды.
Официальным прогнозом погоды в России занимается Гидрометцентр, один из научно-исследовательских институтов федеральной службы Росгидромет. Раз в три часа региональные метеостанции передают погодные данные в центральные метеостанции, занятые их первичным сбором и обработкой. Ещё через 20 минут готовые данные получает Гидрометцентр, изучает и делится со Всемирной Метеорологической Организацией.
Прогнозы Гидрометцентра дополнительно корректирует синоптик, основываясь на своих знаниях и опыте. Обнаружением ураганов и других опасных атмосферных явлений тоже занимаются люди, передавая в МЧС свои оценки для дальнейшего оповещения. Частные компании не могут заниматься тем же — это прерогатива государственных органов.
Чтобы собирать метеоданные и прогнозировать погоду в России, понадобится лицензия Росгидромета. Её имеют несколько десятков компаний, большинство из которых закупают или берут бесплатно прогнозы, а потом транслируют их на собственных площадках. Наиболее популярные сервисы «Яндекс.Погода» и Gismeteo поступают иначе — обрабатывают метеоданные и предсказывают погоду самостоятельно.
Gismeteo собирает метеоданные через Всемирную Метеорологическую Организацию, радары, спутники, метеостанции. После обработки в математических моделях готовый прогноз корректируется синоптиком и наносится на карту для пользователей.
«Яндекс» использует другую стратегию: сначала компания покупала прогнозы у сервиса Foreca и транслировала их, а с 2015 года запустила технологию «Метеум» для самостоятельной работы. Она основана на четырёх иностранных прогнозах и одном собственном, — его делают с помощью модели WRF с применением нейросетей и возможностью пользователей рассказать о реальной погоде.
Глобальные и локальные модели не вычисляются единожды на весь срок вперёд. По мере поступления свежих метеоданных они перерасчитываются, поэтому утром субботний прогноз — дождь, а к вечеру он может смениться на пасмурное небо.
Несмотря на технические возможности «Яндекса», в компании отмечают и сложность прогнозирования погоды в России. Метеостанции расположены далеко друг от друга, а радары почти всецело находятся в европейской части, причём некоторые из них имеют слепые зоны из-за близлежащих построек — всё это сказывается на точности прогноза погоды.
Хотя сбор метеоданных происходит по большей части автономно, пандемия повлияла на точность прогноза. Отдельные самолёты около 40 крупных компаний, например UPS Airlines, Southwest Airlines и Kenya Airways, оборудованы датчиками, передающими метеостанциям температуру, ветер, влажность и другие показатели во время полёта. Из-за пандемии все они оказались на стоянке и перестали делиться информацией.
Необходимость в изоляции также привела к проблемам в обслуживании некоторых метеостанций, особенно в отдалённых и труднодоступных местах. Например, специалисты оказались вынуждены пропустить экспедиции по очистке и калибровке датчиков в море.
Из-за пандемии прогноз погоды ухудшился по показателям температуры поверхности, влажности, давления и скорости ветра, главным образом из-за отсутствия наблюдений с самолётов, тогда как прогноз осадков не претерпел существенных изменений. Это прослеживается в отдалённых местах, таких как Гренландия, Сибирь, Антарктика и пустыня Сахара, где сети метеостанций развиты слабо.
Прогноз температуры в марте-мае 2020 года показывал дополнительное смещение на 0,5–1,0°C по сравнению с мартом-маем 2017-2019 годов в южных полярных регионах. С другой стороны, плотная сеть метеостанций Западной Европы и США свела на нет влияние пандемии на местный прогнозы погоды. К тому же, метеоспутники продолжали наблюдать за атмосферой, являясь одним из главных источников информации.
Чтобы узнать будущую погоду, необходимо знать текущую — для этого существует сеть из источников метеоданных. Это метеостанции, зонды, радары, спутники, датчики на самолётах и кораблях. Все устройства круглосуточно собирают информацию о состояниях атмосферы и передают её в метеорологические центры.
Метеостанция состоит из приборов для метеоизмерений: термометров, гигрометров, барометров и других устройств. Они откалиброваны одинаково по всему миру и производят замеры синхронно для точности. Белый цвет не случайность — он меньше всего нагревает оборудование.
Часть станций расположена в виде автономных устройств в труднодоступных местах, таких как горы или моря. Разнообразие форм позволяет покрыть наибольшую площадь — чем шире знания об атмосфере сейчас, тем точнее прогноз в будущем.
Метеозонд представляет собой шар с гелием или водородом, который поднимает в небо радиозонд — устройство для измерений и их передачи на землю. Полёт длится несколько часов, после чего шар взрывается, а радиозонд опускается на парашюте.
Около 20% из всех запущенных радиозондов США возвращаются государству, — этому способствует инструкция с просьбой не красть, а бескорыстно вернуть оборудование метеоцентру, другая часть пропадает бесследно. Падающие радиозонды регулярно пугают людей, принимающих устройства за НЛО или бомбы, но позволяют метеоданным стать точнее.
Но у метеостанций и радиозондов есть недостатки: первые собирают данные только возле себя, расположены далеко друг от друга, не знают размеры осадков, а вторые слишком дорогие и одноразовые. Это становится особенной проблемой в прогнозировании ураганов и других опасных атмосферных явлений, возникающих и развивающихся стремительно.
На помощь синоптикам пришли радары: антенна излучает электромагнитные волны в виде импульсов, часть из которых сталкивается с препятствием, например, каплями дождя. Первоначальный импульс рассеивается, в том числе и по направлению обратно к радару, помогая определить положение в пространстве, скорость и другие характеристики препятствия.
Современные радары круглосуточно строят трёхмерный снимок атмосферы в радиусе около 200-250 километров рядом с собой. Это позволяет описать погоду вплоть до микрорайона. Видеть дальше радару сложно — на расстояниях свыше 250 километров луч сильно отрывается от поверхности из-за кривизны Земли, обнаруживая только крупные облака и надвигающиеся штормы.
Но и радары несовершенны. Первая проблема в цене: разместить их повсеместно порой невыгодно, из-за чего точность прогноза ухудшается. В России они расположены преимущественно в европейской части, а в Австралии главным образом вдоль побережья. Ещё одна проблема — зона видимости. Крупные постройки могут загораживать обзор, создавая слепые зоны, а низкие осадки оказываются невидимы из-за кривизны планеты.
Устройствами без слепых зон и с хорошей масштабируемостью выступили метеорологические спутники. Они наблюдают за планетой в глобальном масштабе через датчики, определяя температуру поверхности Земли, снеговой, ледовый, облачный покровы и не только. Современный прогноз погоды основывается на них, тогда как метеостанции и радары лишь корректируют и дополняют полученные данные.
Часть спутников отслеживает всю планету (полярно-орбитальные), а другая часть вращается синхронно с Землёй, как бы зависая над одной и той же точкой (геостационарные). Последние более удобны для наблюдений за атмосферой в одном месте.
Метеостанции, зонды, радары, спутники, а также датчики с самолётов и кораблей непрерывно дополняют данные друг друга, создавая полноценную картину происходящего в атмосфере для будущих прогнозов.
Точность современного прогноза в России на завтрашний день составляет около 97%, на пять дней вперед – порядка 85%, на 10-14 дней – около 60%, а на месяц около 30%. По данным американского агентства NOAA, точность прогноза погоды в США на пять дней около 90%, на семь дней примерно 80%, тогда как на 10 дней и более лишь 50%. В среднем точность прогноза по всем моделям ухудшается на 2-3% в день. На эти показатели влияет три основных фактора:
В большинстве развитых стран прогнозы даже на ближайшие дни выпускаются только в вероятностном виде. Поскольку атмосфера — газовая среда, где всё хаотично, даже на ближайший час абсолютно точный прогноз невозможен. Какими бы ни были суперкомпьютеры, даже они не могут преодолеть неопределенность.
Статья создана участником Лиги авторов. О том, как она работает и как туда вступить, рассказано в этом материале.