какая наука изучает погоду

Как предсказывают погоду и кто этим занимается

В мире осталось не так много вещей, которые человек пока не смог себе подчинить или хотя бы максимально к этому приблизиться. Пока ему остается только подстраиваться и учиться предсказывать эти события и явления. Так и рождаются разведывательные и прогнозные службы. Одной их них является метеорологическая. В конце концов, мы все живем на дне пятого океана, которым является наша атмосфера, и для нас очень важно, какие волнения в нем происходят. Конечно, предсказать погоду получается не всегда, но методы, которыми это делается, очень интересные. В этой статье мы постараемся собрать их все воедино, а заодно кратко рассказать о народных методах предсказания погоды и истории метеорологической службы.

Лета ждут все, но когда оно наступит знают только метеорологи.

Кто занимается прогнозами погоды

В первую очередь, стоит рассказать о том, кто занимается предсказаниями погоды в России. Сокращенно их называют метеорологами или максимум метеорологической службой. Тем не менее, официально название этой организации звучит, как “Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды”. Официальным сокращением является “Росгидромет”.

Структура является органом исполнительной власти и находится в ведомстве Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации. Кроме осуществления функций по управлению государственным имуществом и оказанию государственных услуг в области гидрометеорологии, она решает и многие другие задачи.

Чем занимается Росгидромет

В число основных задач Росгидромета входят:

Кроме этого, именно Росгидромет обеспечивает выполнение обязательств Российской Федерации по международным договорам. В том числе, Конвенции ООН об изменении климата и договора об Антарктиде.

История предсказаний погоды

Днем создания службы предсказания погоды считается 25 апреля 1834 года. Именно в этот день указом императора Николая I в Санкт-Петербурге была учреждена Нормальная магнитно-метеорологическая обсерватория. Первый бюллетень погоды был издан в России 13 января 1872 года. Многие именно эту дату считают днем рождения прогнозных служб.

Одна из первых погодных обсерваторий.

Создание специальных служб предсказания погоды привело к тому, что на их базе начали создаваться и другие структуры. Например, прогнозы были очень востребованы в армии, что привело к созданию Гидрометеорологической службы вооруженных сил страны. Позже даже было деление по видам войск и даже такие службы, как “дождемерная сеть Министерства путей сообщения”.

Как предсказывают погоду

Прежде всего стоит понимать, что метеорологическая служба ни одной страны не может предсказать погоду без помощи своих иностранных коллег. Для этого есть специальные объединения и механизмы взаимодействия на международном уровне.

Тысячи, если не десятки тысяч, различных объектов разбросаны по всей Земле и даже выходят за ее пределы. Среди них зонды, наземные станции, морские станции, сейсмические датчики, специальные спутники и многое другое. Все это хорошо работает только в связке.

Примерно такое оборудование стоит по всему миру и занимается сбором данных о погоде.

Например, каждый день в одно и то же время по Гринвичу все метеостанции планеты должны произвести различные измерения, среди которых замер температуры, скорости и направления ветра, влажности воздуха, атмосферного давления, облачности и количества осадков. Вся информация собирается воедино и не только позволяет составить прогнозы, но дает возможность просто наблюдать за текущей погодой в мире.

Сын спрашивает у отца метеоролога:
– Пап, а твои прогнозы всегда сбываются?
– Да, сынок, только место и время не всегда совпадают.
Старый анекдот

Поскольку, как было сказано выше, датчики и станции находятся в разных местах и на разной высоте, данных собирается очень много. Шары-зонды дают информацию о верхних слоях атмосферы, спутники могут предоставить данные об облачности на всей планете, морские станция собирают информацию в открытом море, а наземные — в прибрежной зоне, в горах и других местах суши.

Чтобы получить такую картину и нужна совместная работа метеорологических служб по всему миру.

Обработка информации производится в нескольких крупнейших мировых центрах обработки данных. Они находятся в Вашингтоне, Мельбурне, Москве и еще нескольких городах мира. Только вместе они могут рассчитать перемещение воздушных масс на планете (и их скорость) и составить прогноз погоды на несколько дней вперед.

После этого остается только нанести информацию на специальную карту и максимально оперативно передать данные о погоде конечному потребителю через средства массовой информации. Только так можно спасти людей и хозяйства от стихийных бедствий и помочь предпринимателям (в первую очередь, фермерам) избежать дополнительных расходов.

Чтобы мы могли избежать такого и работают метеорологи.

Зачастую неточный прогноз является просто несвоевременно переданной в массовое пространство информацией

Многие стараются изучать долгосрочные прогнозы, чтобы спланировать отпуск, выход на природу или открытие мотосезона. Такие прогнозы имеют не очень высокий уровень точности. Точность в районе 95 процентов и более можно обеспечить только при прогнозах на 2-3 дня вперед. И то, переменчивость погоды может сломать все теоретические выкладки. Прогнозы на более долгий срок во многом основаны на статистических данных с учетом текущего положения в природе.

Чем синоптики отличаются от метеорологов

Многие путают такие понятия, как “синоптик” и “метеоролог”. При этом представители этих профессий часто обижаются на такую путаницу. Особенно метеорологи.

Исходя из определения, метеорологом можно считать ученого, который занимается изучением и анализом процессов в атмосфере в целом. По результатам своих наблюдений он дает свои заключения о состоянии атмосферы и происходящих в ней процессах.

Сама наука метеорология настолько обща, что специалистов в ней готовят по совершенно разным дисциплинам, основными из которых являются агрометеоролог, климатолог и инженер-метеоролог. Есть и другие специальности, среди которых и есть синоптическая.

Основным инструментом работы синоптика является синоптическая карта, которая представляет из себя наложение погодных данных на географическую карту. Так можно подробно увидеть, какая погода сейчас в разных частях большой территории. На основании этого и строятся прогнозы.

Так выглядит синоптическая карта.

Еще стоит отметить, что по телевизору о прогнозах говорят именно синоптики, а не метеорологи. Второй вариант в целом тоже верен, но первый точнее. Использование слова “метеоролог” в этом ключе сравнимо с тем, чтобы сказать, что погоду зачитывает человек — cлишком общее понятие. Кстати, слово синоптик происходит от греческого “синоптикос”, что в переводе означает “обозревающий все вместе”. То есть они делают обзор погоды. Теперь все сходится.

Вообще с новостями надо быть осторожнее. Например, Как новости о политике вредят вашему здоровью?

Как предсказать погоду по народным приметам

Конечно, проще всего открыть сайт или посмотреть выпуск новостей, в котором вам расскажут все, что касается погоды на завтра или послезавтра. Но есть и народные приметы, которые иногда бывают очень точными. Верить в них или нет, личное дело каждого, но люди собирали эти наблюдения в течение сотен и тысяч лет. Конечно, напрямую они не связаны с предстоящем похолоданием или засухой, но у них может быть одна общая причина.

Предсказание по домашним животным

Многие замечали, как кошка сворачивается в клубок. Так вот, если при этом она старается прикрыть лапой или хвостом свой нос, согласно народным приметам стоит ждать холодов.

Так же стоит ждать холодов, если собака или кошка старается лечь поближе к батарее или другому источнику тепла. Видимо, запасаются теплом. Если в холода петухи начинают кричать очень рано, это к оттепели, а куры среди дня кукарекают к дождю.

Гадают погоду и по другим животным. Например, если гусь стоит на одной лапе, то это к морозу. Таких примет много, но их знают в основном деревенские жители. Городские жители все-таки чаще заводят собак и котов. Тем более, у этого есть плюсы, о которых мы писали ранее.

Предсказание погоды по растениям

В городе сложно заниматься таким прогнозированием, но среди основных примет можно отметить следующие:

Предсказание по насекомым

Есть предсказания и по насекомым, так как они наравне с растениями заинтересованы в том или ином положении климатических дел. Соответственно очень сильно меняют свое поведение. Вот несколько примеров:

Приводить примеры можно очень долго и этому даже посвящают целые книги, но мы все же научный сайт, поэтому обойдемся общими представлениями. Если вам будет интересно окунуться в эту тему более подробно, приметы можно легко найти на просторах Интернета.

Можно ли верить прогнозам погоды

Как было сказано выше, точность прогнозов по крупным городам составляет примерно 95 процентов и более. Это очень хороший показатель, но информацию надо получить вовремя, тогда прогноз будет максимально точным, как прогноз о гибели нашей цивилизации, о котором мы уже писали.. Вчерашний прогноз уже не будет прогнозом.

А так работают дикторы на телевидении. Иногда они являются синоптиками, но очень редко полноценными метеорологами.

Лично я в последнее время почти не смотрю прогнозы, так как примерно понимаю, что будет, а более точно смотрю по факту утром перед выходом из дома. Изучение долгосрочных прогнозов дело неблагодарное, так как они часто ошибаются, но иногда ознакомиться с ними интересно.

Единственное, что действительно важно в отношении погоды на день, так это не попасть в ураган или просто под сильный дождь. С первым успешно справляется МЧС, который даже слишком часто предупреждает о возможных чрезвычайных происшествиях через СМС-сообщения. Во втором случае часто можно и самому понять, стоит ли брать с собой зонт. Ну и на всякий случай иметь на работе еще один. Так вы будете “прикрыты со всех сторон”.

Источник

Профессия географ-метеоролог. Как предсказывают погоду

Чем занимаются синоптики и сколько они зарабатывают

Сегодня будут температура и воздух.
Возможны осадки и атмосферное давление.
(Шутки метеорологов)

Главной метеорологической службой страны является ФГБУ “Гидрометцентр России”, который собирает данные о погоде за много лет, создает новые технологии и устройства для мониторинга погоды, создает точные физико-математические модели для прогнозирования, проводит климатические исследования, а также обменивается погодными данными и новыми технологиями с метеорологическими службами других стран.

Чем занимается гидрометеоролог
✎ Наблюдает за температурой воды и воздуха, влажностью, почвой, направлением ветра и другими параметрами
✎ Снимает показания измерительных приборов по точному графику – 8 раз в день
✎ Заполняет погодные журналы, составляет отчеты, отправляет их в гидрометеоцентр
✎ Анализирует данные метеорологических спутников
✎ Создает “карты погоды”
✎ Составляет прогнозы погоды
✎ Проводит исследования разного пространственного и временного масштаба

В зависимости от должности и места работы круг обязанностей специалистов по метеорологии может быть разным. Так, собственно метеоролог ведет наблюдение и сбор данных на метеостанциях, часто работает на удаленной от города метеостанции на свежем воздухе. Синоптик изучает и анализирует метеорологическую информацию с помощью суперкомпьютеров. Он использует данные, которые собирают метеостанции и спутники, и на их основе составляет прогноз погоды на ближайшие дни. Климатолог следит за солнечной активностью, температурой океана и изменением климатических норм на больших периодах времени.

Какие универсальные компетенции нужны метеорологу
✔ Дисциплинированность
✔ Ответственность
✔ Пунктуальность
✔ Умение следовать инструкциям
✔ Любознательность
✔ Аналитический склад ума
✔ Умение анализировать большие объемы информации
✔ Умение писать отчеты и доклады
✔ Внимательность к деталям

Средняя заработная плата
Зарплата зависит от региона и должности, но относительно других профессий они невысокие:
от 7500 до 50 000 рублей в месяц.

Где учиться на метеоролога
Профессию метеоролога можно получить в техникумах и вузах:
✔ Российский государственный гидрометеорологический университет (г. Санкт-Петербург): Метеорологический факультет
✔ Московский государственный университет им. Ломоносова: Географический факультет
✔ Казанский (Приволжский) федеральный университет: Факультет географии и экологии
✔ Московский гидрометеорологический техникум

Востребованность
Профессия метеоролога считается редкой и востребованной. Ценность профессии в том, что она “интернациональна”: хороший специалист в области метеорологии и климатологии сможет работать на метеостанции в любой точке мира – во всемирных зональных центрах Великобритании и Америки, а также на полярных метеостанциях в Арктике и Антарктике.
Метеорология сочетает в себе теоретическую и практическую направленность. Метеоролог может заниматься интересными научными исследованиями земной атмосферы, которые при этом имеют прикладное значение и важны для каждого жителя планеты. Таким практическим применением может похвастаться далеко не каждая научная область.

Автор: Ольга Биккулова, специалист ЦТР “Гуманитарные технологии”

А каким видам деятельности склонны вы? Узнайте это, пройдя бесплатный тест на профессию.

Если вы хотите получать свежие статьи по вопросам карьеры, информацию о бесплатных событиях и акциях Центра, подпишитесь на нашу рассылку.

Источник

Какая наука изучает погоду

Для современного человека очевидно, что представления Аристотеля о ряде природных явлений, о которых он размышлял в своем трактате «Метеорологика», были ошибочными, однако рождение науки об атмосфере и погоде, бесспорно, связано именно с этим трактатом.

Любая естественная наука состоит из трех органически связанных частей: наблюдение, эксперимент и теория. История показывает, что если пренебрегают одной из них, наука неизбежно обедняется, а иногда ведет к неверным выводам, то есть по существу самоликвидируется как средство познания. И до Аристотеля люди внимательно наблюдали за погодой, о проявляемом к ней интересе могут свидетельствовать многочисленные отрывки из поэм Гомера, древнекитайских трактатов, индийской героической поэмы «Рамаяна». Однако прежде никто не пытался понять, почему происходят изменения погоды. Аристотель же стремился создать систему объяснений наблюдаемых фактов, то есть теорию. Следует отметить, что он не чуждался и эксперимента. Например, для выяснения вопроса, имеет ли воздух вес, ученый поочередно взвесил надутый и пустой бычий пузырь и обнаружил, что надутый пузырь весит больше пустого. Значит, рассуждал он, воздух действительно имеет вес. Однако надутый пузырь плавает на воде, а ненадутый тонет. Результаты последнего опыта вроде бы противоречили первому, и Аристотель делает странный для нас вывод об абсолютной легкости воздуха, об отсутствии у него веса.

С высоты современных знаний нетрудно заметить погрешности в рассуждениях ученого (ведь он еще не знал о переменной плотности воздуха и о принципе Архимеда!), но разве в этом дело? Науку и теперь можно представить себе в виде цепи бесконечных и нередко бесплодных попыток постичь истину. Главное же, несомненно, заключается в том, что Аристотель стремился понять причины природных явлений, и это приводило его к настоящим открытиям. Вот что, например, он писал о воде:

«Мы всегда ясно видим, как вода, поднявшаяся в воздух, опускается снова. Даже если то же самое количество не возвратится в течение года и именно в этой стране, то через определенный срок все, что было унесено вверх, будет возвращено».

Совершенно очевидно, что речь идет о круговороте воды в природе!

Подмеченные Аристотелем особенности хорошо укладываются в современную схему атмосферных процессов в Средиземноморье. Связь направления ветра с характером погоды, конечно в более сложном виде, и сейчас является основой методов прогноза погоды.

На примере Аристотеля, с именем которого связана первая постановка вопроса о научном исследовании природы, очень хорошо видны особенности науки как диалектического организма со всеми свойственными ей противоречиями, временными спадами и качественными взлетами, составляющими сущность весьма непростого движения от частных наблюдений к общим закономерностям.

Нет ли в этом отрывке из «Одиссеи» чего-то уже нам знакомого? Описывается буря, при которой восточный ветер Эвр сменяется западным, Зефиром. Если циклон двигался над путешественниками с запада на восток, как чаще всего они и смещаются, то, действительно, восточные ветры после прохождения центра циклона должны были смениться западными. Значит, и в древности бурю и непогоду в умеренных широтах приносили циклоны. Русский метеоролог Б.П. Мультановский в 1992 г. внимательно изучил все описания природы из «Одиссеи» и построил карты погоды, которая наблюдалась 3000 лет назад. На них четко выделяются циклоны и антициклоны, управляющие воздушной стихией ныне, как и в древности.

ПОГОДА ПО ПРИМЕТАМ

В 1725 г. в Санкт-Петербурге была открыта Академия наук, которая стала издавать свои календари, свободные от астрологических «предзнаний». Но читатели требовали вернуть астрологам утраченные позиции (ведь так заманчиво знать все заранее), и академикам пришлось согласиться. Правда, они не упускали случая с улыбкой предупредить: «Мы вовсе не надеемся, что все, что мы предсказываем, сбудется. В случае частых неудач просим помнить читателя, что за немногие копейки нельзя много истины купить».

Почему истинные исследователи природы так безоговорочно отвергают астрологию и астрометеорологию? Понятно (правда, не всем, особенно в наше неспокойное время), что звезды и планеты не могут оказывать никакого влияния на исторические события и судьбы, но, может быть, гравитационное взаимодействие небесных тел и атмосферы в состоянии определять погоду? В результате тщательных измерений было установлено, например, что притяжение Луны действительно вызывает в атмосфере приливы. Эти, подобные океанским, приливы выражаются в колебаниях давления воздуха с амплитудой 0,02 мм. рт. ст. Однако тот, кто следит за погодой, знает, что при ее перемене колебания атмосферного давления могут быть гораздо большими: их амплитуда превышает 20, 30 и даже 50 мм рт. ст. Следовательно, лунные приливы, самые мощные из всех известных, не могут быть причиной изменения погоды: слишком мало их воздействие на атмосферу.

Но помним ли мы 1983 г.? Скорее, нам памятны лето 1972 г. из-за небывалой засухи и зима 1978-79 г. из-за страшных и продолжительных морозов на Европейской части России, хотя никаких особых событий в космическом окружении Земли тогда не наблюдалось. То, что в 1983 г. мы все-таки остались живы, указывает на крайне малый приливный потенциал планет по отношению не только к массивному Солнцу, но и к сравнительно небольшой Земле. «Парады планет» повторяются каждые 179 лет, но в погоде такой периодичности не существует.

1) характеризующие погоду определенного дня (календарные); 2) позволяющие предсказывать ее на несколько часов или на сутки вперед (краткосрочные); 3) предназначенные для предсказания характера погоды на целый сезон или даже на год (долгосрочные).

Часть примет основана на наблюдениях за растениями и поведением животных. Сразу оговоримся, что справедливость таких примет нельзя оценивать без углубления в биологию и экологию. Пусть это делают специалисты в соответствующих областях науки, мы же рассмотрим чисто метеорологические приметы, каких, кстати, значительно больше.

Самые популярные, пожалуй, приметы календарные, например такие:

Ловко скроенные, приметы эти хорошо запоминаются и представляют собой как бы готовый на все времена прогноз погоды. Они обязательно привязаны к церковному календарю, поскольку для подавляющего большинства населения дореволюционной России он был основным. Помните, как у И. А. Гончарова в «Обломове»:

Календарных примет много, и если бы они абсолютно точно оправдывались, то из года в год наблюдалась бы совершенно одинаковая погода и разные природные явления происходили бы в одни и те же сроки. Вот, например, приметы первого месяца весны:

Если верить этим приметам, то в марте всегда должно быть тепло. Но известно, что год на год не приходится. Так, дата прилета грачей в средней полосе России, по данным фенологических наблюдений, колеблется между 7 и 31 марта. Другие народные приметы допускают, что на Евдокию (14 марта), Федота (15 марта) и Алексея (30 марта) в разные годы может быть разная погода. Таким образом, календарные приметы нельзя рассматривать как прогноз погоды на конкретный день конкретного года, они могут лишь свидетельствовать об увеличенной повторяемости определенного типа погоды в какой-либо день в среднем за очень много лет, то есть характеризовать то, что мы называем климатом.

Объективны ли в этом смысле календарные приметы погоды? Существуют периоды продолжительностью в несколько дней, когда средние многолетние значения температуры либо ниже, либо выше некоторой теоретической температуры, которая могла бы наблюдаться в том случае, если бы температура воздуха зависела только от высоты солнца над горизонтом.

Отличие реальной кривой от теоретической говорит в пользу календарных примет. Действительно, в Подмосковье есть «провалы», соответствующие рождественским (7 января), крещенским (19 января) и сретенским (15 февраля) морозам. Объективность народных примет подтверждается также и климатическими понижениями температуры, которые отмечаются в дни Афанасия (31 января) и Власа (24 февраля).

Но беспристрастный глаз заметит и другое. Например, сильные похолодания 10, 14 и 26 января, 10 февраля и 15 марта, а также потепления 18 января, 3 февраля и 1 марта как-то выпадают из оставленной нам предками системы примет. Вполне допустимо, что связанные с этими днями приметы существовали, но их почему-то не помнят, хотя отмечавшиеся в последнее столетие климатические морозы 14 января и сильные оттепели 3 февраля просто нельзя было не заметить! В чем же здесь дело? Неужели наши предки были столь ненаблюдательны?

Причина здесь, по-видимому, иная, и связана она с изменениями климата от столетия к столетию. Сейчас проводятся очень большие работы по восстановлению климата всего исторического времени и даже минувших геологических эпох продолжительностью в сотни миллионов лет. Это необходимо, в частности, для прогноза возможных колебаний климата в будущем. Используется все, что может помочь делу: материалы инструментальных наблюдений прошлого, указания летописей и литературных источников, сведения о характере геологических отложений, данные по нарастанию древних ледниковых покровов Антарктиды и Гренландии, древесные кольца и многое другое. Достоверно установлено, что климат в течение последней тысячи лет, когда и могли сформироваться календарные приметы погоды, менялся очень существенно.

Календарные приметы сформировались окончательно, разумеется, не в эпоху последнего потепления климата, а раньше, и происходило это, по крайней мере, в течение малого ледникового периода. Поскольку характер климата тогда был другим, то и кривая годового хода температуры воздуха могла выглядеть иначе. Возможно, рождественские и крещенские морозы были выражены тогда более отчетливо, чем сейчас.

Приведенные данные говорят сами за себя: прогнозы погоды, основанные исключительно на календарных приметах, будут оправдываться в лучшем случае на 50%, а это равносильно игре в «орла и решку».

Старайся наблюдать различные приметы.
Пастух и земледел в младенческие леты,
Взглянув на небеса, на западную тень,
Умеют уж предречь и ветр, и ясный день,
И майские дожди, младых полей отраду,
И мразов ранний хлад, опасный винограду.

Приметы («Старайся наблюдать различные приметы. »)

Краткосрочные приметы интересно сопоставить с закономерностями, выявленными благодаря достижениям современной науки, поэтому мы вернемся к ним в той главе, где разбираются типы климата и погоды на Земле. Здесь же отметим, что опытные синоптики, которые долго работают в одной местности, умеют использовать наряду с новейшими научными методами и краткосрочные приметы, или, как они их называют, местные признаки погоды.

Большинство традиционных методов долгосрочного прогноза основано на изучении закономерностей постепенного развития атмосферных процессов. Предполагается, что сигналы о возможных длительных отклонениях погоды от нормы появляются в атмосфере (или вообще в природе) задолго до того, как эти отклонения происходят. Следует, значит, лишь подробно проанализировать ход погоды, скажем, за полгода до того месяца, на который составляется долгосрочный прогноз. Как показал опыт, этот метод оказывается верным примерно в 60 случаях из 100, о чем свидетельствует успешность долгосрочных прогнозов погоды не только у нас в стране, но и за рубежом, которая составляет около 60%. В остальных 40% случаев крупные месячные и сезонные аномалии погоды возникают почти внезапно, без какой-либо видимой подготовки. И здесь традиционные методы оказываются бессильными.

Все это имеет прямое отношение к распространенным среди неспециалистов взглядам на смену сезонов года. Наверное, вы не раз слышали: «Ну, раз зима была холодной, то лето ожидай жарким». В основе подобных рассуждений лежит, на первый взгляд, верная логика: должен же соблюдаться баланс в природе! Однако логика самой природы не укладывается в такую простую схему. В этом легко убедиться, ознакомившись с табл. 1, в которой на основании наблюдений за последние 25 лет показано, насколько часто лето (или зима) по температурным условиям бывает аналогично или противоположно предыдущей зиме (или лету). Из таблицы следует, что для лета распространенная примета вообще неверна: в среднем для всех городов только в 41% случаев летняя погода была противоположна зимней, скорее уж наоборот: лето было похоже на зиму (59%) случаев. Правильно предсказать зимнюю погоду по летней еще сложнее: вероятность аналогичной и противоположной лету зимы одинакова (опять игра в «орла и решку»).

У автора нет ни малейшего желания уличать народные приметы в неточности, просто их, как и любое правило, нужно количественно проверять. В науке истина утверждается не авторитетом, пусть даже народа, а опытом и практикой.

Можно перечислить великое множество примет такого типа, их обзор можно найти, например, в публикациях фенолога А. Стрижева в журнале «Наука и жизнь» за 1968 г. Однако следует отметить, что очень немногие долгосрочные приметы проверены количественно. Сам этот факт свидетельствует о том, что в научных прогнозах погоды они не используются, и вот почему. Долгосрочные приметы, как и календарные, представляют собой климатическое обобщение многолетних наблюдений за погодой. Поскольку год на год не приходится, достоверность долгосрочных примет имеет вполне определенный предел, который не может быть превзойден даже при сколь угодно тщательной обработке данных наблюдений. Соответственно и успешность прогнозов погоды, основывающихся на этих приметах, будет ограниченной. Чтобы ее повысить, следует ответить не только на вопрос, как происходят изменения погоды, но и на вопрос, почему они происходят. Перспективы научного подхода к прогнозу погоды открыл XVII в., когда атмосфера впервые стала рассматриваться как физическая среда.

НАУКА ИЗМЕРЯТЬ

Предтеча современной физики, универсал и энциклопедист Леонардо да Винчи однажды высказал следующую мысль: «. Мне кажется, что те науки пусты и полны ошибок, которые не порождены опытом, отцом всякой достоверности. если их начало или середина, или конец не проходят через одно из пяти чувств”. Это высказывание свидетельствовало о том, что пришло время количественного анализа природы, и „наука измерять» стала равносильной «науке побеждать» в деле постижения ее законов. Однако понадобилось еще более 100 лет, чтобы мысль Леонардо да Винчи, столь понятная нам сейчас, утвердилась и считалась неоспоримым правилом. Фактически же эта идея великого ученого раньше всего была признана в Италии, где в семнадцатом столетии герцогом Тосканским, который вел свой род от покровителя искусств и науки Лоренцо Медичи, была основана Флорентийская академия опыта.

В 1652 г. Отто фон Герике, хорошо знакомый нам еще со школьных лет по опыту с «магдебургскими полушариями», сделал следующий решительный шаг: он приспособил водяной столб, заключенный в вертикальную трубу, для измерения колебаний веса воздуха. Так родился прибор, названный потом барометром, но сам Герике любовно называл его погодным человечком. Дело в том, что на поверхности водяного столба плавала деревянная фигурка человека, она поднималась или опускалась вместе с водой в зависимости от того, росло или падало давление воздуха (то есть его вес, приходящийся на единицу площади). Рука человечка указывала на примитивную шкалу с делениями, по которой в любой день можно было узнать, какое сегодня давление, и сравнить его, например, со вчерашним. И вот тут-то открылись интересные вещи!

Связь между колебаниями «высоты» барометра и резкими изменениями погоды была настолько очевидной и впечатляющей, что ученые увидели в барометре универсальный инструмент для отгадывания ее тайн. Наш знаменитый соотечественник Ломоносов надеялся, что барометр произведет в метеорологии такую же революцию, как и телескоп в астрономии. В своем «Письме о пользе Стекла» он с восторгом писал:

. Уже в Стекле нам Барометры
Хотят предвозвещать, коль скоро будут ветры,
Коль скоро дождь густой на нивах зашумит,
Иль, облаки прогнав, их солнце осушит.
Надежда наша в том обманами не льстится:
Стекло поможет нам и дело совершится.
Открылись точно им движения светил;
Чрез то ж откроется в погодах разность сил.

Характер погоды стали считать целиком зависящим от давления. На барометрах появились уверенные надписи «сушь великая», «шторм» и другие. Между тем изменения погоды связаны не только с колебаниями давления, и когда барометр «ошибается», это означает, что ошибаемся прежде всего мы сами, приписывая зависимости погоды от давления абсолютный характер. При прогнозе погоды по местным признакам надо учитывать, как минимум, изменения давления, температуры воздуха, направления ветра и форму облаков.

Атмосферное давление принято измерять в сотнях Паскалей, или гектопаскалях (гПа). Перевод миллиметров ртутного столба в гектопаскали и наоборот осуществляется очень просто:

Р (гПа) = 1,33317 Р (мм рт.ст.),
Р (мм рт.ст.) = 0,75008 Р (гПа),
или примерно
Р (гПа) = 4/3 Р (мм рт.ст.),
Р (мм рт.ст.) = 3/4 Р (гПа).

Нормальным давлением на уровне моря считается 760 мм рт.ст., или 1013,2 гПа.

В показания ртутного барометра обязательно вводятся поправки, иначе нельзя сравнивать между собой значения давления, полученные на разных станциях, а это совершенно необходимо при анализе и прогнозе погоды. Таких поправок три: на температуру, на силу тяжести и инструментальная.

Температурная поправка связана с тепловым расширением ртути (при одном и том же атмосферном давлении ртутный столбик будет тем выше, чем выше температура воздуха, а значит, и самого барометра). Показания всех барометров приводят к одной температуре, то есть исправляют их на величину, при которой столбик ртути достигает такой же высоты, какой она была бы при температуре воздуха 0°С.

Инструментальная поправка зависит от технических характеристик конкретного прибора, например от незаметных на глаз искажений формы стеклянной трубки.

Исправленные показания барометра уже кое на что годятся. По ним можно судить о благоприятных и неблагоприятных днях для больных сердечно-сосудистыми заболеваниями, сильнее притягнастраивать бортовые высотомеры самолетов, пытаться предсказывать погоду в пункте наблюдения, но для составления карт погоды по большим территориям даже исправленных данных барометра оказывается недостаточно. Показания барометров нужно привести к давлению на уровне моря. Зачем это делается?

Приведение к давлению на уровне моря основано на закономерности, открытой Паскалем. Известно, что в нижних слоях атмосферы увеличению высоты на 8 м (эти 8 м называются барической ступенью) соответствует понижение давления на 1 гПа, поэтому формула для приведения давления выглядит так:

Барометр сыграл колоссальную роль в деле становления прогнозов погоды. Со времени его изобретения и до второй половины XIX столетия, то есть в течение двух веков, показания барометра были практически единственным количественным признаком изменений погоды. Сложилась целая система «предсказаний одного наблюдателя», как назвал ее историк метеорологии А. X. Хргиан. Однако следует признать, что и с позиций современной науки давление воздуха является важнейшей характеристикой состояния атмосферы, поскольку от его географического распределения полностью зависят направление и скорость перемещения воздушных масс.

В настоящее время существует несколько видов ртутных и спиртовых термометров, с их помощью измеряют срочную температуру воздуха и почвы (то есть температуру, наблюдаемую в установленные сроки), а также минимальную и максимальную температуру за какой-либо период. Кстати, максимальный термометр всем хорошо знаком, это обычный медицинский термометр, продающийся в аптеках. У океанологов есть оригинальный опрокидывающийся термометр, фиксирующий температуру воды на заданной глубине.

Гораздо труднее далось изобретение надежной шкалы для термометров. Первым требованием, предъявляемым к приборам любого типа, является сравнимость показаний всех имеющихся экземпляров. Для этого приборы тарируют, то есть сравнивают их показания с показаниями эталона. У первых изобретателей термометров эталона, естественно, не было, и они придумали обходной маневр. Суть этого маневра заключалась в следующем: нужно было найти хотя бы один физический процесс, температура которого всегда и везде постоянна, затем отметить на еще пустой шкале высоту столбика ртути при данном процессе, а от этой точки уже и вести градуировку вниз и вверх. Лучше, если на шкале будут две опорные точки: они ограничат постоянный интервал, который можно поделить на любое удобное число градусов.

Унификация наблюдений за температурой воздуха и переход всех метеорологических служб к наблюдениям по термометру Цельсия продвигались с трудом и не закончены по сей день. Поэтому прежде чем использовать, скажем в научной работе по изучению колебаний климата, богатые данные, накопившиеся за последние 250 лет, надо привести их к «общему знаменателю».

Формулы перевода значений температуры Т по шкалам Реомюра (° R) и Фаренгейта (° F) к шкале Цельсия (° С) следующие:

Таким образом, два с половиной века были потрачены учеными на изобретение надежных метеорологических инструментов и разработку единых правил метеорологических наблюдений. Но без этих усилий, без создания точных термометров и барометров, дальнейшее движение науки о прогнозах погоды было бы совершенно невозможным.

НА ПУТИ К СИНОПТИЧЕСКОЙ КАРТЕ

Еще герцог Тосканский поручил Флорентийской академии опыта заняться этим вопросом, и его секретарь иезуит Антинори с 1654 г. сумел организовать наблюдения на девяти станциях Европы (в основном это были итальянские станции), самая далекая из них находилась в Варшаве. Организованная Антинори сеть станций работала до 1667 г., когда была закрыта и Академия. Неизвестно, были ли сделаны в результате наблюдений какие-нибудь выводы, но важен сам факт создания первой сети метеорологических станций.

Вот что пишет один русский путешественник в газете «Одесский вестник» за 1854 г.:

А вот письмо французского флотского офицера с фрегата «Санэ», помещенное в газете «Северная пчела»:

«Сначала дело шло не очень дурно. Правда, что фрегат прыгал как щепка, но мы продвигались вперед. Но в десяти часах от Херсонеса встретила нас буря, какую я только видел у мыса Горна. Вы можете себе составить о ней понятие, когда я скажу, что одна из наших 30- фунтовых пушек. была подхвачена волною и с лафетом и со всеми принадлежностями переброшена за борт. »

Знаменитая Балаклавская буря 2 (14) ноября 1854 г. нанесла такой ущерб англо-французской армии, что на метеорологию впервые обратили внимание не только ученые, но и государственные деятели. Собственно, это обстоятельство и стало решающим: метеорологическая служба получила твердое финансирование, кроме того, перед ней были поставлены ясные цели, главной из которых был, конечно, прогноз, предсказание стихийных бедствий.

Хотя французы пострадали меньше англичан, именно они первыми сделали правильные выводы. Военный министр Франции Вальян узнал, что эта буря за день до того, как она разразилась над Балаклавой, прошла над Средиземным морем, а значит, была не такой уж внезапной и при наличии средств оповещения ее можно было предсказать. С просьбой изучить все обстоятельства возникновения Балаклавской бури он обратился к известному астроному Урбену Леверье.

Судьба Леверье, талантливого и энергичного человека, была счастливой. Закончив в 1833 г. Политехническую школу в Париже, он целиком отдался проблемам небесной механики и в 1846 г. завершил большое исследование гравитационных возмущений движения самой далекой по представлениям того времени планеты Уран. Оказалось, что эти возмущения можно объяснить, предположив, что за орбитой Урана лежит орбита другой, еще неизвестной планеты. Так, чисто теоретически, «на кончике пера» был открыт Нептун. Параллельно идея о существовании Нептуна была высказана англичанином Джоном Адамсом, но Леверье оказался предприимчивее: он вычислил положение Нептуна на конкретные дни (эфемериды) и сообщил его координаты немецкому астроному Иоганну Галле, который в первую же ночь нашел планету на небе. Медлительный и основательный Адаме сначала рассчитал фундаментальные характеристики орбиты Нептуна, а эфемерид планеты передать астрономам-наблюдателям не успел, и только поэтому, несмотря на свой колоссальный труд и недюжинную научную интуицию, оказался лишь вторым в беспримерном научном марафоне XIX в.

Уже 16 февраля 1858 г. он представил проект такой сети станций императору Наполеону III и получил одобрение. А чтобы не быть голословным, энергичный астроном с помощью главного директора почт и телеграфа 19 февраля собрал метеорологические сведения по Франции и вечером того же дня представил Французской академии карту погоды на 10 ч утра! Это была первая в истории оперативная карта погоды. Телеграф наконец оживил метеорологические данные, достойно завершив труды, начатые еще во Флорентийской академии опыта. До сих пор синоптики всех стран называют свою работу живой, подчеркивая ее главное отличие от застывших на века климатологических обобщений, правда, и климат на Земле непостоянный, но об этом пусть расскажут другие.

Для предсказания будущего положения циклона достаточно иметь карты погоды за два последовательных срока. По таким картам определяется направление и скорость движения циклонов, а затем в зависимости от его типа прикидывается примерная траектория, на которой отмечается будущее положение центра вихря.

Карты погоды окончательно подтвердили одно очень важное правило, открытое чуть раньше голландским метеорологом Христофором Бёйс-Балло. Оно называется барическим законом ветра и связывает его направление с распределением атмосферного давления: если встать спиной к ветру, то центр циклона будет находиться слева и несколько впереди от наблюдателя (Помимо этого направление ветра, особенно в тех случаях, когда он слабый, зависит не только от распределения давления, но и от рельефа местности. Другое дело на высоте. Но во времена Бёйс-Балло о процессах в верхних слоях атмосферы практически ничего не знали).

Со времени составления первой карты погоды и до середины 30-х годов XX в. метеорологи пользовались только приземной информацией, что, как мы теперь знаем, чрезвычайно осложняло прогноз погоды. Однако и в этих условиях метеорологам удалось открыть множество общих и частных правил, которые легли в основу первого научного метода краткосрочного прогноза погоды, названного изобарической синоптикой. Изобарической, потому что исследовались атмосферные процессы примерно на одном уровне давления, то есть у поверхности земли. Синоптикой, или синоптической метеорологией, со второй половины XIX в. стала называться наука о закономерностях крупномасштабных процессов в атмосфере и прогнозах погоды. Этот термин появился одновременно с началом регулярного составления прогнозов, а следовательно, и синоптических карт, построенных по данным одновременных наблюдений («синопсис» по-гречески означает «одновременно обозреваемый»), и ввел его в научный лексикон человек с яркой и трагической судьбой, английский моряк и метеоролог Роберт Фицрой.

КАПИТАН ФИЦРОЙ

Фицрой был крепче, а может, просто моложе. Почти два года провел одинокий «Бигль» у южных берегов Америки, лишь изредка заходя в небольшие порты. Ревматизм, простуды, легочные заболевания считались на «Бигле» обычным явлением. Подступала цинга. Но молодой капитан был неизменно тверд, упорен и изобретателен на всякие предприятия, хотя бы и временно отвлекавшие измученных людей от повседневного кошмара.

Наконец 6 августа 1830 г. «Бигль» вышел из Рио-де-Жанейро, направляясь домой, в Англию. Репутация Фицроя как капитана была уже прочной, и адмиралтейство решило вторично послать его на «Бигле» к Огненной Земле. Но как бы в награду за перенесенные трудности Фицрою было предписано после гидрографических съемок этого неприветливого архипелага выйти в Тихий и Индийский океаны для точного определения географической долготы ряда точек на земном шаре, в чем очень нуждалась навигация. Вернуться в Англию исследователи должны были через Атлантический океан, и, таким образом, им предстояло кругосветное путешествие.

Почему же Фицрой сделал именно такой выбор? Богослов был явно неординарен. Раньше он учился на медицинском отделении Эдинбургского университета и, как пишет в том же письме Фицрой, «очень увлекался геологией, как, впрочем, и всеми прочими отраслями естествознания». Итак, сам Фицрой выбрал Дарвина в попутчики, и уже этого было бы достаточно, чтобы прославить имя капитана на века.

Но вместе им было нелегко. Дело в том, что знаток Священного писания Дарвин родился на свет, чтобы опровергнуть его догмы, а для моряка Фицроя слово Библии было желанной истиной. Правда, в то время и такие, казавшиеся незыблемыми, истины подвергались проверке (в Англии многие священники занимались естественнонаучными исследованиями именно в этих целях). Как считал Г. Е. Меллерш, Фицрой неслучайно остановил свой выбор на Дарвине: он тайно надеялся, что верующий человек, являвшийся одновременно подающим надежды натуралистом, поможет найти геологические доказательства справедливости библейской легенды о сотворении мира. Какая поразительная ирония судьбы! Ведь результаты наблюдений, которые Дарвин проводил именно во время этого плавания, и привели его к созданию революционной теории происхождения видов, биологической эволюции на Земле, опровергавшей библейские догмы.

Уже на первой стоянке в Южной Америке Фицрой неоднократно пытался привлечь внимание Дарвина к некоторым геологическим объектам, возникшим, как предполагалось, вследствие всемирного потопа. Однако очень быстро выяснилось, что Дарвин не помощник капитану в его религиозных начинаниях, и только большая внутренняя культура обоих исследователей, несмотря на вспыльчивость Фицроя и юношеский задор Дарвина, позволила им остаться соратниками в этой экспедиции. Серьезные разногласия между ними возникли позднее, после плавания.

На свой страх и риск, используя средства частных благотворителей, Фицрой налаживает производство барометров для рыбаков и составляет руководство, в котором общедоступным языком описывает способ наблюдений за давлением с помощью этих приборов и объясняет правила прогноза погоды по изменениям давления.

Осенью 1859 г. произошел случай, который окончательно увел Фицроя от метеорологической статистики: в Ирландском море, около острова Англси, жестокий шторм разбил на прибрежной мели корабль «Ройял чартер», погиб весь экипаж. Эта трагедия, случившаяся у берега, вблизи крупных портов, глубоко потрясла Фицроя, утвердив его в мысли о том, что необходимо срочно организовать государственную службу штормовых предупреждений. Ему пришлось проявить необычайную настойчивость и употребить все свое влияние (к тому времени Фицрой был уже контр-адмиралом), чтобы добиться разрешения на организацию сети из 24 метеорологических станций, связанных телеграфом с Лондоном.

Если отвлечься от эмоций, на этот вопрос можно дать точный, количественно взвешенный ответ: да, мы имеем это право, если использование наших прогнозов в хозяйственной деятельности дает в среднем положительный экономический эффект. Ну а если такого эффекта нет, зато спасено несколько человеческих жизней. В свое время мы еще вернемся к проблеме экономической эффективности прогнозов погоды, здесь же подчеркнем, что для Фицроя не существовало такого понятия. Он измерял ценность прогнозов не фунтами стерлингов, а спасенными жизнями. Фицрой хорошо понимал ограниченность своей научной методики, но не чистый разум, а совесть и сердце руководили поступками уже стареющего капитана. И если этого не понять, столь же необоснованными могут показаться усилия всех последующих поколений синоптиков. В том-то и заключается историческая драма метеорологии, что практические запросы всегда опережали ее научные возможности. Лишь в самое последнее время они вышли примерно на один уровень, да и то в ограниченной области прогнозов погоды на небольшие сроки.

Первые грозовые облака критики над головой Фиц-роя появились спустя два года после начала публикации прогнозов. «Тайме» писала: «…каждое утро мы делаем попытку предсказать погоду на ближайшие два дня. Не вменяя себе в заслугу отдельные успехи, мы вместе с тем не желаем нести ответственности за частые неудачи этих прогнозов. В последнюю неделю природа, видимо, получила особенное удовольствие, опровергая догадки науки». Отдавая себе отчет в несовершенстве методов Фицроя, нельзя не признать упрек газеты справедливым. Разве что тон заметки. Его трудно назвать доброжелательным. Именно это и раздражало Фицроя: неужели, думал он, нельзя понять, что «законы природы всегда истинны. Это неоспоримо. Просто мы еще не научились их правильно объяснять». Фицрой жаждал получить возможность спокойно продолжать начатое дело, потому что только активная работа приближает к истине.

Но была и другая Англия. Вот отрывок из письма, пришедшего Фицрою из портового городка Силлот: «За текущий год метеорологическая станция в наших краях получила тридцать три телеграммы, предупреждающие о приближении шторма, и в двадцати шести случаях шторм пришел именно оттуда, откуда его ждали». В Торговый совет поступали положительные отзывы от страховой компании в Ливерпуле, из Манчестера, Гринвича, Глазго, Эдинбурга, Лита, Данди. Значит, экономически прогнозы Фицроя все-таки были полезны!

Но, видимо, было уже поздно. Психика Фицроя, надломившаяся под тяжестью многолетнего труда, газетных издевок и иронического недоверия, не выдержала. Вечером 29 апреля 1865 г. он вернулся домой как никогда возбужденный после разговора с американским гидрографом и метеорологом Мэтью Мори, долго стоял перед столом, на котором лежала развернутая газета, лег спать около 12 ночи, но наутро признался, что сон не освежил его. Еще не было 8 утра, когда Фицрой поцеловал спящую дочь, закрыл за собой дверь туалетной комнаты, взял бритву и перерезал себе горло.

Вскоре после трагической смерти Фицроя метеорологический департамент был закрыт и выпуск прогнозов погоды прекратился, поскольку, как выразились члены специальной комиссии, «еще нет научных оснований для ежедневных предсказаний».

СТУПЕНИ РОСТА

После блестящих успехов Леверье в организации оперативной службы погоды и пионерских усилий Фицроя в деле практического предсказания штормов во многих странах Европы и в США тоже появились государственные метеорологические службы и институты. Однако синоптическая карта с неумолимой ясностью показывала, что погода не признает государственных границ. И вот уже в 1873 г. в Вене проходит первый международный метеорологический конгресс, решения которого имели далеко идущие последствия. В метеорологии появилась единая система мер (не придерживались ее только Англия и США), были установлены единые сроки наблюдений, выработан единый телеграфный код для передачи метеосведений. Роль телеграфа в создании служб погоды оценивалась тогда настолько высоко, что синоптическую метеорологию называли метеорологической телеграфией. Наконец, на конгрессе были заложены основы Всемирной метеорологической организации, которая и сейчас координирует метеорологические исследования на Земле.

Но жизнь есть жизнь, и через 2 года 8 месяцев после смерти Фицроя вновь стали выпускаться прогнозы погоды, причем печатались они в той же «Тайме». Не отставала от своей бывшей метрополии и Америка, там дело было поставлено на коммерческую основу: бюллетени с прогнозами погоды распространялись по подписке, причем составлялись они с учетом самых разнообразных требований потребителей (иногда в ущерб точности прогнозов), чем и заслужили большую популярность. Число подписчиков бюллетеней к концу XIX в. достигло 9300. Во Франции дело подвигалось несколько медленнее. Разрешение на выпуск прогнозов погоды Леверье смог получить только через 9 лет после триумфа первой синоптической карты, после личного свидания с Наполеоном III. Но уже в 1877 г. 1230 сельских общин во Франции получали оперативные предупреждения о заморозках и других нежелательных явлениях природы.

Метеорологи других европейских стран старались уклоняться от составления прогнозов погоды либо давали их, придерживаясь крайне осторожных формулировок. Так, в Дании для прогноза существовало всего три формулировки: «хорошая погода», «неустойчивая погода» и «плохая погода». Берлинское Центральное бюро штормовых предупреждений, само название которого говорило о назначении этой организации, несмотря на давление сверху за 10 лет выпустило 9 (!) штормовых предупреждений. Только в 1876 г. реорганизованная метеорологическая телеграфная служба Германии опубликовала первый бюллетень с картой погоды и прогнозом для Северного и Балтийского морей.

Надо сказать, что приведенные цифры были характерны в то время для всех стран, в которых метеорология занимала передовые позиции. И по сей день уровень оправдываемости прогнозов погоды в развитых странах остается примерно одинаковым, хотя и растет с течением времени. Иначе и не может быть, так как эффективность метеорологических прогнозов, где бы они ни составлялись, зависит от степени изученности атмосферы над всем земным шаром, и если, скажем, плохо известны законы, управляющие погодой в тропиках, это отрицательно скажется на качестве прогнозов и в США и в России.

Следующий решительный шаг на пути к научным прогнозам погоды был сделан только через полвека после венского метеорологического конгресса. Длительный этап наблюдений за погодой и накопления фактов завершился их теоретическим обобщением. И произошло это в маленькой Норвегии, в самом конце первой мировой войны.

Но истинный ученый остается таковым всегда. Вместе со своим сыном, ассистентом Сульбергом и метеорологом Туром Бержероном Бьеркнес активно изучает циклоны по синоптическим картам и выделяет на этих картах две примечательные линии, на которых имеют тенденцию особенно сильно сходиться, или конвергировать, воздушные потоки. Но главное, что удается обнаружить Бьеркнесу, состоит в следующем: линии конвергенции разделяют в циклоне области теплого и холодного воздуха, более того, зоны дождей, шквалов и гроз тоже «привязаны» к этим линиям. Понятно, что открытие определенной локализации разных типов погоды внутри циклона позволило давать ее прогноз более точно. Как же удалось норвежскому исследователю и его сподвижникам увидеть на карте то, что скрывалось от других синоптиков более полувека? Все объясняется очень просто: здравым научным подходом к проблеме и, главное, тем, что в распоряжении Бьеркнеса имелись самые подробные в мире синоптические карты. Изолированной от источников метеорологической информации Норвегии не оставалось ничего другого, как организовать на своей маленькой территории очень частую сеть метеорологических станций. Это блестящий пример влияния количества информации на развитие метеорологии и качество прогнозов. Проблема информации тогда себя лишь обнаружила, а проявилась во всей полноте уже в наше время.

Итак, если на картах Леверье циклон выглядит однородным атмосферным образованием, то на картах, построенных норвежскими учеными, появился сложный рисунок распределения температуры воздуха, облачности и осадков (см. рис. после этого абзаца). Оказалось, что теплый воздух затягивается в циклон не по всей его восточной (правой) половине, а в достаточно ограниченном секторе, расположенном в южной и юго-восточной частях циклона между двумя линиями конвергенции. Облачность и осадки распределены в циклоне неравномерно. Обложные дожди выпадают преимущественно перед первой (восточной) линией сходимости воздушных потоков, а также в центре циклона.

Открытие атмосферных фронтов, прежде всего, позволило улучшить качество прогнозов погоды: зная направление и скорость смещения циклона, можно заранее вычислить время прохождения фронтов и сопутствующих им погодных явлений через пункт, для которого составляется прогноз. В научном плане работы норвежцев открыли эпоху фронтологического анализа погоды и стали основой фронтальной теории зарождения и развития циклонов. Принципы фронтологического анализа явились высшим достижением изобарической синоптики и были главной научной базой прогнозов погоды вплоть до конца 40-х годов нашего столетия.

Научно-технические достижения не рождаются на пустом месте, и в данном случае такой резкий скачок успешности прогнозов был предопределен исследованиями, начавшимися еще в XVIII в. В 1754 г. М.В. Ломоносов предлагает проект «аэродромической машинки», по существу представлявшей собой летательный аппарат тяжелее воздуха, «которая поднимала бы вверх термометры и другие малые инструменты метеорологические». Подняться в воздух этой «машинке» было не суждено, но идея не пропала, и уже в 1783 г. французский физик Шарль на воздушном шаре братьев Монгольфье проводит первые наблюдения за температурой и давлением воздуха до высоты 3467 м. Результаты наблюдений Шарля и других отважных ученых поражали: с высотой температура понижалась, а ветер усиливался и менял направление; внизу шел дождь, а вверху сияло солнце. Не следует сравнивать данные цифры, характеризующие оправдываемость прогнозов погоды, с приведенными ранее, так как они считались по разным методикам.

Во второй половине XIX в. разносторонний русский гений Д.И. Менделеев предпринял попытку установить общие законы изменения погоды с высотой, но до объективных оснований для открытия этих законов и тем более до их применения в прогнозах погоды тогда было еще далеко: требовались массовые и регулярные наблюдения в высоких слоях атмосферы.

Итак, в конце 40-х годов в синоптике были пересмотрены физические представления о формировании погоды, и то, что эти представления приблизились к истине, немедленно сказалось на качестве прогнозов.

Без ЭВМ использование метеорологической теории в целях прогноза погоды невозможно, потому что для решения уравнений гидро- и термодинамики в современных условиях, при которых прогноз дается хотя бы даже на сутки вперед, требуется выполнить несколько миллиардов операций (арифметических действий). Причем такой трудоемкий счет нужно произвести всего за 2-3 часа, иначе прогноз погоды на следующий день будет составлен очень поздно и никому уже не понадобится.

Ровный ход оправдываемости прогнозов в течение 70-х годов означает, что несмотря на повышение уровня вычислительной технологии и даже появление метеорологических ИСЗ был достигнут некоторый предел возможностей метеорологической науки. В чем же здесь дело?

Вполне логично связать дальнейший прогресс оправдываемоести прогнозов с использованием данных метеорологических ИСЗ, ведь с их помощью можно собирать информацию со всей поверхности планеты, и даже океан им не помеха. Первые метеорологические ИСЗ были запущены еще в 60-х годах, и автор этой книги вместе с другими метеорологами искренне радовался первым изображениям облачности циклонов и фронтов, полученным из космоса. Наконец-то предмет твоих исследований непосредственно виден на фотографии! Но очень долгое время таким „взглядом со стороны” и приходилось ограничиваться. Дело в том, что телевизионная аппаратура ИСЗ способна наблюдать только за такими параметрами состояния атмосферы, как облачность и туманы. Конечно, и этого уже много. Спутниковые фотографии позволили, например, заблаговременно обнаруживать над морем тропические циклоны (тайфуны) — источник самых разрушительных бурь на Земле, по форме облаков можно уточнять положение атмосферных фронтов над океаном, прогнозировать перемещение циклонов, рассчитывать скорость ветра. Но все-таки тех данных, которые очень нужны для расчетов на ЭВМ,— о температуре, давлении и влажности воздуха на разных уровнях в атмосфере — с ИСЗ долгое время получать не могли. Только в самые последние годы появилась аппаратура (многоканальные радиометры), которая позволяет по излучению атмосферы в разных участках инфракрасной части спектра восстанавливать вертикальные профили давления, температуры и влажности воздуха. Таким образом, ИСЗ теперь в состоянии заменить радиозонды и собирать данные о вертикальной структуре атмосферы над любым участком поверхности земли. В этом заключается наиболее ценный вклад ИСЗ в решение проблемы прогноза погоды. Рост успешности прогнозов в 80-х годах в значительной степени был связан именно с передовой технологией сбора метеорологической информации. Справедливости ради следует отметить и заслуги ученых, создающих новые схемы прогноза погоды и продолжающих изучение атмосферы. Как бы совершенны ни были ЭВМ и ИСЗ, без понимания механизма формирования погоды ее прогноз будет малоуспешен. К анализу атмосферы как физической среды мы приступим в следующей главе.

Источник