previos homepage web-resources    email-to-webmaster questions next

ТЕМА 9 : АТМОСФЕРА
  ИЛЛЮСТРИРОВАННЫЙ СПРАВОЧНИК ПО ТЕМЕ : оглавление   УЧЕБНЫЕ ТЕКСТЫ ПО МЕТЕОРОЛОГИИ: оглавление>>>
  Прогноз погоды >>>  

МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ
   

Служба погоды

Непрерывно происходящие изменения в состоянии погоды связаны в первую очередь с процессами общей циркуляции атмосферы. Смена дня и ночи вносит в погоду достаточно простые и регулярные изменения в виде суточного хода метеорологических элементов или в виде смены бризов и т. п. Но резкие и нерегулярные изменения, гораздо более характерные для погоды, являются результатом смены воздушных масс, прохождения разделяющих их фронтов, перемещения и эволюции циклонов и антициклонов. В тропиках эти изменения значительно меньше, чем во внутритропических широтах, потому что условия атмосферной циркуляции там более устойчивы и циклоническая деятельность слабее. В связи с такой обусловленностью изменений погоды, в течение последнего столетия возникла так называемая служба погоды. В задачи ее входит своевременная информация населения, административных и хозяйственных организаций о существующих условиях погоды и предсказание условий погоды на будущее время.
Материальная база службы погоды состоит, во-первых, из сети синоптических станций, т. е. метеорологических станций, срочно передающих свои одновременные наблюдения в центры службы погоды. До 1920-х годов почти единственным средством связи при этом служил телеграф; в настоящее время основное значение для службы погоды имеет радиосвязь. С помощью радиосвязи удалось распространить действие службы погоды фактически на весь Земной шар. Однако до сих пор многие районы охвачены ею еще неудовлетворительно, в особенности океанические районы южного полушария.
В подавляющем большинстве государств мира существуют центральные, а в больших странах также и областные учреждения службы погоды; чаще всего их называют бюро погоды. Небольшие учреждения такого рода существуют также при аэропортах, в морских портах и т. д. Служба погоды России возглавляется Гидрометеорологическим центром России в Москве.
Метеорологические сведения передаются со станций в центры службы погоды зашифрованными с помощью особых цифровых кодов. Сроки и волны радиопередач согласованы в международном порядке. В учреждениях службы погоды эти сведения наносятся цифрами и условными знаками на синоптические карты погоды. Такие карты составляются 4 раза в сутки и чаще, за каждый срок наблюдений на станциях.

В настоящее время, когда синоптические карты, на которые наносятся данные тысяч станций, могут охватывать все полушарие и даже весь Земной шар и когда, кроме приземных карт, составляются также и высотные карты (барической топографии и др.), объем этой систематизированной информации об атмосферных условиях очень велик. В целях экономии усилий и средств в последнее время переходят на централизованную систему составления и анализа синоптических карт в немногих центрах, откуда карты распространяются путем факсимильной передачи по проводам или по радио в органы службы погоды на местах. Прием синоптических карт по радио возможен и в воздухе, и на судах в открытом океане. В главе первой уже говорилось, что в настоящее время решается задача организации Всемирной, службы погоды, в которой кооперация различных стран по производству наблюдений, распространению информации и даче прогнозов должна стать еще более тесной. В рамках этой всемирной службы особое внимание уделяется организации наблюдений с метеорологических спутников.

Синоптический анализ и прогноз

Анализ синоптических карт (и разных других вспомогательных материалов, как аэрологические диаграммы, вертикальные разрезы и пр.) состоит в следующем. По сведениям, нанесенным на карту, устанавливается фактическое состояние атмосферы в момент наблюдений: распределение и характер воздушных масс и фронтов, расположение и свойства атмосферных возмущений, а кроме того, расположение и характер облачности и осадков, распределение температуры и пр. в связи с этими условиями атмосферной циркуляции. Между прочим, атмосферные возмущения, фронты и воздушные массы, изучаемые с помощью синоптических карт, называются синоптическими объектами. Coставляя карты от срока к сроку, можно следить по ним за изменениями состояния атмосферы, в частности за перемещением и эволюцией атмосферных возмущений, перемещением, трансформацией и взаимодействием воздушных масс и пр. Представление атмосферных условий на синоптических картах дает удобную возможность и для информации о состоянии погоды.
Главная и более трудная задача состоит, однако, не в информации, а в прогнозе ожидаемых изменений погоды, прежде всего на короткий срок вперед (на 1-2 суток). Кратко можно сказать, что эта задача сводится, во-первых, к определению, как в следующие несколько десятков часов должны будут переместиться и измениться синоптические объекты - атмосферные возмущения, фронты и воздушные массы. Это так называемый прогноз синоптического положения. Затем делают заключения о том, как в связи с этими перемещениями и изменениями должны меняться условия погоды в рассматриваемом районе. Именно последнее нужно потребителю прогнозов.
При прогнозе синоптического положения приходится пользоваться прежде всего экстраполяцией во времени, т. е. предполагать, что на некоторый промежуток времени атмосферные процессы будут происходить с теми же скоростями или ускорениями, с какими происходили до сих пор. Это, конечно, грубый прием, могущий привести к большим ошибкам, но в большинстве случаев применяемый с достаточным успехом. Он уточняется с помощью использования тех связей между атмосферными процессами, которые установлены эмпирически за много лет анализа синоптических карт или которые вытекают из законов динамики и термодинамики атмосферы. Связи эти применяются преимущественно качественно, что более или менее обеспечивает правильный прогноз направления процесса, но может приводить к ошибкам в определении темпа и интенсивности процессов.
О погоде, связанной с будущим положением и свойствами возмущений, масс и фронтов, судят по фактическим свойствам этих синоптических объектов, учитывая опять-таки возможное изменение этих свойств.
При всей простоте приемов синоптического анализа их применение представляет собой нелегкую задачу и требует большого практического опыта у прогнозиста (синоптика). От ошибок, иногда даже грубых, современные краткосрочные прогнозы погоды не свободны. Однако в общем качество прогнозов оказывается удовлетворительным для многих потребностей практики, в особенности для обеспечения действий авиации. Без регулярного синоптического обслуживания современная авиация работать не может. Есть и ряд других областей хозяйства, для которых получение прогнозов погоды необходимо. Средства, затрачиваемые на службу погоды, во много раз перекрываются теми выгодами, которые она приносит.
Возможности улучшения прогнозов погоды в настоящее время видят в изыскании и введении в службу погоды вычислительных методов прогноза. Такие методы сводятся к численному интегрированию по времени (с помощью электронных вычислительных машин) уравнений динамики и термодинамики атмосферы, в которые подставляются начальные значения атмосферных условий в ряде точек, взятые из наблюдений. Работа в этом направлении ведется очень интенсивно.
Правда, разработанные до сих пор методы относятся преимущественно лишь к предвычислению барического поля. Переход от барического поля к погоде приходится производить еще прежними, качественными способами. Даже в предвычислении барического поля пока не достигнуто решающих практических успехов: удачность прогнозов остается того же порядка, что и удачность прогнозов обычными синоптическими методами. Объясняется это исключительной сложностью атмосферных процессов для математической формулировки задачи. Состояние атмосферы и закономерности атмосферных процессов в вычислительных схемах приходится упрощать, что, конечно, отражается на соответствии результатов вычисления действительности.
Однако можно надеяться, что в недалеком будущем задача вычислительного прогноза, и не только для барического поля, будет решена с точностью, удовлетворяющей потребностям практики.

Долгосрочные прогнозы

Еще сложнее задача долгосрочных прогнозов погоды - на декаду, месяц, сезон вперед. Степень точности здесь неизбежно ниже, чем в прогнозах краткосрочных. Рациональная постановка задачи долгосрочного прогноза должна сводиться к определению каких-то общих характеристик погоды будущего: степени зональности или меридиональности циркуляции, средних месячных температур, отклонений осадков от нормы, самых общих черт в ходе температуры и т. д. Вряд ли когда-либо люди достигнут возможности ответить на вопрос: будет ли в таком-то месте дождь такого-то числа в будущем месяце? Сложный комплекс условий, которые будут определять такой дождь или его отсутствие, часто нельзя предвидеть даже накануне; тем более невозможно это сделать за долгое время вперед.
Но и задача определения общих характеристик погоды на долгое время вперед еще далека от удовлетворительного разрешения. Анализ ежедневных синоптических карт уже не подходит для этой цели; приходится прибегать к способам обобщенного представления атмосферных условий, как сборные или средние карты за те или иные периоды времени. Попытки применения для долгосрочных прогнозов таких приемов, как учет инерции в ходе атмосферных процессов (т. е. сохранения знака аномалии погоды на некоторое время вперед), приводили к самым ограниченным успехам. Ограниченные результаты дали и многочисленные определения корреляционных связей между ходом метеорологических элементов в разных местах и в разные периоды года, а также и попытки изыскания периодов и ритмов в ходе атмосферных процессов на значительных отрезках времени.
Более плодотворным и распространенным является прием подбора аналогов, исходящий из предположения, что за сходными начальными условиями в разных случаях следует сходное дальнейшее развитие. Однако таким предположением следует пользоваться с очень большой осторожностью, потому что уже небольшие различия в начальных условиях могут совершенно изменить весь дальнейший ход процессов.
Существенное значение для решения задачи долгосрочных прогнозов имеет сопоставление атмосферных процессов с процессами в мировом океане, поскольку между двумя этими сферами Земли происходит взаимный обмен теплом и влагой.
Представляется плодотворным сопоставление атмосферных процессов с солнечной активностью, т. е. с явлениями, происходящими на поверхности Солнца (пятна и др.). Связи между атмосферными процессами и солнечной активностью, несомненно, существуют, хотя они известны еще далеко не до конца и мало объяснены. Поскольку в солнечных процессах обнаруживается определенная цикличность и они предшествуют определенным изменениям в атмосфере, это может быть использовано в целях долгосрочного прогноза погоды. Но и на этом пути достижений еще немного. Есть попытки и вычислительных долгосрочных прогнозов на базе уравнений гидродинамики, не получившие еще практического значения.
На поиски рациональных методов долгосрочных прогнозов направлены сейчас энергичные усилия; это важнейшая практическая задача метеорологии, ждущая разрешения. Пока оправдываемость прогнозов не слишком значительно превышает случайные совпадения.

 


   
List all links on this page    List all images on this page