Вторник, 24.06.2025, 16:34 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Дождь,гроза,град [792]
Жара [620]
Засуха [213]
Землетрясение [2249]
Извержение [1104]
Космос [413]
Лавина [142]
Мороз [315]
Наводнение,цунами [1120]
Оползень,провал [357]
Пожар [681]
Сель [43]
Снегопад [768]
Теория [3177]
Торнадо,ураган [1199]
Феномены [243]
Эпидемия [2543]

Интересное
Аномальные новости

Новости криптозоологии

Календарь
«  Март 2020  »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031

Архив новостей

Реклама

Форма входа

Главная » 2020 » Март » 24 » Прогнозы погоды стали намного точнее
13:42
Прогнозы погоды стали намного точнее

Накануне в Москве стояла обманчивая погода. Из-под облаков то и дело выглядывало солнце, но дул промозглый ветер, так что из шкафа пришлось достать пуховик. Само по себе это обычное дело: в столице вечно то холодно, то пасмурно. Удивительно другое — что будет за окном в выходные, с большой точностью было известно еще в конце прошлой недели. Лет 20–30 назад об этом оставалось мечтать.

Сайты и мобильные приложения с почасовыми прогнозами погоды — иногда их дают даже для отдельных районов, если город крупный, — стали чем-то само собой разумеющимся. Оттого кажется, что сделать прогноз немногим сложнее, чем открыть сайт: запустил программу, нажал пару кнопок — и готово. Но в действительности расчет будущей погоды сравним с составлением карты нейронных связей в человеческом мозге и моделированием эволюции галактик в космосе. Разница в том, что точность этих расчетов может проверить кто угодно, просто выйдя из дома.

Погода — это хаос

Прогнозировать погоду сложно, прежде всего, из-за того, что земная атмосфера хаотична. Математики вкладывают в это слово не тот смысл, что обыватели. "В хаотической системе растет доля ошибки, если есть неопределенность в начальных данных, а она есть всегда хотя бы потому, что измерения проводятся с некоторой точностью: допустим, температура известна до десятых долей градуса. Насколько бы хорошей ни была погодная модель, она даст ошибку", — объясняет Александр Чернокульский, старший научный сотрудник лаборатории теории климата Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН.

Раздел математики, изучающий хаотические системы, и появился-то во многом из-за прогнозов погоды. В начале 1960-х годов американский метеоролог Эдвард Лоренц повторно прогнал данные через компьютер и получил совсем не такой результат, как в первый раз. Причина была в том, что сначала вычисления производились с точностью до шестого знака после запятой, а потом — только до третьего. Оказалось, что разница между тысячными и миллионными долями имеет огромное значение.

Настолько разные решения уравнений так удивили Лоренца, что он поэтично заключил: "Единственный взмах крыла чайки способен изменить погоду навсегда". Позже коллеги посоветовали заменить чайку на более изящное животное, и чувствительность хаотической системы к начальным условиям получила название "эффект бабочки".

Ошибки при расчетах будущих состояний атмосферы и других хаотических систем со временем накапливаются, поэтому прогноз погоды на сутки вперед значительно лучше, чем на месяц. Тем не менее точность постепенно растет: современные пятидневные прогнозы так же хороши, как сорок лет назад — однодневные. Полезный прогноз можно сделать и на девять-десять дней. А предел предсказуемости классическими моделями, по словам Александра Чернокульского, составляет две недели.

Все эти модели построены по одному принципу. Погода описывается несколькими базовыми уравнениями, которые решаются пошагово подстановкой данных наблюдений, а не в общем виде, как учат в школе, — так их просто невозможно решить. Чтобы не оказаться в неловком положении, как когда-то Лоренц, модель запускают 10–20 раз, чуть-чуть меняя исходные значения, — вносят шум, чтобы рассмотреть разные варианты. "Если вы увидите в телефоне вероятность осадков 40%, то, грубо говоря, из десяти прогонов модели четыре показали, что в этом месте в это время осадки будут, а шесть — что нет", — объясняет Александр Чернокульский.
Как совладать с хаосом

Казалось бы, решить уравнения на современных компьютерах — плевое дело, но в прогнозировании погоды полно нюансов и ограничений. Во-первых, специалисты должны отличать заведомо ложные данные, понимать, какую информацию подавать в модель и когда это делать. К примеру, спутниковые данные, по словам Чернокульского, обновляются раз в 5–15 минут, наземные — каждые три часа, аэрологические — каждые 12 часов. В работе с моделью это нужно учитывать.

Во-вторых, у модели есть пространственное разрешение. Как фотография в смартфоне складывается из пикселей, так и поверхность Земли в модели — из ячеек. Разрешение самых детальных моделей составляет несколько километров. Загвоздка в том, что некоторые атмосферные процессы, скажем, смерчи и зоны турбулентности, разворачиваются в пределах сотен метров, что намного меньше ячейки решетки в модели. Обычно такие процессы не опишешь в строгом соответствии с физическими законами — приходится параметризировать, то есть выкручиваться с помощью приблизительных коэффициентов, выведенных опытным путем, но это приводит к ошибкам.

С уменьшением масштаба приобретают значение вещи, которыми до этого можно было пренебречь, например, взаимодействием твердых и жидких частичек в воздухе с облаками. Для расчета этих процессов требуются новые уравнения, точные и "быстрые" данные, а подавать эту информацию в модель нужно особенно аккуратно.

В будущем качество данных повысится благодаря спектрорадиометрам, радарам и лидарам (лазерам) на новых спутниках. Передовые космические аппараты уже сейчас способны в случае необходимости наводить аппаратуру. "Раньше геостационарный спутник раз в 5–15 минут делал обзор всей видимой области, а теперь приборы могут концентрироваться на более узком участке и обрабатывать данные с шагом несколько десятков секунд. Допустим, идет взрывная конвекция (когда разогретый у земли воздух быстро поднимается вверх с образованием грозовых облаков — прим. ТАСС), надо срочно отследить этот момент, навести, быстро отснять, подать в модель и получить результат", — объясняет на примере Александр Чернокульский.

Другое перспективное направление — измерения с помощью обыкновенных смартфонов, оборудованных всевозможными датчиками, и другой потребительской электроники. По словам Чернокульского, пока "гражданские" показания ученые используют для прогнозов в обратную сторону — моделирования прошлой погоды, да и то лишь в отдельных районах. Эти расчеты можно сравнить с тем, как все было на самом деле, и поправить методику. Точно так же в 1950 году метеорологи впервые применили допотопный компьютер. "Наверное, такие системы могут помочь в горах, а на равнине от них не так много толка, потому что масштаб изменений больше", — считает Чернокульский.

Есть еще одна проблема — с уменьшением масштаба модели и ростом объема данных сложность вычислений колоссально растет. Для прогнозирования погоды применяются одни из самых мощных компьютеров на свете. Стоят они дорого, а их производительность больше не увеличивается прежними темпами: кремниевые микросхемы почти некуда совершенствовать. Вдобавок современным метеорологам осталось наследство из миллионов строчек программного кода, из-за чего вычисления не так-то просто оптимизировать.

Прогнозы — не просто для удобства

Все перечисленные трудности в прогнозировании погоды не удастся преодолеть полностью, но с годами ученые будут все лучше понимать физические процессы, модели усовершенствуются, данных будет поступать все больше, а компьютеры ускорятся. Единственное, с чем ничего не поделаешь, — это хаотичность атмосферы. В прогнозы все равно будет заложена погрешность.

Но не все ошибки одинаковы. "Важно, чтобы ошибки в прогнозе с 97-процентной точностью не приходились на экстремальные явления, а их предсказывать сложнее", — говорит Александр Чернокульский. С изменением климата, вызванным парниковым эффектом, такие явления случаются все чаще. Ураганы, засухи, небывалые морозы приносят громадный ущерб, а главное — стоят жизни тысячам, если не миллионам, людей. Откажись человечество от горючего прямо сейчас, погода все равно будет преподносить страшные сюрпризы. Поэтому от метеорологов, их моделей, приборов и компьютеров подчас зависит не только наш комфорт, но и само выживание.

https://nauka.tass.ru/nauka/8050841

Категория: Теория | Просмотров: 434 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0

Последние новости

Порог потепления в полтора градуса будет пройден через три года (5)

Запах ушной серы помог диагностировать болезнь Паркинсона (4)

Выявлены особенности семей детей с ожирением (4)

Сколько ежедневной ходьбы нужно для снятия боли в пояснице (19)

Компьютерной томографии оказалось недостаточно для констатации смерти мозга (12)

Биомаркеры болезней сердца предсказали риск возникновения рака (19)

Разрешили инъекции раз в полгода для профилактики ВИЧ-инфекции (21)

Прослушивание громкой музыки в наушниках повысило риск деменции (31)

Листья лопуха помогли справиться с диабетом и золотистым стафилококком (22)

Как воспринимают мир люди с биполярным расстройством (31)

Жара увеличила риск апноэ сна на 45 процентов (20)

Генная терапия гемофилии B сохранила эффективность через 13 лет (31)

Электросудорожная терапия на треть снизила частоту суицидов при тяжелой депрессии (28)

Метаболит парацетамола вызвал анальгезию (32)

Езду на велосипеде связали со сниженным риском деменции (31)

Реактивация вируса варицелла-зостер парализовала половину лица китаянки (31)

Сахар из морских огурцов назвали перспективным средством от рака (30)

Вероятность получить слабоумие связали с местом проживания (32)

Экосистемы с обилием бабочек лучше адаптировались к внезапным засухам (35)

Как защитить дома от землетрясений на Крайнем Севере (60)

Брак повысил шансы выжить при раке кишечника (49)

Таурину не разрешили считаться маркером старения (49)

Факторы в ходе психоделических исследований (59)

Нашли способ борьбы с раком с помощью света и рентгена (57)

Самый теплый период в истории Земли вызвали не пожары (68)

Российские ученые научились модифицировать белки для борьбы с болезнями (76)

Близость океана связали с увеличением ожидаемой продолжительности жизни (72)

Вирулентность чумной палочки уменьшалась в ходе каждой пандемии (69)

Снижение массы тела в среднем возрасте надолго снизило заболеваемость (75)

Глобальное потепление назвали причиной роста частоты рака у женщин (85)

Составили портрет типичного пациента с хроническими заболеваниями (102)

Англия первой в мире запустила кампанию по вакцинации от гонореи (105)

Куркума и зеленый чай замедлили старение (110)

У культуристов-профи оказался в пять раз выше риск внезапной сердечной смерти (106)

Бессонницу объяснили личностными особенностями человека (116)

Лето 2025 года в России станет одним из самых жарких в истории наблюдений (101)

Сидячий образ жизни после инфаркта увеличил риск его повторения (106)

Американка умерла от прионного заболевания спустя полвека после заражения (107)

Соотношение окружности талии к росту предсказало сердечную недостаточность (102)

ВОЗ порекомендовала моновалентные вакцины от ковида (208)

Европе предрекли эндемичность по лихорадкам денге и чукунгунья (117)

Потепление на полтора градуса пойдет на пользу сибирской тайге (106)

Ожирение в детстве в 4 раза повысило вероятность долгосрочного отпуска по болезни (123)

Вспышки озарения активизировали связи в мозге и улучшили память (220)

Как устроена новая вакцина от аллергии на кошек (126)

«Лежачий небоскрёб в Саудовской Аравии может изменить климат в регионе (124)

Микроповреждения в имплантатах из композита ускорили их срастание с костью (106)

Атмосфера сохраняет «память» о муссонах в виде водяного пара (101)

Физики назвали возможную причину экстремально холодных зим в Европе (210)

Удаление миндалин оказалось эффективнее лазерной тонзиллотомии (104)

Поиск


Популярное

На Восточное побережье США надвигается "Франкеншторм". Он уже забрал 20 жизней (28588)

Человечество вступило в эпоху природных катаклизмов (19486)

Эпидемия бубонной чумы вспыхнула на Мадагаскаре (10437)

«Сэнди» признан вторым самым дорогим ураганом в истории США (10339)

Супервулкан может проснуться в любой момент (8718)

Сегодня по всему миру произошло 49 землетрясений (7278)

30 тысяч человек умирает ежегодно от амариллеза (6762)

Большая грудь сокращает жизнь на годы (5754)

Остров ВИЗЕния (5485)

Англия: зима в начале мая (5237)

Карнавал в Венеции начался с наводнения (5151)

Гигантская Фабианская дыра продолжает расти (5142)

Гипотеза о СПИД (4982)

Селевой поток опять обрушился на уезд Илян (4945)

Число пострадавших от наводнения в Мордовии достигло 4,5 тысяч человек, подтоплено более 2 тысяч домов (4821)

В Москву идет жара (4808)

Вода в реке Белой в Адыгее не может очиститься из-за 5-километрового оползня (4766)

Ураган в Москве 06.05.2012 (4744)

В Англии уходящий год признан самым дождливым в истории метеонаблюдений (4683)

Десятки домов затоплены в Узбекистане в результате наводнения (4648)

Из-за извержения Попокатепетля в Мехико объявлен высший уровень опасности (4613)

Ученые установили точную дату Всемирного потопа (4607)

Йеллоустонский супервулкан (4602)

Землетрясение в Армении (4597)

Пятидесятиградусные морозы пришли в Якутию (4586)

Семь новых природных чудес света (4585)

Самые большие и опасные вулканы мира (4573)

На планете появился новый вид облаков - Асператус (4568)

Вулкан Санторин, погубивший минойскую цивилизацию на Крите, вышел из многолетней спячки (4553)

Жара в Норильске побила 30-летний рекорд (4496)

Совсем скоро человечество ждёт всемирная катастрофа (4463)

В Крыму зарегистрировали землетрясение мощностью 1-2 балла по шкале Рихтера (4393)

Власти борятся с наводнением на Бали (4373)

Как мы измеряем силу землетрясений? (4308)

Самые удивительные природные феномены (4197)

Йеллоустоун взорвется осенью и в мире начнется Апокалипсис (4148)

Изменение климата (4087)

Зимняя гроза на Кузбассе (4064)

У островов Фиджи произошло землетрясение магнитудой 5,5 (3961)

Волну-убийцу создали в обычном бассейне (3938)

Copyright Sergo © 2012-2025

Яндекс.Метрика