Четверг, 21.11.2024, 11:33 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Дождь,гроза,град [784]
Жара [609]
Засуха [211]
Землетрясение [2246]
Извержение [1099]
Космос [411]
Лавина [142]
Мороз [313]
Наводнение,цунами [1120]
Оползень,провал [357]
Пожар [678]
Сель [43]
Снегопад [768]
Теория [3014]
Торнадо,ураган [1199]
Феномены [242]
Эпидемия [2514]

Интересное
Аномальные новости

Новости криптозоологии

Календарь
«  Март 2021  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031

Архив новостей

Реклама

Форма входа

Главная » 2021 » Март » 24 » Прогнозы погоды стали намного точнее
18:13
Прогнозы погоды стали намного точнее

Накануне в Москве стояла противная погода. Из-под облаков то и дело проступали голубые пятна и поддувал холодный ветер. 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/10963171

Категория: Теория | Просмотров: 291 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0

Последние новости

В РФ создали улучшенный аналог аспирина без "побочек" (6)

Создана подавляющая аппетит и сжигающая калории молекула (7)

Выявлены 135 вариаций генома, связанных с мужским бесплодием (6)

В Уганде выявили тяжелую малярию со стойкостью к действию артемизинина (6)

Создан алгоритм для более точного прогноза уровня глюкозы у диабетиков (10)

Число смертей от рака удвоится в ближайшие 25 лет (8)

Пиво навредило здоровью сильнее коктейлей (8)

Доступ к широкополосному интернету повысил риск ожирения (13)

Глобальное потепление к 2023 году уже перешагнуло порог 1,5 градуса (9)

Получены перспективные природные соединения против оспы обезьян (9)

Найден способ излечения смертельного синдрома Лайелла (7)

Молоко увеличило риски болезней сердца для женщин (15)

Посещение сауны снизило артериальное давление (12)

К 2050 году онкологическая заболеваемость вырастет на 77 процентов (11)

Массовые посадки деревьев в Арктике ускорят глобальное потепление (136)

Частицы микропластика в воздухе могут привести к аномалиям при осадках (19)

Анализ генетической информации поможет избежать осложнений после инфаркта (11)

Создали синтез трех лекарств от редких заболеваний (7)

Найден способ в 10 раз снизить заболеваемость малярией в Мали (10)

Отсутствие семьи на 80% повышает риск развития депрессии (5)

ВОЗ определила 17 патогенов, требующих приоритетной разработки новых вакцин (9)

Разработали сенсоры для выявления заболеваний по анализу дыхания (8)

В Арктике растаял остров Месяцева на Земле Франца-Иосифа (13)

Отказ от курения после выявления опухоли до 26% снижает риск гибели пациента (19)

Создана система, помогающая диабетикам рассчитать ночную дозу инсулина (14)

Раннее наступление менопаузы на 30% снижает риск развития астмы (15)

Создан высокоэффективный гидрогелевый материал для лечения ран (14)

Лекарство от глаукомы метазоламид замедляет развитие Альцгеймера (13)

В Арктике прогнозируют рост температуры до 10 градусов до конца XXI века (14)

Воспаление и потерю обоняния связали с 139 заболеваниями (13)

Более восьми миллионов человек во всем мире заболели туберкулезом в 2023 году (14)

Созданы модифицированные нанокомпозиты для лечения атеросклероза (19)

Разработан ИИ для повышения эффективности операций при катаракте до 91% (16)

Вирусы растений использовали для лечения саркомы (13)

Детское ожирение ведет к снижению жизненной емкости легких и их дисфункции (13)

В Швеции снизилась смертность от сердечной недостаточности (12)

Текущая климатическая политика приведет к потеплению на 3,1 градуса к концу века (11)

Долгое стояние на ногах повысило риск нарушения кровообращения (11)

В Якутии среднегодовая температура воздуха выросла на три градуса (19)

Разработаны способы защиты энергетических объектов от пожаров в Арктике (16)

Выявили молекулу, подавляющую рост детского рака печени (10)

Более 40 климатологов предупредили лидеров стран Северной Европы о катаклизме (20)

Солнечные панели на крышах домов меняют климат в городах (17)

Изменение климата назвали ответственным за 13% смертей от задымленного воздуха (14)

Галоперидол не облегчил снижение когнитивных способностей (15)

Акупунктура помогла облегчить боль при межпозвонковой грыже (18)

Летняя засуха в Европе в 2022 году была на треть усилена глобальным потеплением (13)

Эксперт отметил невозможность прогноза вспышечной активности Солнца по месяцам (17)

Создано защищающее от инфекций при протезировании вещество (15)

Разрушаем самые известные мифы о простуде (28)

Поиск


Популярное

На Восточное побережье США надвигается "Франкеншторм". Он уже забрал 20 жизней (28497)

Человечество вступило в эпоху природных катаклизмов (19386)

Эпидемия бубонной чумы вспыхнула на Мадагаскаре (10343)

«Сэнди» признан вторым самым дорогим ураганом в истории США (10242)

Супервулкан может проснуться в любой момент (8623)

Сегодня по всему миру произошло 49 землетрясений (7172)

30 тысяч человек умирает ежегодно от амариллеза (6646)

Большая грудь сокращает жизнь на годы (5652)

Остров ВИЗЕния (5376)

Англия: зима в начале мая (5134)

Карнавал в Венеции начался с наводнения (5048)

Гигантская Фабианская дыра продолжает расти (5046)

Гипотеза о СПИД (4874)

Селевой поток опять обрушился на уезд Илян (4854)

Число пострадавших от наводнения в Мордовии достигло 4,5 тысяч человек, подтоплено более 2 тысяч домов (4766)

В Москву идет жара (4723)

Вода в реке Белой в Адыгее не может очиститься из-за 5-километрового оползня (4687)

Ураган в Москве 06.05.2012 (4659)

В Англии уходящий год признан самым дождливым в истории метеонаблюдений (4596)

Десятки домов затоплены в Узбекистане в результате наводнения (4552)

Из-за извержения Попокатепетля в Мехико объявлен высший уровень опасности (4518)

Ученые установили точную дату Всемирного потопа (4510)

Землетрясение в Армении (4508)

Вулкан Санторин, погубивший минойскую цивилизацию на Крите, вышел из многолетней спячки (4498)

Йеллоустонский супервулкан (4482)

Семь новых природных чудес света (4480)

Пятидесятиградусные морозы пришли в Якутию (4477)

Самые большие и опасные вулканы мира (4466)

На планете появился новый вид облаков - Асператус (4460)

Жара в Норильске побила 30-летний рекорд (4407)

Совсем скоро человечество ждёт всемирная катастрофа (4369)

В Крыму зарегистрировали землетрясение мощностью 1-2 балла по шкале Рихтера (4299)

Власти борятся с наводнением на Бали (4271)

Как мы измеряем силу землетрясений? (4199)

Самые удивительные природные феномены (4094)

Йеллоустоун взорвется осенью и в мире начнется Апокалипсис (4038)

Изменение климата (3976)

Зимняя гроза на Кузбассе (3963)

У островов Фиджи произошло землетрясение магнитудой 5,5 (3857)

Волну-убийцу создали в обычном бассейне (3840)

Copyright Sergo © 2012-2024

Яндекс.Метрика