Над синоптиками шутят давно и охотно: обещали солнце — пошёл дождь. Между тем современный прогноз на ближайшие сутки сбывается в подавляющем большинстве случаев, а прогноз на пять дней сегодня примерно так же надёжен, как прогноз на два-три дня несколько десятилетий назад. Ошибки всё же случаются, и причина их не в небрежности метеорологов, а в самой природе атмосферы.
Из чего складывается прогноз
Прогноз начинается с наблюдений. Тысячи наземных станций, корабли, буи, самолёты, радиозонды и спутники каждый день измеряют температуру, давление, влажность и ветер. Эти данные собирают в единую картину — исходное состояние атмосферы на данный момент.
Дальше в дело вступает математика. Атмосферу условно делят на ячейки трёхмерной сетки, и для каждой ячейки компьютер решает уравнения движения воздуха, переноса тепла и влаги. Шаг за шагом модель вычисляет, каким станет состояние атмосферы через несколько минут, затем ещё через несколько — и так на дни вперёд. Идею считать погоду по уравнениям физики высказали ещё в начале XX века, а английский учёный Льюис Ричардсон даже попытался сделать такой расчёт вручную. Результат получился неудачным, но сам подход оказался верным: ему просто не хватало вычислительных машин.
Откуда берётся ошибка
Источников неточности несколько, и все они неустранимы до конца.
- Неполные наблюдения. Над океанами, пустынями и полярными областями станций мало. Исходная картина всегда содержит пробелы и погрешности приборов.
- Размер ячейки. Если шаг сетки составляет несколько километров, то отдельное грозовое облако или порыв ветра в горной долине модель не видит напрямую и описывает приближённо.
- Упрощения физики. Образование капель, турбулентность, обмен теплом с почвой и лесом слишком сложны, чтобы считать их точно, поэтому их заменяют приближёнными формулами.
Хаос и предел предсказуемости
Главная причина глубже. В начале 1960-х годов американский метеоролог Эдвард Лоренц заметил, что ничтожное изменение исходных чисел в его упрощённой модели атмосферы через некоторое время приводит к совершенно другой погоде. Так появилось представление о детерминированном хаосе и знаменитый образ бабочки, взмах крыльев которой способен в итоге изменить путь далёкого урагана.
Образ не стоит понимать буквально, но суть он передаёт точно: небольшие погрешности в начальных данных со временем растут. Поэтому у прогноза есть естественный предел. Подробно предсказать погоду в конкретном месте удаётся примерно на неделю, с меньшей уверенностью — до двух недель. Дальше начинается область климатических оценок: можно сказать, будет ли месяц в целом теплее или холоднее обычного, но не назвать день, когда пойдёт дождь.
Зачем считают много прогнозов сразу
Чтобы оценить, насколько можно доверять расчёту, метеорологи запускают модель не один раз, а десятки, слегка меняя исходные данные. Такой набор называют ансамблем. Если все варианты показывают похожую погоду, прогноз надёжен. Если они расходятся — ситуация неустойчива, и синоптик честно говорит о вероятности.
Отсюда и формулировка «вероятность осадков 40 процентов». Она не означает, что дождь будет идти сорок процентов времени. Она означает, что при подобном состоянии атмосферы дождь в данной точке случается примерно в четырёх случаях из десяти.
Как читать прогноз с пользой
Несколько простых правил помогают не разочаровываться. Прогнозу на один-три дня можно доверять почти полностью. Прогноз на четыре-семь дней показывает общую тенденцию: потеплеет или похолодает, сухо будет или дождливо. Всё, что дальше десяти дней, — скорее ориентир, чем обещание. Летние грозы и ливни предсказать труднее всего: известно, что они вероятны в регионе, но над каким именно районом вырастет облако, выясняется за час-два.
Прогноз погоды — не предсказание судьбы, а расчёт с честно указанной неопределённостью. Если помнить об этом, становится видно, как много синоптики на самом деле знают о завтрашнем дне.
