Готовим прогноз погоды

Чтобы испечь пирог, надо смешать муку, яйца, воду и сахар. Но что смешивать, чтобы «приготовить» прогноз погоды? Понадобятся метеостанции, зонды, спутники — одним походом в магазин не отделаешься. Вот подробный рецепт (прогноза, а не пирога).

Собрать данные с метеостанций. 8 раз в сутки метеорологи измеряют температуру, давление, скорость и направление ветра, фиксируют осадки, определяют тип облачности и дальность видимости. На станциях есть психрометрическая будка для хранения термометров и гигрометров, флюгеры, снегомерные рейки, осадкомер и гелиограф для определения продолжительности солнечного дня. Замеры проходят по гринвичскому времени, каждые 3 часа, чтобы синхронизировать обработку данных по всему миру.

Получить данные с мете­о­буев, расположенных на воде. Они или зафиксированы, или дрейфуют в открытых океанических течениях. Помимо показателей барометрического давления и скорости ветра, метеобуи собирают информацию о температуре на поверхности водоема и высоте волн. Фиксированные метеобуи также измеряют температуру на глубине до 3 метров.

Запустить метеозонд — беспилотный летательный аппарат, поднимающийся на высоту 30–40 метров. Радиосигналы зонда передают аэрологам информацию о температуре и влажности воздуха. На основе этих данных вычисляется атмосферное давление на разных высотах. Траектория движения зонда позволяет определить скорость и направление ветра. Сейчас в России 129 станций метеорологического зондирования, с каждой из которых раз в сутки запускают метеозонд.

Получить данные с метео­спутников: снимки Земли из космоса, по которым можно определить размеры облачных, снеговых и ледовых покровов. Также метеоспутники делают изображения в тепловом инфракрасном диапазоне. Это позволяет установить температуру на поверхности планеты, определить наличие дыма, водяного пара и теплового излучения от пожаров.

Составить синоптические карты. Это делают метеорологи. На картах они изображают атмосферные условия в конкретный момент времени: циклоны и антициклоны, направление и скорость ветра, облачность, природные явления (дожди, грозы). Здесь же отмечаются барические поля — области, где атмосферное давление наиболее низкое или высокое.

Определить, где окажутся центры циклонов и антициклонов. Их расположение сильнее всего влияет на погоду: циклоны и антициклоны приносят с собой температуру, от них зависит влажность воздуха и количество осадков. Синоптики анализируют движение воздушных масс и отмечают на синоптической карте места их смешения — атмосферные фронты. Этот метод прогнозирования называется синоптическим. Он используется для составления прогноза максимум на 3 суток вперед.

Циклон — атмосферный вихрь с пониженным давлением в центре. Он приносит сильные ветры, осадки, перепады температур.

Антициклон — область повышенного атмосферного давления. Для него характерна ясная устойчивая погода, отсутствие ветра и осадков.

Составить долгосрочный прогноз, используя метод аналогов. Синоптики анализируют синоптическую карту большого региона — например, нескольких стран — и в базе карт ищут максимально схожую ситуацию. На основе того, какая погода была в тот год и месяц, делают предположения об изменениях. Долгосрочные прогнозы строятся на срок до 10 суток. Однако их нельзя считать абсолютно точными из-за большого количества входных данных и ограниченных моделей вычисления, не способных учесть все параметры.