Новый взгляд на прогнозирование погоды

IEEE Spectrum, 09, 2001

Все мы хорошо знаем о непредсказуемости погоды. Вопреки всем попыткам давать более или менее точные прогнозы погоды с помощью быстродействующих компьютеров, реально наблюдаемая картина начинает расходиться с этими прогнозами. Иногда эти различия бывают очень существенными. Именно особенная чувствительность к начальным условиям состояния атмосферы в том или ином районе может служить причиной непредсказуемости погоды, т.е. от каких-то незначительных процессов где-то в одной географической точке сегодня завтра будет зависеть то или иное реально наблюдаемое погодное явления в гораздо более широких масштабах. Существующая погодная непредсказуемость наиболее точно характеризуется понятием "эффекта бабочки": т.е. представьте, если бы бабочка, вызывая небольшие процессы взмахами своих крыльев где-нибудь во влажных лесах Амазонки, могла бы оказывать влияние на погоду где-нибудь в Китае. Иными словами, незначительные изменения начальных условий в одной местности могут сказаться на погодных условиях обширных районов планеты. Математики называют такую особенную чувствительность масштабных систем к небольшим начальным условиям "хаосом". Ученые из университета в Мэриленд (США), опираясь на данные Национальной Службы Погоды США, установили, что существуют некие географические регионы, где даже самые незначительные изменения состояния атмосферы вызывают значительные крупномасштабные изменения погоды. По мнению исследователей, именно такие "горячие точки" являются ключом к повышению точности прогнозов погоды. "Мы пытаемся понять, что делает, казалось бы, точный прогноз неточным, понять всю энергетику и физику погоды" - сказал руководитель исследовательской группы. С 1992 года Национальная Служба Погоды США готовила с помощью быстродействующих компьютеров общий прогноз для всей исследуемой местности, параллельно готовя отдельные прогнозы для отдельно выбранных районов все той же местности. Это давало возможность ученым изучать величину разбросов в данных прогнозов погоды для единого района. Для пяти таких прогнозов группа ученых исследовала предполагаемые параметры ветров, господствующих в средних слоях тропосферы (на высоте примерно в 5 км). Располагая данными этих пяти прогнозов, исследователи наносили их на карту, где изучали векторы ветров, сравнивая отклонения полученных величин от ветровых параметров основного прогноза. Анализируя площади 1100 на 1100 км, ученые определили регионы, где такие "векторы расхождения" стремились выстроиться воедино. Математический анализ подтвердил, что эти регионы обладают особыми свойствами, где особенно точные метеорологические наблюдения могут уменьшить ошибки в последующем прогнозировании погоды. Остальные области местности уже не имеют такого особого значения. Т.е., "эффект бабочки" имеет место лишь в так называемых, особых регионах. Т.е. увеличение плотности и точности метеорологических наблюдений в таких регионах по всему миру может увеличить точность прогнозов погоды в глобальном масштабе.

Назад в раздел