Пресс-конференция руководителя Росгидромета Александра Фролова 14 февраля 2013 года

Тема: Развитие прогностической метеорологии: новые методы прогнозирования погодных явлений
Обсуждаемые вопросы:
- насколько экономически выгодна прогностическая метеорология;
- ошибки в прогностической метеорологии: недостаток знаний или денег;
- какими новыми методами прогнозирования погодных явлений пользуются сегодня российские метеорологи и о каких пока только мечтают;
- насколько точны российские метеорологи в своих прогнозах;
- существует ли тренд увеличения опасных природных явлений.
Вступительное слово ведущего:
Добрый день, мы приветствуем посетителей сайта РБК, журналистов, собравшихся в пресс-центре медиахолдинга, и нашего гостя – руководителя Росгидромета Александра Фролова.
Сегодня мы будем говорить о глобальном, а именно: о развитии прогностической метеорологии и попытаемся узнать о новых методах прогнозирования погодных явлений.
Вопрос: Насколько точны российские метеорологи в своих прогнозах?
А.Фролов:Вопрос актуальный. И я дам на него развернутый ответ. Прогноз – это величина, которая может измеряться в разных метриках, разных характеристиках. В качестве эпиграфа к разговору мне захотелось взять изречение американского метеоролога Джона Феррера, который сказал, что знания походят на кусок мыла: оно измыливается и должно обновляться последующими поколениями. Наука метеорология очень древняя, еще древние египтяне использовали эти знания в своей практической, хозяйственной деятельности. И, конечно, каждое поколение должно приносить что-то новое.
Погода - это состояние атмосферы в тонком поверхностном слое, в котором мы живем, у земли фактически. По сравнению с радиусом Земли (6 тыс. 400 км) толщина атмосферы очень небольшая - это примерно всего 20 км. Поэтому по сути атмосфера вокруг земного шара - это тонкая пленочка. Кроме того, Земля сферически вращается, атмосфера переслоена по вертикали, неоднородна по горизонтали. Она взаимодействует с околоземным космическим пространством, под слоящейся поверхностью, льдом и растительностью, между прочим. Это тоже важный фактор. Вообще я скажу, что человеческая деятельность или естественные причины – аэрозоли, извержение вулканов – это тоже влияет на погоду. Это все новейшие факторы, которые тоже надо учитывать для того, чтобы дать точный прогноз.
И самое главное, что почти 60 лет – численные прогнозы погоды. Прогноз погоды – это совершенно точная, математически сформулированная задача, как задача с начальными данными, которые надо измерить и затем с помощью уравнений сделать расчеты с учетом всех процессов, о которых я сказал, и на выходе вы получите прогноз того, что вас интересует.
Какие у нас здесь вообще явления? Причем на этом слайде я постарался выписать не только типичную погоду, как температура и влажность, а некоторые такие явления, которые представляют для людей и интерес, и опасность. И вы видите, что здесь по шкале "X" отложены времена, начиная от минут, секунд до года и более. А по оси "Y" отложены горизонтальные масштабы. Это некие характерные черты явления. Например, гроза, мы понимаем, что это несколько метров или километров. Циклон – это гораздо масштабнее явление, это где-то тысячи километров.
Так вот в этом пространстве мы видим, что там есть и смерчи, и шквалы, грозы, ливни, туманы, ураганы, гололед, снегопады, метели, циклоны, фронты, суховеи, волны тепла и холода, нагоны, засухи и другие климатические аномалии. Это только очень короткий перечень того, что можно назвать погодой.
Какие основные источники? Как правило, их три – это ошибки в начальных данных; это то, что мы плохо знаем, но что нас интересует - это нынешняя погода; мы это не можем точно измерить по совершенно объективным причинам, потому что не хватает измерительных средств и т.д. Ошибки прогностических моделей связаны с недостаточным пониманием физикой процесса, плохим пониманием, как решать эти уравнения - они очень сложные. И, наконец, очень важная вещь психологического свойства: оказывается, у природы есть в отдельных явлениях принципиальная непредсказуемость. Оказывается, не все можно предсказать в принципе. Это трудно психологически понять, но с этим приходится смириться и принимать во внимание.
Как устроены основные компоненты наблюдательной системы? На слайде схематично показаны основные наблюдательные системы. Условно их можно разделить на системы наземного, морского, самолетного или космического базирования. Очевидно, что комбинация всех этих данных дает возможность оценить современное состояние. Каждый день наблюдения приносит что-то свое. То, что показывают традиционно на экране телевидения, - это классическая метеорологическая станция. Это традиционная основа наблюдения. Таких станций на территории России 2 тысячи, в мире - тех, которые поступают на международные обмены, - 10 тысяч, реально их около 20 тысяч. Поскольку у нас очень большая территория суши (одна седьмая часть всей суши Земли), конечно, у нас много метеорологических станций, больше, чем у кого-либо. Аэрологические станции, которые вертикальное зондирование осуществляют, спутниковые системы, на всех широкофюзеляжных самолетах сейчас организовано попутное наблюдение, которое либо через спутник, либо другим способом передается в реальном масштабе времени, и мы используем его, в том числе, для обеспечения полетов гражданской экспериментальной авиации.
Тут получается, что хотим мы или нет, но поскольку деятельность человека уходит от поверхности Земли, то и вопросы погоды распространяются и на эти более высокие слои атмосферы - на околоземное космическое пространство.
Принципиальная вещь, о которой мы говорим, когда мы говорим об очень маленьких явлениях (а эти явления, особенно в связи с изменением климата, становятся в процентном соотношении важными и доля их растет), это так называемое быстроразвивающееся атмосферное явление высокой интенсивности. Это показывают очень часто в Америке – это торнадо. У нас есть смерчи, это аналог торнадо, но у нас климат не такой жаркий, как в США. У нас смерчи, которые, например, на Черном море регулярно летом появляются.
Однако существуют новые способы обнаруживать и наблюдать за такого рода быстроразвивающимися явлениями. Как правило, они происходят в летнее или в осеннее время, связаны с очень мощными процессами, которые развиваются по вертикале, так называемая кучевая конвекция. И плюс динамические факторы. И получается, что вот эти явления - небольшие, в несколько десятков, сотен километров, время жизни у них - несколько часов. Вспомните прошедший сезон, 6-7 июля за сутки в Крымске выпало 300 мм осадков. Это исторический максимум, который привел к катастрофическому наводнению, гибели людей. Такое же явление было в Геленджике, поселок Михайловское Туапсинского района, Дербент. Сильные осадки, застройка неблагоприятная - тоже погибли люди.
Следить за такого рода явлениями с помощью традиционного наблюдения невозможно. Спутники нам помогают, но самое главное – это Допелевский метеорологический радиолокатор. Этот радиолокатор, который сейчас на снимке, по заказу Росгидромета был разработан специалистами "Алмаз-Антея" и наш институт – Национальная метеорологическая обсерватория – тоже вложил интеллектуальный вклад в локатор. Это один из лучших в мире локаторов, который позволяет вокруг себя в радиусе 250 км (а весь объем атмосферы был 200 км), весь этот объем видит всю погоду с дискретностью примерно каждые 2 км, и каждые 10 минут делает слепок или снимок того, что происходит. Конечно, если поставить станции, то их нужно десятки или сотни, чтобы эквивалент получить этой информации. То есть получается, что один локатор эквивалентен нескольким десяткам станций, а по некоторым характеристикам он позволяет некие специальные вещи, например фазу, определять - так называемая двойная поляризация, это высокотехнологический прибор.
Что такое фаза осадков? Вспомните явление 26 декабря позапрошлого года, когда прошел так называемый ледяной дождь. С точки зрения метеорологии, это были переохлажденные осадки. То есть температура у земли была ниже, чем в воздухе, выпадал дождь, моментально замерзал и фактически падали уже замерзшие капли воды, которые привели к обледенению, большим проблемам для ТЭК, экономики и всех граждан на Новый год, в том числе из-за того, что не было света во многих районах.
Можно такого рода делать прогнозы, мы называем такой прогноз сверхкраткосрочным – это прогноз от нуля до примерно шести часов или чуть больше – события быстро развиваются. Это задача сродни задаче военных – найти опасное явление, посмотреть, где оно находится, характеристики, и попытаться предсказать, куда оно пойдет.
Мы должны построить единую радиолокационную сеть для всей территории России. Россия - большая страна, но мы перекрываем примерно 90% населения, которое здесь проживает. Локатор был создан только два года назад. Мы уже за два года установили 19 таких локаторов. И планируется примерно столько же в 2013г. То есть мы очень быстрыми темпами создаем суперинновационную систему радиолокационного наблюдения. Она важна и дает возможность приземления и взлета воздушных судов, и для других каких-то целей. Этот слайд показывает оба направления, связанные, конечно, друг с другом, и для многих других целей.
Следующая наукоемкая область – это собственно прогноз, прагматические модели. Здесь показана одна из моделей, которую мы сейчас используем. Мы (Россия и Росгидромет, как представитель нашей страны) вошли в консорциум европейских стран, который занимается моделированием и прогнозирует погоду. Туда входят Германия, Италия, Швейцария, Румыния и мы, а всего их семь стран. Дело в том, что развивать такие сложные модели одна страна уже не в состоянии – не хватает ни компьютерных ресурсов, ни интеллектуальных ресурсов и т.д. Это сложный продукт.
Вот этот продукт (на новом слайде) используется. По этой же модели выпускаются модели в Германии, в Швейцарии, Италии и т.д. Получается, что мы создаем как бы такое единообразное пространство на европейском континенте, у нас схожие погодные условия и мы работает на новом уровне с этими странами.
Здесь, вы видите, нарисована такая сетка красненькая, математическая сложная такая, октаэдры такие, это такие разработки, которые для европейской территории. Для сибирской территории работает аппарат шагом в 14 км (поскольку там очень слабый компьютер – 14 км по горизонтали шаг). Для европейской территории - шаг в семь километров. И я сейчас покажу, что по этой модели прогноз снегопада – 3-4 февраля, и выглядит так, что у модели есть реальная атмосфера и реальная погода, в том числе в таких терминах, как "облачность", "осадки", "давление". И вот два маленьких региончика показаны синеньким - COSMO-RU с шагом в 2 км - это экспериментальный прогноз для Москвы и для Сочи. Сочи - очень сложный район для прогнозирования – море, горы с большими высотами. У нас создан международный проект с участием многих ведущих стран, чтобы совместными усилиями самый лучший, максимально возможный прогноз делать для Олимпийских игр.
Если вы помните, в этом году было достаточно много значительных снегопадов (я бы сказал пять), но все были заблаговременно предсказаны. Причем резкие изменения погоды, иногда даже за два дня, мы могли прогнозировать. Я считаю это достижением, в том числе благодаря использованию этой новой модели COSMO, которую, как я уже говорил, разработали совместно с европейскими коллегами.
Теперь на ваш прямой вопрос – прямой ответ.
На следующем слайде вы видите несколько графиков в виде столбиков: в верхнем – это прогноз осадков (будь то дождь или снег) на европейской территории России на 30 часов, то есть на сутки или чуть больше. Это принципиальная вещь, важная для коммунального хозяйства, для людей, тот прогноз, который мы передаем по радио и телевидению каждый день. Насколько он успешный? Разные точки зрения есть. Я вам показываю статистику. Вот прогноз, который дается разными странами – Великобританией, США, Японией, Россией (Россия-то красненькая) - и чем выше столбик, тем выше оправдываемость. Вы видите, что на нашей территории прогноз Гидрометцентра самый точный, как показывает практика. Впрочем, так было не всегда. В 2008г. некоторые страны давали прогноз лучше, чем мы.
Вопрос: Но получается, что за 5 лет значительно оправдываемость погоды улучшилась? И с чем Вы это связываете?
А.Фролов:На сутки, да. А связываю я это с модернизацией сети, с появлением новых видов наблюдения, спутников информации, к сожалению не наших, а зарубежных, и благодаря внедрению нового суперкомпьютера, который был установлен в 2009г. Примерно год шла разработка и внедрение модели, и с 2010г., когда пошли новые модели, вы видите рост оправдываемости Это инвестиции в технологию, в науку и результаты в виде оправданности прогноза. А экономические и социальные последствия должны экономисты подсчитать.
Но нам есть к чему стремиться. Необходимо детализировать прогноз, давать его не просто по Москве, особенно в летний период – роза, например, и останавливаются все строительные работы. А если мы будем в состоянии с помощью локаторов (в Москве уже есть локатор и скоро он будет запущен, а еще три других мы будем устанавливать в аэропортах), то мы должны говорить, что на северо-западе Москвы или как-то более точно, и тогда юго-запад смог бы продолжать работать.
Кроме того интенсивность опасных явлений. Я вот сейчас показываю. И
чтобы не выглядело приукрашиванием: это базовый прогноз, который мы слушаем. Если мы говорим об опасных явлениях - грозах, шквалах, то статистика здесь хуже, чем та, которую я привожу, но все равно лучше, чем по другим странам. Другие страны просто не выпускают такие прогнозы для нашей территории – опасных явлений, гроз и пр. Но здесь оправданность ниже - примерно 90% из 100. То есть если 10 опасных явлений происходит (ветер сильный, снегопад, гололед), к сожалению, пока мы одно из десяти пропускаем. В этом направлении надо работать.
Трудно с этим смириться, но так устроена природа: оказывается, атмосфера не имеет бесконечного предела предсказуемости. Это ответ на ваш вопрос: можно ли день за днем на 10 лет вперед рассчитать погоду. Оказывается, нет. Более того, оказывается день за днем больше чем на две недели в принципе нельзя рассчитать. И теоремы доказаны для этого класса уравнений, о которых мы говорили, но и факты: вы видите, здесь некие показатели успешности прогнозов – это коэффициент корреляции и средняя квадратическая ошибка, и что с ними происходит на интервале от одного дня до 30, если бы мы на месяц считали прогноз по модели. Вы видите, что с начальными данными мы всегда ошибаемся: не знаем, в каком это районе, потому что нет данных наблюдений, или модели несовершенны, или еще какие-то причины. А эти маленькие ошибки с течением времени растут, и когда вы малые ошибки закладываете в начальные поля, начинаете считать на 30 дней, вы видите, что прогнозы вскоре отличаются друг от друга. То есть реально практическая предсказуемость погоды на сегодняшний момент (это и у нас, и за рубежом) - семь-восемь дней, за редким исключением, когда можно продвинуться дальше.
Поэтому когда в газете или интернете вы читаете прогноз на 10 дней или лет и по дням расписывают - этого не может быть в принципе. Это сродни задаче создания вечного двигателя. Есть первоначало термодинамики, и известно, что нельзя изобрести вечный двигатель.
Вот в метеорологии есть аналогичный постулат, что за пределы недели день за днем, час за часом давать прогнозы погоды. Ну, а что же делать – люди ведь выпускают, и мы в том числе, долгосрочные прогнозы? Но эти прогнозы имеют изначально другую природу. Они основаны на так называемых "ансамблях", и это вероятностные прогнозы погоды. То есть когда говорят о прогнозе на вторую недельку, то вам должны называть какую-то величину температуры, и вероятность, с какой величины это может осуществиться. Это принципиальная вещь, и на эту тему можно еще поговорить. Но мы сотрудничаем с 12 ведущими мировыми центрами для прогноза на большой период времени, и в том числе здесь вы видите центры, в которых мы участвуем, – Великобритания, Япония, Мельбурн (Австалия), Монреаль, Москва, Сеул, Токио, Тулуза, Вашингтон. Вот эти все центры объединились, чтобы мы вместе делали этот мультимодельный ансамбль-прогноз и вероятностную оценку, что же будет происходить в сезон.
Ну, и хотел бы сказать, что это очень новое прогнозирование, очень модное. Мы интересуемся космическими вопросами больше с точки зрения влияния космических лучей или вспышек и магнитных бурь на работу прибора или на здоровье космонавтов. Но оказывается, по последним прогнозам, прогнозы показывают, что радиационная безопасность экипажа и пассажиров судов тоже зависит от того, что происходит на солнце.
На этом слайде вы видите два круга: на одном из них показана радиоактивность на поверхности Земли на уровне моря и активность на высоте перелетов – около 10 км. Вот вы видите два круга, и состав их радиоактивности разный. И если у Земли много разных источников, в том числе радон, который зимует и радиактивно выделяется, это продукты рапспада или деятельности человека, атомные станции, испытания, которые раньше проводились, и космические лучи, то на высоте уже 10 км практически только космические лучи и их продукты. Получается, что только влияние солнца или внешнего космического пространства лучи. Если подсчитать дозу, которую можно получить за один трансполярный перелет (а таких перелетов почти уже 10 тыс. за год – шесть полярных трасс) ну, например, вы летите Москва – Ванкувер или Лос-Анджелес через Северный полюс. Люди летают из Азии в Америку, в Канаду, и т.д. И оказывается, что при спокойном солнце, которое бывает почти всегда, за один перелет можно получить 0,25 миллизиверта, это примерно одна четвертая максимальной годовой дозы. То есть вы бы слетали два раза в Америку – и можете рентген больше не делать, вы уже получили сполна. А если солнечная вспышка, то в зависимости от того, куда вы попали и насколько мощна эта вспышка, существенно возрастает - в несколько раз, иногда даже в десять раз - эта доза. И поскольку она разовая и быстрая, то, конечно, это крайне неблагоприятно. И мы сейчас активно работаем и с Росавиацией, и с американскими коллегами, чтобы внедрить эти новые знания – а мы специальную сеть наблюдения за магнитным состоянием солнца создаем – с тем, чтобы донести это до пассажиров. И уже несколько раз принимались решения об отмене рейсов. То есть это будет выглядеть таким образом, что, к сожалению, мы не можем прогнозировать на большой период времени, но за несколько часов: если человек приехал в аэропорт, он увидит, что вспышка на солнце, и пусть он сам принимает решение - ему лететь или нет. Это так называемая космическая погода, и она становится нам нужной.
На следующем слайде вы видите "живую" карту магнитного поля, его интенсивности. И если вы летите, то пересекая эти зоны повышенной радиационной опасности, где можно получить облучение. Это принципиально для космонавтов, это давно так существует: у них есть специальные укрытия. Когда мы прогнозируем вспышки на солнце, они перестают работать – прячутся в специальные укрытия, которые их защищают от жесткого рентгеновского излучения и особенно от протонов, которые представляют большую опасность. Но у пассажиров такой защиты нет, поэтому это важный момент.
Наука сейчас движется к тому, чтобы создать единую модель системы "Земля", чтобы помимо атмосферы, околоземного космического пространства, была морская, океанографическая погода, погода геомагнитная, геофизическая в целом. Эта вся единая система "Земля" будет работать и помогать, поскольку, я сказал, атмосфера взаимодействует со многими другими сферами и позволит учесть большее число воздействующих факторов и увеличить заблаговременность прогноза отчасти.
Ю.Захарова ("Утро.Ру"): Возможны ли в ближайшем будущем такие аномалии, как исчезновение весны и осени, то есть сразу из мороза в аномальную жару?
А.Фролов:С помощью вашего вопроса мы от погоды уходим в климат. Мы можем говорить только о тенденциях, которые за последние годы прослеживаются. Вопросы на самом деле очень сложные. Во-первых, не факт, что это будет регулярно, и каждый год мы будем наблюдать сокращение переходных периодов. Это некая среднестатистическая величина. А каждый конкретный год может быть и прямо противоположным. Во-вторых, все это очень связано с регионами. Я как-то один раз сказал про весну и вызвал почему-то такой ажиотаж. Дело в том, что я говорил о совершенно конкретных процессах: когда у нас теплая Арктика зимой, то у нас холодный континент.
Это примерно ситуация нынешней зимы. Сейчас вся Сибирь, Магадан например, там сейчас школьники не учатся, потому что очень низкие температуры - до 20 градусов аномалии. Такие температуры стоят продолжительное время в Западной Сибири, юг Красноярского края, Забайкалье и т.д. При этом Арктика очень теплая - мы говорили, что мало льда. На европейской территории тоже было очень холодно. Если вы вспомните декабрь, у нас такой продолжительности морозов, которые простояли в Московском регионе, не было 30 лет, и достаточно интенсивные морозы. Сейчас это первая крупная положительная аномалия - вот эти 10 дней февраля, а так аномалии у нас все время были отрицательные. При таком развитии событий получается, что зима продолжается дольше, чем она могла быть. Если прошлый год вспомните, и март был тоже холодный. А когда наступила весна, к концу апреля температуры были уже летние. То есть переходный сезон прошел очень быстро. И такая тенденция с весной достаточно регулярно повторяется – у нас переходный период становится маленький. Но в каждом регионе свои закономерности будут.
Вообще, в метеорологии как науке, которая связана с природой, как и в самой природе, не бывает простых ответов. Здесь не теорема Пифагора, а довольно сложные зависимости и, как правило, статистического плана. Они, как правило, такие, а могут быть и другими. Хотя в погоде, как в футболе, все очень хорошо соображают, все специалисты, но на самом деле все достаточно сложно в этом вопросе. Я вам показал, что это одна из самых сложных наук.
Полностью видеосюжет Пресс-конференции руководителя Росгидромета Александра Фролова модно посмотреть ЗДЕСЬ ...
Зерновой портал Центрального Черноземья