— Краткосрочные прогнозы на завтра сбываются на 92–95 процентов, на ближайшие пять-шесть дней — 83–85 процентов достоверности, дальше качество падает. Сезонные предсказания даются в усредненном виде. Заблаговременные прогнозы — дело ненадежное, вы как-то сами назвали цифру: 30 процентов изменчивости погоды непредсказуемы...
— Все-таки правильнее сказать 30–40 процентов. Допустим, вы четко знаете, что будете делать сегодня, завтра, в течение следующей недели, но что произойдет через два месяца? Это зависит от разных обстоятельств: степени локдауна и даже неожиданного приезда родственника из другого города, потому что придется срочно менять планы. Так вот, в атмосфере точно такая же ситуация. В 1961 году метеоролог и математик Эдвард Лоренц доказал, что прогнозировать погоду по дням в деталях можно математически, и обосновывал принципиальную невозможность прогноза погоды далее, чем на 2–3 недели вперед.
Как бы мы ни изучали атмосферные процессы, какие законы бы ни открывали, через 100 тысяч лет корреспондент «Московского комсомольца» обратится к будущему научному руководителю Гидрометцентра и получит прогноз не дольше, чем на две недели. Сейчас практическая предсказуемость составляет 6–7 дней. Вы меня спросите, какая погода ожидает нас в январе: около нормы, выше или ниже? Ответ: за пределами современных знаний. Будет ли какая-то пятидневка наиболее снежной? За пределами знаний. Если вы услышите от кого-либо из моих «коллег» предсказания о том, какой будет новогодняя ночь, не верьте!
— Метеослужбы оснащены суперсовременной техникой, а прогнозы на будущее все так же смутны. Как это можно объяснить?
— Атмосферной неустойчивостью. Эдварду Лоренцу мы обязаны термином «закон бабочки». Если в условиях неустойчивости бабочка взмахнет крыльями в одном штате США, то через три дня в другой штат вместо ожидаемого циклона придет антициклон. А если взмахнет в другом месте, то ничего не произойдет. Но можно ли спрогнозировать, где произойдет этот взмах крылышками? Есть детерминированные процессы, которые можно описывать, а есть хаотическая составляющая, которая непредсказуема теоретически. Именно поэтому в большинстве развитых стран прогнозы даже на ближайшие дни выпускаются только в вероятностном виде. Если в атмосфере есть хаотичность, это значит, что даже на ближайший час абсолютно точный прогноз невозможен.
— Тем не менее вам задают вопрос, какой будет зима и каким будет лето!
— Как же я не люблю эти вопросы, потому что все люди хотят определенности, которой не существует. Астрономия — несколько другая наука, многие расчеты в ней базируются на кеплеровских законах движения планет, поэтому с большой точностью можно прогнозировать положение небесного тела через 10 лет, а атмосфера — газовая среда, где все хаотично. Немецкий ученый Вернер Гейзенберг, нобелевский лауреат, вывел квантовое соотношение неопределенностей. Мы не можем знать одновременно с хорошей точностью импульс и положение любой частицы. Если мы точно измерим импульс частицы, то потеряем информацию о ее координатах. Чем больше знаете об одном, тем меньше о другом.
Этот принцип существует не только в квантовой механике. А люди, особенно администраторы, терпеть не могут эту неопределенность. Правильный подход — вероятностный. С вероятностью 55 процентов лето будет теплое, выше нормы, 30 процентов — около нормы, 15 процентов — холодное. Именно так и нужно формулировать. Те люди, которые используют эти данные для принятия решений, и должны находить оптимальные варианты. Ведь атмосфера сама точно не знает в деталях, что будет с ней через два дня.
— В общем, даже суперкомпьютер здесь бессилен…
— Прогноз погоды — это физико-математическая задача. Все процессы в атмосфере описываются сложными уравнениями, но не имеют точного решения. Когда впервые английский математик Льюис Фрай Ричардсон попытался решить простенькую задачку по прогнозированию, оказалось, что для учета всех данных нужно 60 тысяч человек, но появление компьютера в середине прошлого века позволило решить уравнение вихря, и это дало толчок к современной прогностической метеорологии.
Для того чтобы все более точно решать уравнения и использовать физически значимые величины, нужен суперкомпьютер. Допустим, вы синоптик. Чтобы расчеты пришли, к примеру, в 7 часов 15 минут, придется исключать некоторые значимые факторы, однако суперкомпьютеры позволяют их учитывать. Например, в 1978 году в Гидрометцентре был установлен компьютер БЭСМ-6. Он производил 1 миллион операций в секунду — по тем временам фантастическая скорость.
— А как это повлияло на точность прогнозов?
— Когда задачу чуть-чуть усложнили, прогноз стал более точным, но прогноз на завтра решали 5 дней. Чем мощнее ресурсы суперкомпьютера, тем точнее прогноз погоды. А сейчас быстродействие суперкомпьютера, установленного в Росгидромете, 10 в 15-й степени операций в секунду — миллион миллиардов! Точность прогноза сейчас на четвертые-пятые сутки такая же, как 45 лет тому назад на первые сутки! Но, какими бы ни были суперкомпьютеры, они не могут преодолеть неопределенность.
— Люди уже научились в какой-то степени влиять на процессы выпадения осадков. Перед военным парадом на Красной площади не раз разгоняли облака. Но бывают природные явления из разряда «ничто не предвещало». Помните, какой ливень обрушился на Лужники во время награждения на ЧМ по футболу 15 июля 2018 года? Знакомый фотограф рассказывал, что вымок буквально до трусов. Досталось президентам Хорватии и Франции, только над Путиным успели раскрыть зонт. Я нашла прогнозы погоды на тот день. Один предсказывал переменную облачность, кратковременный дождь и до +33 градусов тепла, другой предупреждал о частичной облачности и вероятности грозового дождя.
— Росгидромет выпускал прогноз специально для чемпионата мира. Осадки прогнозировались, в том числе интенсивные, но не было с точностью до часа указано время. К большому счастью, макромасштабное воздействие на атмосферу оказывать невозможно. Циклон, сформировавшийся на волне фронта, обладает колоссальной энергией. Энергия одного небольшого циклона превышает энергию десяти атомных бомб, каждая из которых идентична сброшенной на Хиросиму. Таких циклонов на земном шаре за сутки — несколько десятков.
Есть очень небольшой спектр явлений, на которые можно влиять. Это осадки в отдельных случаях и холодные туманы на ограниченной территории. Облака, как известно, образуются в результате подъема теплого воздуха и конденсации водяного пара. Разрушить можно только отдельные виды облачных скоплений. Их «засевают» из самолетов солью, цементом или йодистым серебром, то есть создают ядра конденсации, вокруг которых аккумулируется водяной пар, постепенно превращаясь в тяжелые капли, выпадающие на землю в виде дождя. Но если идет перемещение хорошо выраженного теплого фронта, то можно привлечь весь военно-воздушный флот и всю гражданскую авиацию — ничего не поможет.
Кроме того, существуют процессы, которые точно предсказать невозможно. В лучшем случае, за час, но уже не будет времени на воздействие. Конвективные взрывные процессы, когда воздушные массы перемещаются по вертикали, формируются в течение нескольких десятков минут.
— В последнее время нам обещали такие страшные аномалии, как барическая пила, ультраполярное вторжение, климатический зуб, вишневая зима и т.д. Кто-то очень креативный появился в Гидрометцентре?
— В Гидрометцентре, к счастью, таких «мудрецов» нет. Из всего, что вы назвали, существует только термин «ультраполярное вторжение», кстати, неправильно употребляемый. А все остальное… Огромная проблема заключается в том, что все эти термины изобретаются не в гидрометслужбе, где работают профессиональные метеорологи, дорожащие своей репутацией, а в коммерческих структурах. Для чего это делается? Чтобы привлечь внимание, а СМИ все это охотно тиражируют. Придумали барическую пилу! Просто атмосфера так устроена, что происходит перемещение барических образований, и постоянно идет изменение давления. А если бы я сказал о психрометрической пиле? Звучит устрашающе.
Между тем психрометрия — наука об измерении влажности. В течение дня влажность постоянно меняется. На графике это действительно похоже на зубья пилы. Сколько раз вы слышали о метеорологическом апокалипсисе, Армагеддоне? Другое дело — ирония, юмор. Если температура чуть выше нормы, на картах она изображается розовым цветом, если намного выше — ярко-красным. Помню вполне симпатичный заголовок: «Синоптики видят лето в розовом цвете!»
— Как вы относитесь к крестьянским прогнозам? Их достоверность оценивается в 70 процентов, потому что они, как правило, основаны на наблюдениях.
— В науке все должно проверяться и доказываться. Есть пара примеров, которые физически обоснованы. Бледное солнце — к скорому изменению погоды, низкий полет ласточек — к дождю. Но никакие приметы не сопоставимы с точностью современных прогнозов.
— А затишье перед бурей?
— Бывает — перед бурей, бывает просто затишье. Мы обращаем внимание на факты, которые вызывают удивление, ужас. Помните антициклон в 2010 году, который столько бед наделал? Леса горели, торфяники. В это время было затишье — 52 дня ни дуновения. Да, когда подходит фронтальный раздел, есть зона, когда все тихо в течение десятка минут, а затем разразится гроза. Так что всякое бывает.
— Если солнце садится в тучку, разве это не к ненастью?
— Нет. К слову, все долгосрочные прогнозы мы изучали и проверяли по годам наблюдений. Так вот, красная рябина не предвещает суровую зиму. Жаркое лето — не гарантия холодной зимы, а за сухой весной не обязательно последует дождливое лето.
— Сельские жители давно заметили, что сильная роса на траве к солнечному дню.
— Да, но при безоблачном небе. Есть понятие — длинноволновое излучение земли. При отсутствии облаков земля отдает свое тепло и, естественно, охлаждается. В утренние часы происходит конденсация водяных паров, выпадает роса. По этой картине можно предполагать, что и днем будет малооблачно.
— Еще одна народная примета — ореол вечером вокруг луны обещает туман. Наверное, это явление можно объяснить?
— Ореол связан с тем, что в высоких слоях атмосферы появляются кристаллики водяного пара. Обычно начиная с семи километров атмосфера свободна от водяного пара, но когда идет фронтальный раздел или циклон, формируются перистые облака. Наличие лунного и даже солнечного гало говорит о том, что появились перистые облака — предвестники фронтального раздела у поверхности земли. Фронт идет не перпендикулярно, а под углом.
Скажу попутно, что именно метеоролог Иван Клемин по лунному гало смог достаточно точно спрогнозировать приближение фронтального раздела 7 ноября 1941 года, что предвещало ненастную погоду. Поэтому можно было провести парад на Красной площади, не опасаясь вражеского налета. Небо было закрыто облаками.
— Мир давно обсуждает проблему глобального потепления. По расчетам и оценкам, температура может увеличиться от 2,8 градуса до 7 градусов тепла. Последствия такого потепления драматичны. Начнут таять ледники, повысится уровень Мирового океана, произойдет затопление песчаных пляжей, а возможно, и земель, лежащих ниже уровня моря. Исчезнут многие промышленные производства, которые базируются именно на побережьях. Сдвинется линия вечной мерзлоты, и многие города, построенные за Полярным кругом, не смогут существовать. Эти факторы уже просчитаны на моделях. На сколько градусов теплее стало за последние 20 лет?
— В разных регионах по-разному. В умеренных широтах европейской и азиатской части нашей страны скорость потепления составляет примерно 0,4 градуса за 10 лет. За последние 50 лет это 1,5–2 градуса. Зимой процесс потепления идет быстрее, летом — медленнее.
— Американские исследователи обнаружили, что если температура повысится всего на два градуса, то в ряде регионов США начнут бешено расти популяции различных насекомых, повысится вероятность опасных болезней, «проснутся» страшные вирусы, активизируются бактерии. И тогда на передний край выйдут медико-биологические проблемы. Может быть, здесь кроется одна из причин пандемии?
— Разве было в Москве раньше такое количество клещей? За 45 лет произошло ускорение потепления. На юге европейской территории страны климат стал более засушливым. А в южных регионах Северного полушария, где самая большая плотность населения, ускорится процесс опустынивания. На моей памяти впервые страны с различным укладом на климатическом саммите пришли к единой точке зрения, что необходимо воспрепятствовать такому резкому потеплению. Этому предшествовали научные исследования. В метеорологии увеличивается количество опасных явлений, особенно это касается волн жары летом, по этой причине увеличивается количество летальных эпизодов.
— Все наблюдали необычную картину, когда в одном районе Москвы хлещет дождь, а в другом — сухо. То же самое происходит и в сельской местности.
— Существует локальная и очень интенсивная конвекция водяных паров, облака растут до высоты 10–11 километров, покрываются ледяной шапкой — это создает условия для очень интенсивных осадков, шквалов, а масштаб этих явлений около 5–10 км. Мой коллега показывал примеры 29 мая 2017 года, когда шквал прошел через Москву, и погибли 18 человек, у него на даче ни один цветочек не шелохнулся, а рядом, через 70–80 метров, два дерева рухнули на дом его соседа. Это локальность взрывных конвективных процессов.
Масштаб смерча в ширину — сотня метров, а в длину — тысяча метров. После шквала лесники приглашают метеорологов, чтобы по опосредованным характеристикам — по вывороченным с корнями елям — определить силу ветра. Это — полоса, а рядом — будто ничего и не было.
— Несмотря на пандемию, люди все-таки путешествуют. И всех, конечно, очень волнует погода. Где смотреть самый точный прогноз?
— Есть примерно десяток ведущих служб, в том числе Росгидромет, которые прогнозируют погоду по всему миру. Но уже давным-давно эксперты Всемирной метеорологической организации проанализировали точность всех существующих прогнозов и сделали вывод, что наиболее четкие прогнозы по стране выпускает национальная служба именно этой страны.
Синоптики разрабатывают свои метеопрогнозы, но одновременно они получают всю информацию со всего земного шара и знают, с какой степенью доверия относиться к этим прогнозам. Создан сайт WWIS (World Weather Information Service), который находится на территории Гонконга, куда все национальные службы предоставляют прогноз по своей территории. Там-то и нужно смотреть. Если вы собираетесь в Южную Африку — вам нужны южно-африканские прогнозы, едете в Китай — китайские.