Предсказание погоды, с научной точки зрения,- одна из сложнейших физических задач. Для ее решения существует несколько методов, но в полном объеме, для всех метеорологических величин и явлений, характеризующих состояние погоды, практически ни один метод не обеспечивает пока точного решения.
Погоду можно предсказывать по местным признакам, синоптическим методом - на основе анализа синоптических карт погоды - и численными методами - путем предвычисления с использованием ЭВМ. Существуют еще и физико-статистические методы, отличительной особенностью которых является составление прогнозов погоды в так называемой вероятной форме. У каждого из перечисленных методов есть свои достоинства и недостатки, своя специфика использования и свои возможности применения на практике для удовлетворения нужд потребителей прогностической информации.
В настоящее время составляются прогнозы как общего пользования, рассчитанные па всех и распространяемые средствами массовой информации, так и специальные - предназначенные для удовлетворения запросов отдельных отраслей народного хозяйства, учитывающие специфику деятельности людей тех или иных профессий (строителей, моряков, авиаторов, земледельцев, животноводов и т. д.); они помещаются в специальных метеорологических бюллетенях или передаются по ведомственным каналам связи.
Прогнозы общего пользования содержат минимум количественной информации об ожидаемом состоянии всего комплекса метеорологических величин, характеризующих погоду. Специальные прогнозы отличаются большей детализацией и конкретностью характеристики состояния отдельных метеорологических величин, представляющих наибольший интерес для потребителя.
Прочитав эту главу, читатель убедится, насколько это непростая задача - составление прогнозов погоды.
1. Как предсказывают погоду по местным признакам?
Чтобы составить представление об ожидаемой в ближайшие часы погоде по местным признакам, необходимо прежде всего верно оценить характер погоды в данную минуту. Для этого достаточно хорошенько рассмотреть небо по возможности из точки с хорошим обзором горизонта, не закрытой ни строениями, ни деревьями. Состояние неба, то есть наличие или отсутствие облаков, подскажет, связана ли наблюдаемая погода с режимом какой-либо одной воздушной массы или она определяется влиянием атмосферного фронта. Направление и скорость перемещения облаков, так же как и ветер у земли, помогут уточнить, в какой части барической системы (циклона, антициклона или их периферийных участков - ложбины или гребня) находится в данное время наблюдатель. Если есть под руками барограф или барометр-анероид, весьма кстати окажутся данные об изменении давления за последние часы (так называемая барическая тенденция). Определив таким образом метеорологическую обстановку, можно мысленно представить себе ее дальнейшее развитие и вытекающие отсюда возможные изменения погоды: для внутримассовой погоды определяющим будет ее суточный ход, характерный для каждого сезона; для погоды фронтальной - надо знать, с каким фронтом имеем дело и что несет с собой этот фронт. Подтверждение своим выводам надо искать в других известных признаках - состоянии светил на небе, окраске горизонта, типичных облаках - предвестниках ненастья, грозы, холодного или теплого фронта и т. д. Надо использовать максимально полно весь арсенал доступных анализу признаков, включая распространение запахов, поведение животных, состояние водоемов и т. д. Судить о будущей погоде следует по всему комплексу признаков, и чем больше таковых указывают на один и тот же характер погоды, тем увереннее можно быть в том, что вы на верном пути.
2. Как предсказывают погоду синоптическим методом?
Сущность синоптического метода прогноза погоды состоит в одновременном обзоре ее состояния на достаточно большой территории, позволяющем определить характер развития атмосферных процессов и дальнейшее наиболее вероятное изменение метеорологических условий в интересующем нас районе. Осуществляется такой обзор с помощью карт погоды, на которые наносятся данные метеорологических наблюдений у поверхности земли и на всех доступных метеорологическим приборам высотах, производимых единовременно по определенной программе метеорологическими станциями. В основе предсказания погоды синоптическим методом лежит анализ карт погоды, называемых синоптическими. Анализ состоит в определении того, чем обусловливается погода в интересующем нас районе: откуда и какой приходит воздух, в какой барической системе он циркулирует; как взаимодействует с земной поверхностью; существуют ли атмосферные фронты, способные оказывать влияние на погоду; куда и с какой скоростью перемещаются барические системы и атмосферные фронты; как они изменяются; каков суточный ход погоды, обусловливаемой ими, и т. п.
На основе такого подробного анализа, который предусматривает как чисто качественную оценку развития атмосферных процессов, так и получение их количественных показателей, синоптику предстоит определить, как будут развиваться эти процессы в интересующий нас период времени и каковы будут обусловленные этими процессами конкретные условия погоды - облачность, температура воздуха, ветер, осадки и т. д. Значения некоторых метеорологических величин он может рассчитать, используя известные ему расчетные методы и приемы, а значения некоторых других (например, облачности) он оценивает приближенно, без точных расчетов, но опять-таки исходя из известных в синоптической метеорологии положений и методов. Во всех случаях синоптик опирается на свое понимание развивающихся атмосферных процессов, на свой опыт и знания, а также на известные современной науке положения, собранные в официальном документе <Руководство по краткосрочным прогнозам погоды>.
3. Как предвычисляют погоду?
Предвычисление будущего состояния погоды осуществляется с помощью ЭВМ, в память которых поступает непрерывный поток метеорологической информации о фактическом состоянии погоды, зафиксированном на сотнях метеорологических станций континента и окружающих его морей. Эта информация опознается, сортируется, подвергается контролю машиной и специальной обработке, позволяющей осуществить дальнейший ее объективный анализ. Данные отдельных станций, расположенных на различных расстояниях одна от другой, пересчитываются в значения основных метеорологических величин для так называемой регулярной сетки точек, равномерно расположенных на географической карте анализируемой территории. Обработанная таким образом информация становится исходной для выполнения расчетов на ЭВМ. Она вводится в уравнения гидротермодинамики, описывающие состояние погоды в исходный момент времени. Решение этих уравнений согласно подготовленной ранее и многократно опробованной программе, выполняемое на ЭВМ, и является будущим состоянием атмосферного давления, ветра, температуры и осадков на сроки 12, 24 и 36 ч вперед. Результаты предвычисления выдаются на графопостроители - приборы, автоматически расчерчивающие карты будущего состояния погоды - давления, ветра, температуры и осадков. Таким образом получаются прогностические карты основных метеорологических величин, по которым метеоснециалисты уже составляют все остальные, более детальные прогнозы погоды, включающие данные об ожидаемых стихийных явлениях (таких, как грозы, метели, гололед и т. п.) для отдельных населенных пунктов, районов и территорий.
4. Какие ЭВМ используются у нас в стране для предвычисления погоды?
В Гидрометцентре используются, которые выполняют необходимые круглосуточные расчеты на двух технологических линиях - подготовки карт фактической погоды и подготовки прогностических карт. Оба вида карт используются синоптиками для составления прогнозов погоды.
5. На чем основаны современные методы долгосрочного предсказания погоды?
Погоду на длительные, превышающие трое суток, сроки в настоящее время можно прогнозировать несколькими методами, имеющими в своей основе различные научные предпосылки. Основным методом в нашей стране является синоптический метод, основанный на использовании ряда выявленных закономерностей в развитии атмосферных процессов большого масштаба. Для прогноза конкретных характеристик погоды используются и другие методы, дополняющие основной. Такими методами являются гидродинамический и статистический. Это методы количественных долгосрочных расчетов, возможных еще не для всех метеорологических величин и имеющих ограниченную точность, и по этой причине пока являющиеся вспомогательными средствами долгосрочного прогноза. Общий и наиболее существенный недостаток всех названных методов - невозможность их уверенного применения во всех ситуациях, что затрудняет их использование для принятия ответственных решений. Отсюда и случаи неудачных прогнозов погоды на месяц или сезон, снижающие эффективность других прогнозов, правильно отражающих действительные изменения погоды. Ошибочные прогнозы остаются в людской памяти дольше правильных - таково уж свойство человеческой психики...
6. Когда была организована служба погоды у нас в стране?
Наша отечественная служба погоды существует с 1 января 1872 года, когда вышел первый Ежедневный метеорологический бюллетень с сообщениями о погоде 26 русских и 2 зарубежных станций, полученными по телеграфу. Готовился бюллютень в Главной физической обсерватории в Петербурге. Там же в последующие годы начали составляться и прогнозы погоды.
21 июня 1921 года В. И. Ленин подписал декрет Совета Народных Комиссаров <Об организации единой метеорологической службы в РСФСР>, который положил начало развитию современной советской службы погоды. В 1929 году в Москве было организовано Центральное бюро погоды под руководством известного советского ученого А. Ф. Вангенгейма. В феврале 1936 года оно было преобразовано в Центральный институт погоды, который в 1943 году переименовали в Центральный институт прогнозов СССР (ЦИП СССР). В 1965 году был создан Гидрометеорологический научно-исследовательский центр СССР (Гидрометцентр СССР), выполняющий функции Центрального института прогнозов и Мирового метеорологического центра одновременно. Это центральный научный и оперативный орган советской службы погоды; в союзных республиках и в ряде крупных городов Российской федерации существуют местные гидрометцентры.
7. Какие прогнозы выпускает Гидрометцентр ?
Гидрометцентр составляет прогнозы погоды на ближайшие сутки и последующие двое суток, которые публикуются в Ежедневном гидрометеорологическом бюллетене. В Приложении к бюллетеню помещаются прогнозы аномалии температуры (ожидаемые ее отклонения от средней многолетней нормы) на пять дней. Составляются также ежемесячные долгосрочные прогнозы на каждый месяц года и шесть раз в год - сезонные прогнозы погоды. Кроме того, выпускаются агрометеорологические и морские бюллетени с текущей и прогностической информацией о погоде, состоянии посевов, рек, озер и морей.
9. Повышается ли оправдываемость прогнозов погоды?
Объективный анализ данных об оправдываемости прогнозов погоды, составлявшихся по Москве последние 30 лет, показывает, что качество прогнозов заметно повысилось. Хотя устойчивость погодных условий в 70-е годы была даже меньшей, чем в 50-е (о чем свидетельствует выявленное понижение оправдываемости инерционных прогнозов), оправдываемость так называемых методических (составляемых по принятой в данное время методике) за последнюю четверть века повысилась более чем на 10% и составила к началу 1980 года примерно 88%.
Приблизительно на этом же уровне находится оправдываемость краткосрочных прогнозов в других городах и районах страны.
10. Какую роль играет личность метеоспециалиста в прогнозировании погоды?
Как в любом деле, в работе над прогнозом погоды важную роль играют квалификация и опыт специалиста, его отношение к делу и понимание лежащей на нем ответственности. Субъективный фактор особенно отражается на качестве прогнозов, составляемых синоптическим методом, который дает лишь качественную оценку ряда зависимостей: в некоторых сложных ситуациях при одних и тех же исходных данных прогнозы погоды, составляемые разными специалистами, могут быть неодинаковыми, что исключается в расчетных методах прогноза, ибо математическое решение задачи предвычисления при одинаковых исходных данных всегда будет давать один и тот же ответ. Но, к сожалению, не все метеорологические величины можно сегодня предвычислять и синоптический метод остается основным рабочим методом предсказания погоды, хотя в настоящее время повседневно используются и результаты предвычислений.
11. Что такое атмосферный фронт и как предсказывается его приближение?
Атмосферный фронт - это поверхность раздела (или переходная зона) двух воздушных масс, обладающих различными свойствами, то есть отличающихся одна от другой по своим основным характеристикам: температуре, влажности, прозрачности, содержанию пыли и других примесей. Ширина такой зоны у земной поверхности - несколько десятков километров, вертикальная мощность - несколько километров. Как правило, с атмосферными фронтами связана характерная облачность. Чаще всего это целая система облаков высоко-слоистых и слоисто-дождевых, иногда кучево-дождевых и сопутствующих им облаков верхнего и нижнего ярусов. На атмосферных фронтах наблюдаются многие явления, характерные для ненастной погоды, в том числе значительные осадки, сильный ветер, иногда грозы, пыльные бури или метели и т. п.
Атмосферные фронты существуют в основном в циклонах и на их периферийных участках, в так называемых барических ложбинах, где в нижних слоях атмосферы всегда наблюдается сходимость воздушных потоков, необходимая для сохранения контрастов между двумя воздушными массами, то есть для существования самого фронта. С приближением циклона или его ложбины атмосферное давление, как правило, падает, и это служит неплохим признаком приближения фронта. Прохождение ложбины сопровождается характерным изменением скорости и направления ветра и, в зависимости от типа фронта (холодного, теплого), появлением в определенной последовательности облаков и осадков.
Предсказывается приближение фронта по всему комплексу характерных для него признаков, и прежде всего - по предвычисляемому положению циклонов и их ложбин, в которых располагаются атмосферные фронты.
12. Можно ли предсказать туман?
Образование тумана в воздухе связано чаще всего с процессами его охлаждения. В результате охлаждения воздуха создается избыток водяного пара, который переходит из газообразного состояния в капельно-жидкое (конденсация) или непосредственно в твердо-кристаллическое (сублимация). При обилии в приземном воздухе продуктов конденсации или сублимации водяного пара, то есть мельчайших капелек влаги или ледяных кристалликов, прозрачность воздуха уменьшается так, что горизонтальная дальность видимости падает до 1 км или того меньше. В таком случае говорят о наступлении метеорологического явления, называемого туманом. Туманы могут возникать не только из-за охлаждения воздуха, но и вследствие усиленного испарения влаги с теплой водной поверхности, температура которой на 10°С или более превышает температуру воздуха. Их так и называют: туманы охлаждения и туманы испарения.
Прогноз туманообразования, таким образом, сводится к прогнозу условий, благоприятствующих этим двум процессам: прогнозу охлаждения воздуха до температуры конденсации или сублимации, при которой водяной пар начнет превращаться в капельки .воды или кристаллики льда, или же, если есть обширный водоем и предполагается, что температура воды будет значительно выше, чем температура воздуха,- прогнозу интенсивного испарения.
Охлаждение воздуха может происходить вследствие интенсивного излучения земной поверхности, когда отток тепла от земной поверхности больше его притока к ней, то есть так называемым радиационным путем - при тихой малооблачной погоде - или же путем переноса воздуха из одной местности в другую. В первом случае возникают ночные или утренние, так называемые радиационные, туманы, обычно рассеивающиеся днем при нагревании воздуха. Для их прогноза у синоптиков есть различные методы расчета температуры и времени туманообразования, есть также графики, облегчающие выполнение таких расчетов. Во втором случае возникают адвективные (переносимые) туманы, они могут быть и при значительном ветре. Для их прогноза используются другие методы и требуется выполнение несколько иных и более сложных расчетов, связанных с учетом переноса влажного воздуха и его взаимодействия с поверхностями суши и воды. Адвективные туманы могут оставаться плотными и днем.
Из сказанного ясно, что прогноз тумана - довольно сложная задача, при решении которой надо учитывать состояние и возможное изменение целого комплекса метеорологических величин, в том числе температуры и влажности воздуха, наличия облачности, ветра. Нужно также принимать во внимание состояние почвы, ее способность испарять влагу и т. п.
13. Как предсказывают дымку?
Дымка - явление, имеющее ту же природу, что и туман. Дымка может быть влажная (когда воздух изобилует капельками влаги) и морозная (кристалликами льда), но при ней прозрачность воздуха ухудшается не так сильно, как при тумане: горизонтальная дальность видимости остается более 1 км, но не превышает 10 км. Различие между дымкой и туманом чисто количественное - в интенсивности замутнения воздуха продуктами конденсации или сублимации водяного пара. Образование дымки сопутствует каждому случаю прихода влажного воздуха, охлаждающегося в приземном слое по той или иной причине. Это упрощает задачу ее прогноза: практически, чтобы предсказать дымку, синоптикам достаточно определить по картам погоды тип воздушной массы, которая будет в интересующем их районе. Однако определить, какая конкретно видимость будет при дымке, сложнее, поскольку она может колебаться в широких пределах. Для решения этой задачи без расчетов уже не обойтись. Для расчетов можно использовать те же графики, что и для прогноза тумана. Эти графики позволяют определять возможность образования как одного, так и другого явления и различную степень их интенсивности.
14. В чем особенности прогноза сухой мглы и индустриальной дымки?
Сухая мгла и индустриальная дымка возникают вне связи с процессами конденсации водяного пара. Они образуются при скоплении в воздухе аэрозольных тел - мельчайших частичек континентальной пыли и индустриальных примесей. Если же одновременно с этим наблюдаются приземные инверсии температуры, то есть воздух у земли оказывается холоднее, чем на некоторой высоте над нею, видимость заметно ухудшается, так как инверсии присуща способность задерживать попадающие в воздух примеси, создавать условия для увеличения их концентрации. Прогноз сухой мглы и индустриальной дымки также требует учета тина воздушной массы, но, кроме того, и ожидаемого вертикального распределения температуры, а также направления ветра, с которым могут переноситься индустриальные загрязнения воздуха, способствующие образованию индустриальной дымки. Качественная сторона задачи прогноза, то есть предсказание самого факта этих метеорологических явлений, для синоптиков не представляет большой трудности. Но вот оценка количественной стороны явления - его интенсивности и связанной с ним видимости - представляет значительные трудности.
15. Как предсказывают метели?
Метели синоптики предсказывают на основе анализа карт погоды. На этих картах хорошо видны зоны распространения метелей и направление, в котором они перемещаются. Выполнив необходимые расчеты, синоптики определяют районы, где можно ждать метели в ближайшие часы и даже сутки. Однако метели не только перемещаются из одного района в другой, но и возникают, если для этого создаются благоприятные условия; они также могут изменять свою интенсивность, усиливаться или ослабевать, а также прекращаться совсем. Поэтому синоптики оценивают и возможность возникновения метелевых ситуаций, то есть такого сочетания метеорологических величин, когда возможны метели.
Метели бывают низовые и общие. Низовые метели возникают при наличии сухого свежевыпавшего снега и ветра, скорость которого превышает 7 м/с. Прогноз низовой метели, следовательно, сводится к прогнозу ветра скоростью более 7 м/с и учету состояния имеющегося снежного покрова. Если снег сухой, рыхлый, но ветер всего 5-6 м/с, может возникнуть поземок. Синоптик обязан в своих расчетах правильно оценить, какое из этих двух явлений возникнет. Общая метель возникает при выпадении снега из облаков и сильном ветре, скорость которого должна быть не менее 7 м/с. Прогноз общей метели, таким образом, связан с прогнозом облачности, снегопада и ветра. Метелевая обстановка обычно возникает при прохождении атмосферных фронтов. Длительные затяжные метели чаще всего возникают на теплых фронтах, короткие сильные метели - на холодных фронтах. Следовательно, синоптик для прогноза метелей должен правильно спрогнозировать время прохождения атмосферных фронтов. В этом ему помогают расчеты на ЭВМ и составляемые с помощью машин прогностические карты погоды.
16. Как предсказывают облачность?
Из космоса наша планета выглядит шаром, примерно половина поверхности которого закрыта облаками. Но облака покрывают Землю неравномерно - над одними участками они видны в большом количестве и выглядят плотной сплошной массой, над другими разбросаны мелкими группками, как бы пятнами или полосами, а над третьими их очень мало или нет вовсе. Сплошные массы облаков наблюдаются над циклонами, где имеется круговое восходящее движение воздуха и могут существовать атмосферные фронты. Пятна или полосы наблюдаются над прогреваемой солнечными лучами подстилающей земной поверхностью на значительном удалении от центров циклонов или па периферии областей высокого давления - антициклонов, где нет активных атмосферных фронтов. Над центральными частями антициклонов и их гребнями облаков обычно не бывает - здесь наблюдается нисходящее движение воздуха, его нагревание и <высушивание>.
Следя по картам погоды за расположением облачных массивов и их перемещением, синоптики в состоянии рассчитать время появления облаков над интересующей их местностью. Наблюдая за развитием циклонов и антициклонов, атмосферных фронтов и других синоптических объектов, они могут также оценить возможность возникновения облаков или их рассеивания. Вычисляя с помощью ЭВМ вертикальные токи воздуха, они могут предвидеть, где будут возникать облака, а где не будут. Однако решать задачу о прогнозе облачности совсем не просто. Надо учитывать еще и другие факторы, влияющие на процесс образования облаков: изменение свойств воздуха при его взаимодействии с земной поверхностью, испарение с поверхности воды и суши, влияние рельефа, суточный ход температуры и влажности воздуха, освещенность отдельных участков Земли солнечными лучами и многое, многое другое...
Синоптикам надо предсказать не только наличие облаков, но и их количество (оно определяется в баллах, то есть в десятых долях небосвода, закрываемых облаками), а также и форму облачности, высоту ее нижней и верхней границ. Здесь синоптику немало помогает личный опыт.
17. Как предсказывают осадки?
Все наиболее существенные для человеческой деятельности осадки выпадают из облаков. Это дождь, снег, град, морось, ледяная крупа, снежные зерна и снег с дождем или мокрый снег. Некоторые виды осадков могут выпадать из воздуха, без облаков: роса, иней, изморозь, ледяные кристаллы. Однако по количеству и частоте выпадения их даже нельзя сравнивать с осадками из облаков. Ежедневно из облаков на Землю выпадает 800 млрд. т пресной воды в виде различных осадков, за год это составляет слой метровой толщины... Однако выпадают осадки на земной поверхности очень неравномерно и, кроме того, с очень различной регулярностью в различные сезоны.
В принципе прогнозировать осадки можно исходя из прогноза облачности: метеорологам хорошо известно, какие облака дают осадки, а какие нет, помимо этого, известно, из каких облаков какие выпадают осадки.
Облака верхнего яруса, состоящие из одних ледяных кристаллов,- перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые - осадков не дают совсем. Из облаков среднего яруса (высоко-слоистые и высоко-кучевые), состоящих из смеси кристаллов и очень мелких капелек переохлажденной воды, осадков, достигающих поверхности земли, также практически не выпадает, если не считать отдельных снежинок в зимнее время. Фронтальные облака, расположенные в нижней тропосфере, неоднородные по структуре, размерам водяных капель и ледяных кристаллов, из которых они состоят, дают интенсивные обложные осадки в виде дождя, снега и мороси (это главным образом слоисто-дождевые облака и сопутствующие им разорванно-дождевые и слоистые облака). Слабые обложные, выпадающие с перерывами осадки могут давать и нефронтальные слоистые и слоисто-кучевые облака (в основном в холодное время года). Наконец, осадки ливневого типа, сильные и сравнительно непродолжительные, выпадают из самых мощных, сильно развитых по вертикали облаков, имеющих смешанную структуру,- кучево-дождевых и мощно-кучевых.
В первом приближении задача прогноза осадков может считаться решенной, если успешно решена задача прогноза облачности. На деле бывает несколько сложнее, но не будем вдаваться здесь в детали технологии прогноза осадков, интересные лишь профессионалам-метеорологам.
18. Какие осадки предсказывать труднее всего?
Труднее всего предсказывать выпадение осадков из облаков, которых еще нет и возникновение которых еще только ожидается. Так как в этом случае <прогноз составляется по прогнозу>, то вероятность правильности прогноза осадков будет равна произведению вероятностей правильности двух прогнозов (например, при оправдываемости каждого вида прогноза в отдельности, равной 0,8, итоговая вероятность окажется равной 0,64). Иначе говоря, возможность ошибки возрастает. Следовательно, легче прогнозировать осадки из уже имеющихся облаков, из которых выпадает дождь или снег в другом районе, откуда облака и осадки могут прийти с воздушным потоком в интересующий нас район. Так бывает при фронтальных осадках, охватывающих большой район и перемещающихся с определенной закономерностью. Труднее предвидеть осадки в безоблачную погоду при отсутствии атмосферных фронтов: нужно определить возможность развития внутри-массовой облачности и достижения ею такой стадии, когда облака начнут давать осадки. Можно ошибиться в оценке интенсивности процесса и определении времени начала выпадения осадков и, наконец, что весьма существенно,- в месте выпадения осадков при правильном прогнозе двух предшествующих деталей: осадки из развивающегося отдельного кучево-дождевого облака могут выпасть не в том пункте, в котором их ожидали, а рядом, в нескольких километрах в стороне, поскольку они будут носить локальный характер, свойственный внутримассовым ливневым осадкам. Ливни выпадают пятнами; даже в пределах одного города они могут быть в одном районе и не быть в соседнем, чего не случается с обложными дождями или снегопадами.
Еще труднее предсказать вид осадков из отдельных облаков: выпадет ли просто дождь или дождь с градом. В итоге можно сказать, что труднее всего предвидеть выпадение определенного вида внутримассовых осадков в конкретном месте, в определенное время. Именно поэтому такого вида прогнозы составляются не для отдельных населенных пунктов, а для района. Для таких осадков вполне правомерны формулировки типа: <местами кратковременные ливневые дожди>. Мы не вправе требовать от синоптиков больше того, что они в состоянии дать.
19. Как предсказывают пыльные бури?
Возникновение пыльных бурь связано с двумя условиями: соответствующим состоянием почвы и достаточной скоростью ветра. Если почва сухая, рыхлая, лишена снежного или травяного покрова, то при сильном ветре она легко выдувается и в воздух вздымаются облака пыли - начинается пыльная буря. Чтобы предсказать ее возникновение, надо убедиться в наличии первого из перечисленных условий. Если первое условие налицо - а об этом позволяют судить количество выпавших осадков, время и продолжительность их выпадения, данные о влагосодер-жании почвы, температуре воздуха,- синоптики могут безошибочно предсказать пыльную бурю, как только обнаружат на картах погоды типичную ситуацию для возникновения сильных устойчивых ветров. Обычно это бывает периферийная часть мощного устойчивого антициклона над Азией в зимнее время года. В бесснежные зимы над Поволжьем, Северным Кавказом, югом Украины при этом могут быть пыльные бури. В Средней Азии, где легкие лёссовые почвы, они могут возникать и при других ситуациях, иногда вслед за вторжением холодного воздуха, на холодных атмосферных фронтах.
Для предсказания пыльных бурь требуется хорошее знание местных условий, наличие обширной метеорологической информации и владение методикой прогноза этого опасного явления погоды.
20. Как предсказывают шторм на море?
Морские синоптики предсказывают штормовую погоду, пользуясь картами погоды и данными метеорологических искусственных спутников Земли. Штормы на море вызываются циклонами, в которых есть обширные зоны ненастной погоды с сильным ветром и связанным с ним волнением моря. Наличие циклонов и их перемещение фиксируется на картах погоды и фотографиях поверхности океана со спутников. Будущее положение циклонов предвычисляется с помощью ЭВМ. Вся сумма информации о циклонах позволяет синоптикам предвидеть приход штормовой погоды. Волнение моря может возникнуть и при совершенно безоблачном небе - когда вдали от интересующего нас участка моря или побережья проходит циклон. Морские метеорологи в состоянии предсказать и такую ситуацию. Иногда волнение моря наблюдается даже в тихую погоду - это так называемая мертвая зыбь - волнение, пришедшее издалека. Для прогноза штормов на море у метеорологов также есть специальная методика.
21. Как предсказывают сильные морозы зимой?
Прогноз температуры воздуха для синоптиков - одна из наиболее простых задач, хотя в отдельных случаях и он представляет определенные трудности. Дело в том, что температура в приземном слое воздуха сильно зависит от состояния облачности и просчеты в прогнозе облачности почти неизбежно влекут за собой ошибки в прогнозе температуры. Однако изменения температуры поддаются строгим вычислениям, с помощью ЭВМ они производятся достаточно надежно. Случаи сильных морозов в средних широтах связаны обычно с вторжением масс очень холодного воздуха из арктических районов. Чаще всего это бывает после прохождения глубоких циклонов, в тыл которых и втягивается холодный арктический воздух. Процесс таких вторжений холода из Арктики хорошо прослеживается на картах погоды. На них же видны и те низкие температуры воздуха, которыми характеризуется каждое вторжение. На прогностических картах погоды, получаемых с помощью расчетов на ЭВМ, видно ожидаемое положение всех барических систем - циклонов и антициклонов, по ним же легко определяется, какие воздушные массы циркулируют в этих системах. Это облегчает синоптикам прогноз температуры в каждом интересующем нас районе, в том числе и прогноз экстремально низких температур, то есть сильных морозов, приносимых к нам из Арктики.
В Сибири сильные морозы могут наблюдаться и без вторжений арктических масс воздуха: в условиях длительной безоблачной антициклонической погоды и безветрия местный воздух в приземном слое сильно выхолаживается и морозы в континентальных районах средних широт нередко бывают сильнее, чем в Арктике. Эти случаи также без особого труда могут быть предсказаны синоптиками, даже без привлечения к расчетам ЭВМ.
22. Можно ли предсказать засуху?
Современные методы краткосрочных прогнозов позволяют предсказать сохранение засухи, если она налицо, или прекращение ее с заблаговременностью в несколько дней. Прогноз же засухи с заблаговременностью в несколько месяцев или даже недель - задача долгосрочной синоптики. Пока достаточно надежно эта задача не поддается решению. Если же говорить точнее, надежный прогноз засухи возможен лишь в некоторых случаях и не всегда с требуемой заблаговременностью.
23. Можно ли предвидеть возникновение смерчей?
С помощью радиолокационных наблюдений за облачностью, а также данных радиозондирования атмосферы можно обнаружить облака, способные породить смерч. Это сильно развитые по вертикали кучево-дождевые облака, несущие в себе огромные запасы избыточной тепловой энергии, выделяющейся при конденсации водяного пара. Такое облако должно иметь вертикальные и горизонтальные размеры не менее 10 км. Однако не каждое таких размеров кучево-дождевое облако порождает смерч. Кучево-дождевые облака дают ливни, грозовые разряды, иногда из них выпадает град или дождь со снегом, лишь некоторые способны вызвать смерч. Таким образом, определить по радиолокационным наблюдениям время и место возникновения смерчей нельзя. Можно лишь определить наличие условий, благоприятных для образования смерчей.
По данным радиозондирования представляется возможным определить мощность слоя термодинамически неустойчивого воздуха, богатого влагой. Если она не менее нескольких километров, удельная влажность в приземном слое - не менее 10 г/кг, а температура с высотой уменьшается не менее чем на 10°С на каждый километр, то в таком воздухе возможно развитие мощных кучево-дожде-вых облаков, способных породить смерч, то есть налицо необходимые для этого условия. Однако определить, достаточны ли эти условия, практически нельзя.
24. Как предсказывают грозы?
Поскольку грозы могут возникать как на атмосферных фронтах (фронтальные грозы), так и вне их, в термодинамически неустойчивом воздухе (внутримассовыс грозы), то их прогноз сводится, во-первых, к оценке синоптических условий (наличие атмосферных фронтов, их состояние и время прохождения, наличие грозовой активности или же развитие неустойчивости в воздушной массе при типичных для грозовой активности условиях циркуляции), а во-вторых - к расчетам времени и интенсивности проявления термодинамической неустойчивости в интересующем нас районе с учетом особенностей местности и взаимодействия воздушной массы с подстилающей поверхностью.
Существует несколько методик прогноза гроз. Для внутримассовых гроз суть всех их сводится к учету состояния воздуха у земли и на всех доступных инструментальным измерениям высотах в ранние утренние часы и определению изменения этого состояния в дневное время при максимальном нагревании земной поверхности солнечными лучами. Для этого требуются данные о температуре, влажности воздуха, атмосферном давлении и ветре у поверхности земли и на высотах, то есть материалы приземных и аэрологических наблюдений (радиотемпературного и радиоветрового зондирования атмосферы), а также карты погоды - приземные и высотные.
На специальном бланке аэрологической диаграммы синоптики обычно по данным ночного радиозондирования строят две кривые - фактического и ожидаемого днем состояния атмосферы (кривая стратификации и кривая состояния). Сопоставив положение этих двух кривых и оценив размеры площади между ними на диаграмме, синоптик может количественно оценить степень неустойчивости воздуха и ожидаемый днем уровень проявления этой неустойчивости: произойдет ли развитие кучевой облачности или нет; если произойдет, то какая это будет облачность (плоская кучевая, мощно-кучевая или кучево-дождевая); дойдет ли дело до выпадения ливневых осадков или нет, будут ли осадки сопровождаться грозовыми разрядами, есть ли вероятность выпадения града...
Составление такого прогноза требует, помимо владения методами, еще и опыта, хорошего знания местных условий и всех особенностей грозовой деятельности в каждом сезоне и в каждой типичной ситуации.
25. С какой заблаговременностью могут надежно предсказываться грозы?
Для обширной территории грозы могут быть предсказаны достаточно надежно за сутки, это позволяют сделать карты погоды. Для населенного пункта прогноз гроз за сутки не может считаться надежным. В этом случае требуются уточнение и детализация суточного прогноза гроз на основе анализа аэрологической диаграммы, то есть данных радиозондирования за ночной или ранний утренний срок наблюдений. Поэтому заблаговременность составления надежного прогноза сокращается до 9-6 ч. Уточнить прогноз можно и по данным метеорологических радиолокаторов и грозопеленгаторов. Эти приборы фиксируют уже возникшие грозовые очаги, помогают определить их перемещение, а следовательно, и дать предупреждение о приближающейся грозе за несколько часов до ее прихода в интересующий нас населенный пункт. Помогают в оценке условий появления гроз и местные признаки. в первую очередь характерные облака.
