Погода высокой точности

Прогнозы погоды и метеоявлений — важнейшие инструменты для многих отраслей, начиная с сельского хозяйства и заканчивая ЖКХ. Сегодня благодаря цифровым моделям и суперкомпьютерам точность некоторых прогнозов приближается к 100%.

Просмотр прогноза погоды — традиционный утренний ритуал миллионов людей, но метеосводки нужны не только для того, чтобы граждане вооружались зонтами и не мокли под дождем. Сложно найти отрасль экономики, которая бы не зависела от погодных явлений. Метеопрогнозы нужны оперативным и транспортным службам, строителям и аграриям, энергетикам и коммунальщикам.

Современный прогноз погоды — это сложная математическая система нелинейных дифференциальных уравнений, в которой учитывается множество деталей. Например, динамика формирования в океане и на суше воздушных масс, приток тепла от солнца, выхолаживание атмосферы из-за утечки в космическое пространство.

На основе огромного массива данных создается динамическая компьютерная модель. По мере развития науки в ней учитывается все большее количество параметров, что делает прогнозы точнее.

Производить огромный объем вычислений при прогнозировании погоды невозможно без применения высокопроизводительных вычислительных комплексов (ВВК) — суперкомпьютеров. Вычислительную машину отечественная метеослужба начала применять с 1962 года. Сегодня Росгидромет работает с суперкомпьютером, который получил в 2018 году. Это устройство способно производить квадриллион операций в секунду.

Данные в Главный вычислительный центр Росгидромета поступают из нескольких источников. Во-первых, от наблюдательной сети Росгидромета, которая, в частности, связывает метео- и гидрологические станции и посты, снегомерные маршруты, агрометеорологические, а также морские станции. В моделях учитывается и информация, полученная со спутников, а также данные с метеорологических радаров Росгидромета; глобальные данные, продуцируемые прогностическими центрами Всемирной метеорологической организации.

«Система обработки данных постоянно совершенствуется»,— отмечает Юрий Симонов. По его словам, очень важен этап усвоения оперативно поступающих данных, которые используются при дальнейшем расчете моделей. Поэтому совершенствуются численные схемы, добавляются новые расчетные блоки, проводится верификация.

«Основные направления по совершенствованию прогнозов — увеличение детализации и заблаговременности прогнозов, прогнозирование дополнительных переменных природной среды, что позволит улучшить обслуживание погодозависимых отраслей экономики. В этой области проводятся исследования по развитию блоков метеорологических моделей и моделей природной среды, совмещению метеорологических и гидрологических моделей, внедрению в оперативную практику методов и моделей сверхдолгосрочного метеорологического прогноза»,— пояснил директор Гидрометцентра.

Юрий Симонов отметил, что с применением цифровых технологий достигнуты результаты, позволяющие гораздо быстрее и в нужном цифровой формате доводить прогнозы до потребителей.

Благодаря этому точность прогнозов постоянно растет. По данным Росгидромета за 2025 год, их оправдываемость для штормовых предупреждений превышает 95%, а по лавинам — около 100%. Оправдываемость краткосрочных прогнозов погоды составляет 96,8%, притока воды в водохранилища за месяц — 87%, температуры на месяц — 75%.

Метеорологические наблюдения важны и для оценки глобальных изменений климата. В частности, для таких уязвимых регионов, как Арктика. Происходящие здесь изменения напрямую влияют на глобальные природные процессы.

Как пояснил директор Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ — входит в структуру Росгидромета) Александр Макаров, климат в Арктике меняется в два-три раза быстрее, чем на планете в целом: «Эти процессы напрямую влияют на хозяйственную деятельность, включая судоходство по всей трассе Северного морского пути (СМП)».

По словам Александра Макарова, сегодня нужно повышать точность специализированных ледово-гидрометеорологических прогнозов, развивать сеть наблюдений, высокоорбитальную спутниковую группировку, связь, навигационное оборудование и прогностические модели.

«Важно наращивать ледокольный флот, включая суда ледового класса Arc4 и выше. Ввод в эксплуатацию головного ледокола "Лидер", создаваемого для круглогодичной проводки судов, станет важным шагом,— заявил глава ААНИИ.— Точные гидрометеорологические данные в сочетании с возможностями современного ледокольного флота помогут расширить навигационный сезон и приблизить переход к круглогодичной экономически выгодной работе трассы Севморпути».