Об использовании синоптических карт, ключевых аспектах прогнозирования погоды, факторах, влияющих на его точность, а также о том, сможет ли искусственный интеллект заменить человека в этом процессе, ЛуганскИнформЦентру по случаю Дня рождения синоптической карты рассказали в Управлении по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды по Луганской Народной Республике.
С ПОГОДОЙ ШУТИТЬ НЕЛЬЗЯ
Как рассказала начальник Управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды по ЛНР Ирина Баева, созданию синоптической карты предшествовало крушение 53 кораблей Османской, Британской и Французской империй под Балаклавой в ноябре 1854 года. Это происшествие, вызванное сильным штормом, стало толчком для прогнозирования погоды, поскольку оно наглядно показало, что «с погодой шутить нельзя».
«170 лет назад, 19 февраля, в Париже была впервые представлена синоптическая карта погоды. Эта оперативная карта охватывала всего один час с 9:00 до 10:00 часов, по которой можно было составить хоть какой-то прогноз. Начали составлять карты погоды, первые были кольцевые карты», — отметила руководитель управления.
Для составления первых синоптических карт каждые три часа с метеостанции в кодированном виде передавалась телеграмма о погоде, которую наблюдали синоптики. Данные включали в себя такие величины, как направление ветра, температура, давление, видимость и облачность. Техники вручную фиксировали эти данные на кольцевых картах.
«На самой первой карте можно было увидеть только изобары, то есть линии, соединяющие метеорологические станции с одинаковым давлением. Можно было определить — циклон или антициклон, потому что ученые тогда в 1855 году сообразили, что погоду формирует перемещение воздушных масс. То есть циклон — низкое давление, антициклон — высокое. Можно было увидеть по изобарам, какую погоду ждать», — отметила начальник управления.
С течением времени метеорология развивалась. Карты стали более современными, включая данные о фронтах и высотной барической топографии, что позволяло метеорологам более точно предсказывать погоду, в том числе и для конкретных регионов.
ВИДЫ СИНОПТИЧЕСКИХ КАРТ
Инженер-синоптик центра по мониторингу окружающей среды Марина Гаманюк рассказала, что существует несколько видов синоптических карт, каждая из которых предназначена для отображения различных метеорологических данных с целью составления прогноза погоды. На всех картах фиксируются наблюдения и фактические данные с метеостанций, расположенных по всему земному шару.
«В зависимости от типа синоптической карты информация о погоде отображена по-разному. Приземная карта отражает данные метеорологических станций каждые три часа, то есть каждые три часа метеорологи производят наблюдение и все данные наносят на карты. Раньше данные наносились вручную, чернилами. Сейчас процесс автоматизирован», — отметила синоптик.
Синоптики анализируют данные, собирают в единый момент времени информацию об изменениях атмосферных показателей. Отмечают на карте изменения давления, температуры и характеристики воздушной массы, находящейся над определенным регионом. Далее синоптик данную информацию читает. Такой анализ называется «подъем карты», где синоптик вручную начинает обрабатывать карту.
«На карте отмечаю рост или падения давления, как менялась температура, что происходит с воздушной массой, которая в данный момент в нашем районе находится или смещается к нам. Таким образом я считываю то, что находится на поверхности земли», — рассказывает синоптик.
Кроме приземной карты, синоптики также работают с картами на высоте 1,5 тыс. м, где влияние рельефа земли становится менее значительным. На этих картах можно отслеживать смещение атмосферы и местоположение атмосферных фронтов. Строя траектории смещения воздушных масс, синоптик может предсказать, как будет вести себя фронт — усилится ли он или, наоборот, ослабнет. Также существуют карты на высоте трех км (например, АТ-700), где фиксируются изменения атмосферного давления и влажности. Эти данные важны для определения вероятности осадков
«Синоптических карт много. Они отличаются. Для составления точного прогноза погоды я не могу полагаться только на одну карту. По картам мы можем делать прогноз на сутки. Вот прямо взяв карту в руки, мы можем сказать, что будет в ближайшие сутки. А чтобы сделать прогноз на трое суток, на больший период времени, нам уже нужно подключать расчеты», — объясняет синоптик центра по мониторингу окружающей среды.
ОПРАВДЫВАЕМОСТЬ ПРОГНОЗА
Точность прогноза погоды зависит от множества факторов. Один из них — это точность наблюдений, проводимых метеорологическими станциями. Метеорологи кодируют собранные данные и передают их в центры сбора информации. Информация обрабатывается, а затем на основе этих данных создаются синоптические карты, а также гидродинамические модели, которые используются для расчета будущих прогнозов.
«Представьте себе, что если вдруг у нас идет поток информации, и машина считывает неверно. Какая-то ошибка закралась в телеграмме, либо зашифрована была изначально неверно. Это ошибка пошла в расчет. Модель считает каждые три часа, она рассчитывает на сутки, на двое суток, на трое суток. Эти расчеты происходят быстро, непрерывно. Потому мы не делаем долгосрочный прогноз. Всегда у него оправдываемость ниже, чем у краткосрочного», — пояснила Гаманюк.
УЧАСТИЕ ЧЕЛОВЕКА
В некоторых случаях программы, использующие гидродинамические модели, выдают предупреждения о необходимости участия человека в процессе анализа данных. Синоптики должны учитывать не только общие метеорологические данные, но и местные особенности, которые могут повлиять на погоду.
«Синоптик должен взять карты, взять расчеты гидродинамических моделей. Все это в совокупности проанализировать, сделать вывод, учесть местные особенности, потому что где-то метеостанция находится на ветреной стороне холма, а какая-то метеостанция с другой стороны. У них будут совершенно разные погодные условия. Все это учитывает человек, машина этого учесть не может. Наверное, и не смогут создать такую программу, которая по каждой метеостанции сможет учитывать все нюансы подстилающей поверхности (верхний слой земной коры — прим. ЛИЦ). Где-то рядом — озеро, где-то рядом лес находится. Это все нужно брать во внимание», — отметила инженер-синоптик.
Что касается вычислительных процессов, то в синоптической метеорологии используются физические модели и элементы гидродинамики. Благодаря развитию компьютерных технологий появилась возможность считать не вручную, а электронно-вычислительной машиной (ЭВМ). Машина выполняет гораздо больше вычислений и допускает гораздо меньше ошибок. Для нее самое важное — стартовое значение.
«Искусственный интеллект пока еще не внедряется. В Луганске нет, и вообще в синоптической метеорологии пока нет. Здесь все-таки нужно обязательно анализировать. Если нужен прогноз действительно с толком, с чувством, с расстановкой, который будет написан конкретно для данного места или для организации. Это может сделать только человек», — добавила специалист.
ТОЧНОСТЬ ПРОГНОЗОВ
По словам Гаманюк, для более точных прогнозов погоды необходимо использовать современное оборудование, которое может эффективно измерять фактические метеорологические условия.
«На данный момент все наши метеостанции полностью оснащены новым оборудованием. Стараемся идти в ногу со временем. Чем точнее оборудование, тем меньше ошибок в расчетах. Модели расчетные появляются новые, которые используем в своей работе. Наша точность прогноза сейчас выросла. Мы пишем прогноз по нашей территории. Он высоко оправдывается», — сказала синоптик центра по мониторингу окружающей среды.
НАРОДНЫЕ ПРИМЕТЫ
«На народные приметы не опираемся при составлении прогноза погоды, поскольку они недостаточно обоснованы научно и часто специфичны для конкретных регионов. Например, примета, действующая на Урале, может быть не актуальной для нашего региона из-за совершенно различных климатических условий», — рассказала инженер-синоптик станции.
Она добавила, что в повседневной жизни люди могут обращать внимание на изменения в окружающей среде. Например, ярко-алый закат говорит о том, что в атмосфере вероятно скопление пыли или других частиц, что часто предшествует ухудшению погодных условий — шторм или сильный ветер.
«Когда перед закатом изменяется цвет горизонта, это свидетельствует о приближении сильного ветра, поскольку ветер поднимает частички пыли, которые отражают и преломляют солнечные лучи. Или же ласточки летают низко перед дождем. Перед тем как пойдет дождь, в атмосфере появляется много влаги, много воздушных микроскопических капель, которые оседают на крыльях насекомых. Насекомые становятся тяжелыми, они свое тельце поднять высоко не могут. Поэтому начинают летать ближе к земле. Это физически объяснимые явления», — добавила синоптик.
***
День рождения синоптической карты отмечается 19 февраля. В этот день в 1855 году директор Парижской обсерватории Урбен Леверье представил Парижской академии наук оперативную карту погоды в Европе на интервал времени между 9:00 и 10:00 часами утра того же дня.
***
Первая в стране метеорологическая обсерватория была основана именно в Луганске, организация ведет свою историю с 1836 года. Собственное здание метеостанция обрела спустя почти 80 лет, его построили на территории нынешнего Луганского государственного аграрного университета. С тех пор ее месторасположение не менялось.
