Дневник погоды в Петербурге (spb_weather) wrote,
Дневник погоды в Петербурге
spb_weather

Category:

Что можно предсказывать, а что - нет, и почему.

В документации всегда хорошо иметь раздел "ограничения и область применения". Недавние события натолкнули меня на мысль, что неплохо бы написать такой пост, который объясняет, каким прогнозам погоды можно верить, а каким - нельзя. Многообразный вопрос веры, конечно, я тут рассматривать не буду, но ведь помимо него есть ещё вполне объективные факторы, влияющие на то, сбудется прогноз или нет. Да, и, естественно, я не собираюсь оправдываться за прогнозы, которые не сбылись. Я всего лишь хочу напомнить, что у любого инструмента есть область применения, и им нужно уметь правильно пользоваться.

Мне кажется, люди, далёкие от метеорологии, чаще всего совершают две ошибки. Либо слишком доверяют прогнозам, и потом, когда они не сбываются, разочаровываются. Либо сразу заявляют: любые прогнозы - это туфта, а метеорологов надо разогнать, потому что они всегда ошибаются и зря получают зарплату. На самом деле, есть, как минимум, два типа прогнозов, которые объективно дать очень сложно, и потому их точность, скорее всего, будет невысока.



1. Иногда меня спрашивают, будет ли дождь в конкретном месте в конкретное время. В таких случаях я, конечно, стараюсь выдать всю имеющуюся информацию, но результат вполне может быть и таким. Если вы хотите принять какое-то важное решение на основе прогноза такого типа, то имейте в виду, что с нормальной вероятностью предсказать, что в конкретном месте в конкретное время будет дождь (или, например, будет светить солнце), можно всего лишь за 1-2 часа до этого времени. Синоптики в аэропортах дают такие прогнозы, чтобы самолёты не попали в грозу на посадке и успели уйти на запасной аэродром. Для них этого времени вполне достаточно.

При этом, разумеется, бывают ситуации, когда то, что дождя не будет, можно предсказать хоть за неделю с вероятностью 99%. Например, бывают антициклоны, которые стоят так железобетонно, что понятно, что они никуда не денутся. Или, в принципе, дожди в этом месте в это время - крайняя редкость. Но в питерской реальности чаще всего мы имеем дело с динамично меняющимися системами. Более того, летом осадки чаще всего бывают конвективными. Их предсказывать - всё равно что предсказывать, в какую секунду и где в закипевшем чайнике оторвётся очередной пузырь воздуха.

Даже, пожалуй, атмосфера устроена сложнее, чем чайник. Ведь и поверхность земли неоднородна, и воздух тоже. Чтобы сказать, в каком месте образуется очередное дождево-кучевое облако, нужно учитывать малейшие изменения метеопараметров на пространственной сетке с разрешением буквально в несколько метров. На деле же эти параметры получаются с помощью метеозондов. Каждые 12 часов они запускаются, чтобы передать температуру, влажность и ветер на разных высотах. Но на всю огромную Россию их запускается несколько сотен! И те распределены крайне неравномерно. Много ли метеостанций в Сибири, или в Северном Ледовитом океане? Более того, в глобальные модели попадает лишь часть этих данных! А что происходит между этими узлами сетки и в период между запусками зондов - остаётся лишь интерполировать. Надо ли говорить, что на самом деле ни температура, ни влажность между метеостанциями не изменяются по линейному закону? Так что ошибка заложена уже в начальных условиях расчёта, и пока не изобретены принципиально новые методы получения данных, точность прогнозов существенно улучшить не удастся.

2. Поэтому с увеличением заблаговременности точность прогнозов неизбежно падает. И что-либо сделать с этим, по всей видимости, очень сложно. Можно совершенствовать модели, чтобы они больше соответствовали реальности и меньше - сферическим коням. Но главной проблемой всё равно остаётся нехватка данных. С имеющимся количеством данных никакая модель не сможет дать прогноз существенно более точный, чем это происходит сейчас. Поэтому нужно с осторожностью относиться к прогнозам, сделанным с заблаговременностью более чем 3-5 дней.

Так что же можно предсказывать? Всё зависит от срока. Если речь идёт о нескольких днях, то на этот срок неплохо рассчитывается глобальное поле давления. То есть за 3 дня чаще всего уже понятно, как будут располагаться циклоны и антициклоны, атмосферные фронты, каким будет давление в разных точках земли и на высотах. Соответственно, можно довольно точно рассчитать, куда будет двигаться воздух - в какую сторону, вверх или вниз. В каждой точке будет примерно известна воздушная масса - распределение температуры и влажности с высотой. Исходя из этого, предсказывают:

- Максимальную температуру днём и минимальную ночью. С температурой можно "пролететь", если сильно ошибиться с облачностью, а также в сложных ситуациях вблизи фронтов.
- Общее распределение облачности. Обычно прогноз даётся на уровне "в целом ясно", "пасмурно" и т.п. Почти невозможно предсказать, в какой момент облако закроет солнце в конкретной местности. Но общее количество облаков за день предсказывать можно.
- То же самое с осадками. Предсказывается принципиальная их возможность, а не конкретное место и время. Причём зимой с этим несколько проще, так как зимой осадки чаще всего вызываются глобальными системами - фронтами и циклонами. Зимой гораздо реже бывают ситуации "в моём дворе был снег, а в соседнем - не было". Но зато можно легко ошибиться с фазой осадков в пограничных ситуациях, и всё равно точности предсказания положения фронтов довольно часто не хватает.
- Ветер обычно предсказывается неплохо, так как он больше зависит от глобального поля давления. Исключения: порывы ветра при грозе (нельзя предсказать, где конкретно поломает деревья, но принципиальную возможность - можно), ветер в условиях городской застройки тоже может довольно сильно отличаться от ветра на ровном месте.
- Влажность предсказывается примерно с той же точностью, что и температура.
- Точнее всего предсказывается давление. Так как от него всё зависит, то ошибка в этом параметре ведёт к тому, что всё остальное будет предсказано тем более неверно.

С долгосрочными прогнозами всё не так однозначно. Понятно, что предсказывать погоду на конкретный день за две недели или за месяц бесполезно. Тут прогнозы могут описывать только интегральные величины, такие как средняя температура за месяц или общее количество осадков. Нельзя предсказать, в какой конкретно день и где точно образуется очередной циклон. Но можно на основе статистических закономерностей вывести интегральное (среднее) поле давления, а по нему уже понятно, в целом тепло будет или холодно, дождливо или сухо. Даже такой примитивный прогноз как "после холодного марта будет тёплое лето, а после тёплого - холодное", на выборке последних 15 лет работает в 60% случаев. Если же оперировать не погодой в одной единственной точке, а более глобальными величинами, то, наверное, эту вероятность можно улучшить. Какие-то закономерности точно есть, но пока, мне кажется, они изучены и используются не до конца. То есть для улучшения точности долгосрочных прогнозов вовсе не нужно иметь больше данных, а просто нужно догадаться, каким образом использовать имеющиеся.
Tags: Ликбез
Subscribe
promo spb_weather october 16, 2015 12:55 11
Buy for 10 tokens
В этом посте я постараюсь расшифровать некоторые сокращения и объяснить термины, часто используемые в этом журнале. Общностью придётся пожертвовать ради краткости и понятности. Везде подразумевается, что дело происходит в окрестностях Санкт-Петербурга, или, по крайней мере, на севере Европы :) Всё…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 4 comments