что значит ощущается как в прогнозе погоды
# факты | Как метеорологи узнают мои ощущения погоды?
Личное ощущение погоды формируется на основе восприятия телом температуры и влажности воздуха, скорости ветра и наличия осадков, а также на основе мнения метеорологов.
Большинство прогнозов погоды, кроме обычных показателей, включают в себя показатель «ощущений», который формируется метеорологами на основе сложных вычислений с учетом множества погодных факторов. Например, у прогноза AccuWeather существует своя запатентованная формула RealFeel. Подобные технологии существуют и у множества других метеорологических станций, и в основном они имеют название «ощущается как». Как бы ни назывался этот показатель, его цель заключается в том, чтобы донести до вас, какую на самом деле вы будете ощущать температуру воздуха, несмотря на ее реальное значение.
Технология измерения показателя «ощущений» совершенно не нова. Например, все знают, что сильный ветер может вызывать чувство холода. Тем не менее до середины 1940-х годов никто не пробовал присвоить ему численное значение, пока исследователи Антарктики не обратили свое внимание на то, что сильный ветер может заморозить воду при температуре выше обычной. Они провели опыт с использованием пластиковых флаконов воды, в которых жидкость замерзала при различных ветровых и температурных комбинациях. В итоге исследователи сформировали таблицу, в которой можно было сравнить показания термометра и температуру, которую можно ощутить, находясь на открытом пространстве. Однако данная таблица не учитывала многие факторы, например одежду, деятельность человека и его телосложение.
Несколько десятилетий спустя другие исследователи попытались измерить температуру восприятия иным способом. Так же как и ветер, влажность воздуха имеет влияние на ощущение температуры телом человека. В 1978 году исследователь Джордж Винтерлинг разработал «индекс тепла» в попытке учесть это влияние. Воздух всегда содержит в себе некоторое количество водяного пара, который начинает конденсироваться при определенной температуре, называемой точкой росы. Чем она выше, тем более влажный воздух. Исследование влажности воздуха и точки росы дало понять, что эти показатели также влияют на восприятие температуры человеком.
Ветер и «индекс тепла» натолкнули метеорологов на две мысли. Первая заключается в том, что можно количественно измерить «ощущение» температуры, которое люди испытывают при различных погодных условиях. Вторая – для более точного расчета данного показателя необходимо учитывать больше метеорологических данных. Объединение ветра и «индекса тепла» является базовым способом определения температуры «ощущается как». Однако не только внешние условия формируют человеческое восприятие погоды.
Например, технология RealFeel, принадлежащая одной из самых известных метеорологических станций AccuWeather, использует не только ветер и влажность воздуха, но и множество других внешних данных, таких как время года, растительность, географическое положение и многое другое. Майк Штейнберг, метеоролог AccuWeather, вместе со своими коллегами построили модель RealFeel, основываясь на биологических особенностях человека. Данная модель показывает температуру, которую ощущает обычный физически развитый человек стандартного телосложения, одетый по погоде.
Для калибровки своей модели специалисты RealFeel провели опрос пользователей. Но даже учитывая физику, наблюдаемые данные и опросы пользователей, Штейнберг признает некоторые погрешности технологии RealFeel.
На сегодняшний день было зарегистрировано более 100 различных систем измерения показателя «ощущается как». Каждая система имеет свои преимущества по отношению к другим, но ни одна из них не совершенна. Показатель «ощущается как» ввели, чтобы дать общее представление о том, какую температуру будет чувствовать группа людей, живущих в одном географическом районе. Однако все равно каждый человек будет ощущать температуру по-своему.
Что означают показатели прогноза
Ветер
Направление ветра
Стрелка указывает направление ветра:
Скорость ветра
Измеряется в метрах в секунду при помощи анемометров.
Яндекс.Погода показывает скорость ветра на высоте 10 м от поверхности земли.
Более подробное деление скорости ветра представлено на шкале Бофорта. Это общепринятая шкала для определения скорости ветра на суше и в море.
Влажность
Показывает содержание паров воды в воздухе. Влажность измеряется на расстоянии 2 м от поверхности земли.
При высокой влажности растет вероятность росы или тумана.
В прогнозе отображается относительная влажность воздуха — отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможной при текущей температуре.
Влажность отображается на главной странице сервиса на карточке погоды и в подробном прогнозе.
Давление
На давление влияет циркуляция атмосферы.
При приближении циклона атмосферное давление понижается, антициклона — повышается.
| Разница с нормой для региона, мм рт. ст. | Значение давления |
|---|---|
| Меньше 20 от нормы для региона | Низкое |
| На 10–20 меньше нормы для региона | Пониженное |
| В пределах 10 от нормы для региона | Нормальное |
| На 10–20 больше нормы для региона | Повышенное |
| Более 20 от нормы для региона | Высокое |
| Разница с нормой для региона, мм рт. ст. | Значение давления |
|---|---|
| Меньше 20 от нормы для региона | Низкое |
| На 10–20 меньше нормы для региона | Пониженное |
| В пределах 10 от нормы для региона | Нормальное |
| На 10–20 больше нормы для региона | Повышенное |
| Более 20 от нормы для региона | Высокое |
Магнитное поле
На магнитное поле влияет активность Солнца. Когда на Солнце происходят вспышки, до Земли доходит поток частиц, который воздействует на ее магнитное поле.
Чтобы измерить состояние магнитного поля, ученые используют Kp-индекс. Он показывает среднее отклонение магнитного поля всей планеты от нормы за 3 часа. Kp-индекс может принимать значения от 1 (спокойное состояние) до 10 (сильная магнитная буря).
На сервисе значениям Kp-индекса соответствуют словесные определения:
Большая магнитная буря
Большая магнитная буря
Состояние магнитного поля вы увидите в подробном прогнозе. Яндекс.Погода показывает состояние магнитного поля на сегодня и ближайшие три дня. Прогноз на последующие дни не формируется, потому что его точность невысока.
Возмущения магнитного поля могут привести к нарушениям связи и энергетических систем. Некоторые люди могут реагировать на магнитные бури.
Ощущается как
При расчете температуры по ощущениям учитываются:
Световой день
Время от восхода до заката солнца.
Яндекс.Погода вычисляет световой день с учетом атмосферной рефракции — явления, связанного с преломлением и рассеиванием солнечного света. Когда свет переходит из более плотных слоев воздуха в менее плотные (и наоборот), его скорость меняется, а солнечные лучи отклоняются от прямой линии. Атмосферная рефракция особенно заметна, когда солнце находится близко к горизонту — в то время как оно уже скрылось за горизонтом, вы продолжаете видеть солнечный диск.
Из-за атмосферной рефракции длительность светового дня увеличивается.
Время восхода и заката солнца вы увидите на главной странице сервиса и в подробном прогнозе. Продолжительность светового дня указывается в подробном прогнозе.
Температура воды
Показывает температуру поверхности воды.
Значение температуры воды отображается только для городов, которые находятся рядом с крупными водоемами. Если ближайшие к городу метеостанции не замеряют температуру воды, Яндекс.Погода рассчитывает этот показатель самостоятельно.
Вы можете увидеть температуру воды на главной странице сервиса на карточке погоды и в подробном прогнозе.
Температура воздуха
Показывает значение температуры в тени на высоте 2 м от поверхности земли.
Домашние термометры не всегда устанавливаются по тем же правилам, поэтому их показания могут отличаться от температуры на Яндекс.Погоде.
УФ-индекс
Характеризует уровень солнечного излучения у поверхности Земли и риск его опасности для человека.
Используйте солнцезащитный крем с фактором 15–30.
Наденьте головной убор и одежду с длинными рукавами.
Не выходите из помещения с 12:00 до 16:00.
Используйте солнцезащитный крем с фактором 50.
Носите закрытую одежду и солнцезащитные очки.
Используйте солнцезащитный крем с фактором 15–30.
Наденьте головной убор и одежду с длинными рукавами.
Не выходите из помещения с 12:00 до 16:00.
Используйте солнцезащитный крем с фактором 50.
Носите закрытую одежду и солнцезащитные очки.
Актуальное значение УФ-индекса отображается на главной странице сервиса.
Значение УФ-индекса для ближайших 4 дней вы найдете в подробном прогнозе.
Фаза Луны
Показывает степень освещения Луны Солнцем.
На главной странице сервиса в прогнозе на сегодня отображается текстовая информация о фазе Луны.
В подробном прогнозе на 10 дней фаза Луны изображена на картинке. Желтая часть круга — видимая сторона Луны, темно-серая — невидимая.
Для вычисления используется метод, описанный Жаном Мееусом в книге «Астрономические алгоритмы» и основанный на расчете коэффициента освещенности Солнцем диска Луны. Этот коэффициент зависит от селеноцентрического удаления Земли от Солнца (фазового угла).
При вычислении фазового угла учитываются расстояния от Земли до Солнца и от Земли до Луны, а также долгота и широта лунной подсолнечной точки.
В зависимости от суток сидерического месяца — периода, за который Луна совершает полный оборот вокруг Земли, — расстояние от Земли до Луны и от Земли до Солнца меняется. Расстояние от Земли до Солнца принято считать равным одной астрономической единице 1 AU — 149 971 520 км, а расстояние от Земли до Луны, долгота и широта лунной подсолнечной точки вычисляются для определенных даты и времени.
Коэффициент освещенности может принимать значения от 0 до 1:
Определить, растущая Луна или убывающая, можно, если вычислить коэффициент для двух дней. Если для следующего дня он увеличивается, Луна растущая, иначе — Луна убывающая.
Что значит «Ощущается как» в прогнозе погоды? И выходит ли специальный человек для этого измерения на балкон
Среди множества параметров в прогнозе погоды на вашем телефоне часто можно увидеть строку «Температура комфорта» или «По ощущению», и обычно температура там отличается от «физической» на 5–7 градусов — будто специально обученный человек каждое утро выходит на балкон и высказывает свои впечатления синоптикам. В разных метеоприложениях этот индикатор может также называться по разному, но научный термин — «жесткость погоды». The Village узнал, кто решает, что писать в этом параметре.
Наше ощущение температуры сильно зависит от влажности воздуха и скорости ветра. Метеорологи исключают «человеческий фактор» из таких исследований, просто заменив субъективные ощущения точным параметром — скоростью замерзания воды. Именно от него зависит, например, вероятность обморожения кожи. Так возник ветро-холодовой индекс (wind chill) — простая и ясная таблица впервые понадобилась исследователям Антарктиды еще в первой половине XX века, когда они поняли, что при сильном полярном ветре опираться на градусник в закрытой метеобудке бессмысленно: вода на улице всегда замерзала быстрее.
Ощущение духоты в жару определяет другой индекс — humindex, который показывает зависимость температуры от влажности, а конкретнее от точки росы. Так называют температуру, при которой пар в воздухе конденсируется в капельки на траве или на других поверхностях. Humindex разработали канадцы в 1979 году. Чем он выше, тем острее ощущается жара.
Компьютеры современных метеослужб в режиме реального времени совмещают ветро-холодовой индекс, humindex и другие факторы в одной формуле. Очень часто конечный алгоритм патентуется, например, как алгоритм RealFeel, о котором метеорологическая компания AccuWeather (одна из крупнейших в мире) рассказывала журналу Wired. Чем больше сводных данных учитывает машина, тем точнее прогноз «ощущений». Например, часто туда добавляют усредненные данные о том, сколько минут в этот день солнце светит ясно и как быстро оно греет в этот сезон.
Конкретно на iphone и ipad прогноз погоды в стандартное приложение передает служба The Weather Channel. Представитель компании, Мелисса Медори, рассказала The Village, что они используют американский аналог канадскому параметру — «Индекс тепла», если температура поднимается выше 18 градусов. Ниже этого уровня — «Ощущается как» переключается на учет международного ветро-холодового индекса.
Руководитель сервиса «Яндекс.Погода» заявил The Village, что компания использует собственные патентованные алгоритмы и даже технологии искусственного интеллекта, чтобы прогноз автоматически корректировался.
«Яндекс.Погода» рассчитывает параметр «ощущается как» по заранее определенной формуле, основанной на метеорологических исследованиях и медицинских фактах. Финальный результат зависит от температуры, влажности и скорости ветра. Для их определения мы используем ML-алгоритмы (machine learning — с англ. «машинное обучение»). Известно, что сильный ветер вызывает ощущение холода, высокая температура в сочетании с высокой влажностью — ощущение жары и зноя. Такие характеристики показывают, комфортно ли будет находиться на улице.
Разные сервисы могут использовать разные формулы для подсчета параметра «ощущается как» или даже выводить свои собственные. И конечно, они используют разные вводные данные, ведь каждый сервис рассчитывает свой прогноз. В основном пользователи жалуются, когда есть расхождения не с ощущениями, а с каким-нибудь прибором (например, градусником). Лучше всего сообщать о таких расхождениях, если они есть, через специальный интерфейс в мобильной веб-версии «Яндекс.Погоды».
Что такое «ощущается как…» в прогнозах погоды, кто это придумал и зачем
В последние несколько лет в прогнозах погоды на сайтах и в приложениях для смартфонов помимо конкретных показателей температуры появилась графа «ощущается как». Нововведение прижилось, понравилось и теперь многие ориентируются на это число. Стало нормой готовиться к апокалипсису, когда на улице «ощущается как –40», даже если на столбике термометра –23. Но откуда берется эта цифра, кто именно «ощущает» погоду за нас и можно ли ему доверять? Мы разобрались в этих вопросах и знаете — если вы считаете, что тут есть какой-то заговор, возможно, вы не так уж далеки от истины.
Кто «ощущает» погоду
В графу «ощущается» (в английском варианте — feels like, real feel) заносят цифры не синоптики, а компьютеры.
«Каждый сайт и каждое приложение, где вы смотрите погоду, это прежде всего компьютер, который рассчитывает данные по какой-то своей модели. Человек в этом не принимает никакого участия. И что там вам насчитает этот компьютер, а в результате покажет ваш монитор или смартфон — никто, кроме этой железяки, не знает. Насколько это будет соответствовать норме, тоже вам никто не скажет», — объяснил ведущий специалист Центра «Фобос» Михаил Леус.
«Мы никак не узнаем „ощущения“, нам это никакими документами не предписано. Мы даем просто температуру воздуха», — рассказала главный синоптик Уральского гидрометцентра Галина Шепоренко.
Что влияет на real feel
Существуют специальные расчетные формулы, которые выводят понятие «ощущаемой температуры».
На ощущения от погоды влияют:
Программа AccuWeather, которая поставляет прогноз погоды для разных гаджетов, также учитывает интенсивность солнечного света и угол наклона солнца. По словам старшего метеоролога AccuWeather.com Дэна Коттловски, утром из-за низкого угла наклона солнца выделяется меньше тепла. Днем солнце находится над головой, и людям вроде как становится теплее.
Важно и то, что «ощущается» — это температура воздуха для человека, одетого по сезону.
«Эти методики расчетов научно обоснованы. Но погода — вещь сугубо субъективная. Для среднего человека, одетого по сезону, эти методики могут принести пользу. Любой человек, наверное, знает, что при сильном ветре и высокой влажности мороз переносится хуже. Он это и так понимает, без этих циферок. И никто из нас на глаз не определит, сколько градусов — 30 или 35», — уточнил Михаил Леус.
Можно ли доверять «ощущениям»
Доверять прогнозам автоматизированных сервисов надо с большой долей скептицизма. На сайтах с прогнозами погоды часто маленькими буквами написано: никакой ответственности тот, кто выкладывает эту информацию, за нее не несет, и ее нельзя использовать при планировании каких-то действий.
Но если градусник показывает условные –30, а приложение говорит, что на улице ветер и высокая влажность, то можно верить, что это будет ощущаться как абстрактные –37.
Правда, предварительно надо поверить в точность прогноза погоды.
Для чего придумано «ощущается как»
Можно подумать, что real feel создан, чтобы людям было проще узнать, как одеться и стоит ли лишний раз выйти ночью из дома прогреть автомобиль.
Но эксперты считают иначе. «Это сделано для того, чтобы большее количество желающих зашло и посмотрело. Точно так же, как и кровавые дожди (осадки красноватого цвета — вероятно, из-за сахарской пыли, которую поднимает ветром), барическая пила (резкие снижения и повышения температуры), малиновое лето (когда температура летом выше средних значений) — это все сделано только для этого», — говорит Михаил Леус.
Поэтому, если вдруг телефон показывает –20, которые без ветра и при ярком солнце «ощущаются как –10», не стоит сразу снимать шапку и надевать легкую курточку.
Градусник против гаджета
В рамках подготовки публикации у нас в редакции возникла теория, что аналоговые спиртовые термометры, которыми издревле пользовались наши предки, показывают «настоящую» температуру воздуха за окном — в отличие от гаджетов и сайтов о погоде.
Для проверки нашей гипотезы мы инвестировали 97 рублей в покупку спиртового градусника в виде божьей коровки. Прикрепив его на окно, мы произвели замеры. Аналоговый прибор показал нам –10. В то же время AccuWeather на одном телефоне показывал –16, «ощущается как –20». А The Weather Channel на другом мобильном –17, «ощущается как –26».
Чему из этого верить — не очень понятно. Видимо, самым надежным инструментом для измерения температуры так и останутся собственные щеки и нос.
На то, как ощущается температура воздуха, влияют влажность и скорость ветра.
Real feel рассчитывают компьютеры, а не синоптики. Для этого существуют специальные усредненные методики расчета.
Погода — субъективная вещь, и никакой термометр или гаджет не может с уверенностью сказать, как она будет ощущаться именно для вас.
Как получается «ощущается как» в прогнозе погоды.
— Ну что, Петрович, как там?
Петрович помялся немного с ноги на ногу, стоя на морозе, подставил лицо ветру, дующему из-за угла, и, спустя несколько секунд, ответил:
— Ну хрен его знает, вроде бы, минус 23.
Конечно же, всё немного сложнее. В начале Второй мировой войны США заказало исследования, чтобы подготовить зимнее снаряжение для своих солдат. ВС США обратились к полярным исследователям Полу Сайплу и Чарльзу Пасслу.
Во время второй антарктической экспедиции Ричарда Бэрда, зимой 1941 года был проведён ряд экспериментов. Учёные наблюдали скорость замерзания воды в зависимости от температуры и скорости ветра. Так был получен ветро-холодовый индекс, который чаще всего и используется для определения жесткости погоды или того самого «ощущается как».
Канадские метеорологи пользуются в своих прогнозах индексом Humindex, который учитывает температуру и влажность. Подобным индексом для определения влияния погоды пользуются и израильские военные. В США также существует индекс тепла, который основан на точке росы.
Существует более сотни разных способов вычисления «ощущается как». Например, метеорологи из AccuWeather используют свою технологию RealFeel, которая учитывает ещё и влажность, тип местности, координаты и другие показатели. Возможно, технология Яндекса основана именно на Петровиче 🙂
Использованы материалы из Википедии и с сайта hi-news.ru
А вот и сам Петрович:
Так как на Крайнем Севере климат резко-континентальный, то влиянием влажности воздуха пренебрегают.
Резко-континентальный на крайнем севере?! Ну, я тогда фиг знает какой у нас. Есть кто из Мурманска, у вас тоже летом за +40ºС в тени и зимой под 40ºС?
Проект Семь пятниц на неделе #172. В этот день, 71 год назад начали транслировать регулярные прогнозы погоды
Блин, вот Хотите — верьте, хотите — нет, а меня уже лет 10 не разочаровывают прогнозы погоды. Во-первых, потому что всякие гисметео, яндекспогода и везерченелы в этих ваших интернетах дают довольно точные прогнозы. Во-вторых — я просто очень люблю дождь, и люблю я его ни как «диванные любители дождя», для которых дождь является поводом сфоткаться для инстаграмчика на подоконнике с пледом и кружечкой свежесваренного кофе, а по хардкору. Я люблю его в любом проявлении, моросящий, проливной, ураганный, со снегом, я люблю под ним гулять, идти по делам, ждать автобуса, грести на сплаве, летом, весной, зимой и, особенно, осенью! Поэтому когда метеорологи ошибаются (что бывает довольно редко), и вместо солнышка фигачит дождь — я все равно рад!
Я каждый день с 8 февраля рисую по комиксу, связанному с событием произошедшим в эту дату, когда она была пятницей! Если хотите поддержать меня, то вот — http://desvvt.art/
Летающий Буратино
Самолет метео службы Великобритании WC-130 K «Любопытный», переоборудованный C-130
Героическая профессия
Без пяти семь. Пора.
Я встаю, накидываю теплое пальто, наматываю шарф на шею, еще раз окидываю взглядом кабинет и выхожу.
Впереди меня ждут семьдесят четыре ступеньки.
В здании есть лифт, но дождаться его в это время нереально, кроме того, мне кажется, что если я дам слабину и проеду несколько этажей на лифте, то моя работа будет выполнена некачественно. Я не могу этого себе позволить.
Последняя ступенька пройдена. Я в очередной раз взял верх над собой, над ленью, над желанием выбрать легкий путь.
Железная тяжелая дверь. Достаю ключ, отпираю навесной замок и кладу его в карман пальто.
Еще один вдох. Мое сердце слегка ускоряет ритм. Как и вчера. И позавчера.
Шаг, и я выхожу на крышу. Ледяной ветер пронизывает кожу даже через толстый драп. Но я лишь улыбаюсь.
Посередине площадки стоит стул со спинкой. Я подхожу к нему, смахиваю снег, разматываю шарф и аккуратно кладу его на сиденье. Затем снимаю пальто, вешаю на спинку стула.
Встаю лицом к ветру и раскрываю ему объятия. «Приди ко мне, ветер! Покажи свою мощь!»
Спустя несколько секунд я снова надеваю пальто, шарф, достаю телефон:
— Сергей, да. Сегодня минус десять-одиннадцать. Ну, хорошо, минус одиннадцать.
«По данным Метеоцентра температура днем минус три – минус пять градусов мороза. Из-за сильного ветра ощущается как одиннадцать градусов ниже нуля. Одевайтесь теплее.»
Да, бывает метеорологи не очень круто выстраивают свои прогнозы. Но их можно понять. Вы видели данные из космоса? Да, сейчас этот погодный фронт движется в эту сторону, но кто сказал, что он продолжит это делать? В общем не агритесь на них так сильно.
От себя могу добавить лайфхак и прогноз. Лайфхак: полюбите дождь всей душой (как я), и перестаните злиться на гидрометеоцентр. Прогноз: лето уже совсем скоро.
И так всегда.
Прогноз погоды
Прогнозирование погоды начинается с наблюдения за текущим состоянием атмосферы. Зная ее текущее состояние, синоптики могут затем прогнозировать предстоящие изменения погоды в ближайшие дни или недели.
«Мы живем в воздушном океане, все изменения погоды зависят от солнечного излучения. Состояние воздушного океана скорее говорит о будущей погоде, чем о погоде в настоящий момент», — писал во введении к своей «Книге о погоде» Роберт Фицрой — основатель и руководитель Британского метеорологического департамента, будущего Met Office.
Первый в истории прогноз погоды, опубликованный в печати, был составлен именно Робертом Фицроем. Он был опубликован в английской газете Times 1 августа 1861 года. По одной из версий, именно неточность составляемых им прогнозов и стала причиной его добровольного ухода из жизни.
Многочисленные погодные датчики, размещенные на поверхности Земли и над ней, в море и на орбите, измеряют целый ряд погодных параметров, которые помогают максимально нарисовать наиболее полную картину погоды на нашей планете. Сбор погодной информации ведется метеорологическими организациями по всему земному шару, а затем национальные метеослужбы обмениваются ею со своими коллегами в других странах.
К основным погодным параметрам относятся: температура, атмосферное давление, влажность, скорость и направление ветра, осадки и их количество. Для их измерения на суше действует сеть метеостанций. В России таких метеостанций 1670, тогда как, например, в Китае их более 53 тысяч. Они могут обслуживаться как специалистами-метеорологами, так и быть полностью автоматизированными. В США, к примеру, действует сеть автоматизированных систем наблюдений (ASOS) за поверхностью. Такие метеостанции установлены в более чем 900 аэропортах по всей стране, где они собирают информацию о погодных явлениях
Автоматическая метеостанция в аэропорту Чайлдресс (штат Техас)
А вот отслеживать в режиме реального времени местоположение и перемещение облачных образований, возникновение зон интенсивных осадков, фиксировать зоны опасных явлений, в том числе гроз, града, шквалов, следить за их развитием и перемещением помогают специальные погодные радары. В нашей стране разработкой и производством такого оборудования занимается концерн «Алмаз-Антей», известный своими системами противовоздушной и противоракетной обороны. Доплеровский метеорологический радиолокатор (ДМРЛ-С), разработанный этой ведущей оборонной корпорацией, относится к новому поколению радаров с двойной поляризацией сигнала. Современные радары ДМРЛ-С имеют радиус обзора 250–300 км и позволяют осуществлять циклические наблюдения с периодичностью от 3 до 15 минут в круглосуточном автоматизированном режиме. Они предоставляют данные с высоким пространственным разрешением (0,5–1 км) на площади до 200 тыс. км2. Всего в планах Росгидромета до 2020 года значится установка около 140 радиолокаторов ДМРЛ-С. Специально разработанное для радиолокатора ДМРЛ-С программное обеспечение (ПО ВОИ «ГИМЕТ-2010») дает возможность соотносить метеоявления на карте ДМРЛ-С с синоптической ситуацией. Графическую информацию с таких радаров мы можем увидеть на картах осадков, имеющихся на многих погодных сайтах.
В США также существует сеть метеорадаров, которая включает более чем 120 доплеровских радаров. Недавно они были усовершенствованы с помощью технологии Dual Polarization Technology, аналогичной той, что применили в ДМРЛ-С. На данный момент сеть погодных радаров в США считается самой развитой в мире. Радарами покрыта практически вся территория, причем восточная часть страны с большим запасом. Именно поэтому краткосрочный прогноз погоды в Вашингтоне и Нью-Йорке считается одним из самых точных на планете. В России сейчас также реализуется программа развития радиолокационной сети, новые радары строятся, прежде всего, в Центральном регионе, на юге Сибири и Дальнего Востока
Доплеровский радары отправляют импульсы радиоволн для сканирования атмосферы.
На воде, в океанах и морях, собирают данные о погоде метеобуи. Они, как и другие типы метеорологических станций, измеряют такие параметры, как температура воздуха над поверхностью океана, скорость (постоянная и порывистая) и направление, барометрическое давление. Поскольку погодные буи находятся в водоемах, они также измеряют температуру поверхности моря и высоту волн. Полученные данные обрабатываются и могут регистрироваться на борту буя, а затем передаваться по радио, сотовой или спутниковой связи в метеорологические центры для использования в прогнозировании погоды. Используются как пришвартованные буи, так и дрейфующие, в том числе и в открытых океанских течениях. Фиксированные буи измеряют температуру воды на глубине до 3 метров.
Для измерения параметров атмосферы непосредственно в ее «толще» в воздух запускаются метеозонды. Они измеряют параметры атмосферы и по радио передают данные обратно на аэрологические станции наблюдений. Во всем мире действует порядка 870 станций метеорологического зондирования, из них 115 — на территории нашей страны. Вот только с 2015 года Росгидромет стал запускать метеозонды для изучения атмосферы в два раза реже. Вместо ежедневного двухразового зондирования российские метеорологи перешли на одноразовое. «Информации теперь собирается меньше, а это, в свою очередь, сказывается на точности начальных данных, от которых «стартуют» прогностические модели», — отметил директор Гидрометцентра Роман Вильфанд. Отразилось это на качестве прогнозов погоды не только в нашей стране, но и, например, в соседнем Китае, прогнозы в котором во многом зависят от данных российских метеостанций.
Выше метеозондов наблюдают за погодой метеоспутники. Но и здесь все не так просто. Россия имеет четыре метеоспутника. Два из них находятся на геостационарной орбите, это «Электро-Л 1» и «Электро-Л №2». К сожалению, запущенный в январе 2011 года «Электро-Л №1» вышел из строя, хотя предполагалось, что космический аппарат проработает на орбите не менее 10 лет. «Электро-Л №2» работает. Находясь постоянно в одной точке над Землей, он снимает целиком все Восточное полушарие планеты. Космический аппарат этой серии с высоты 35 786 км способен проводить многоспектральную съемку в видимом и инфракрасном диапазонах с разрешением 1 км и 4 км соответственно. Снимки делаются каждые полчаса.
Низкоорбитальные спутники «Метеор-1» и «Метеор-2» имеют более низкую орбиту — 825 километров, это позволяет получать более детальную информацию, чем при использовании расположенных на гораздо более высокой орбите геостационарных спутников. Оба космических аппарата выведены на солнечно-синхронную орбиту. Вот только «Метеор-1» тоже не функционирует, на орбите он еще находится, но картинку уже не дает. Таким образом, у нашей страны на сегодняшний день только два действующих метеоспутника. Для сравнения, у США на орбите постоянно работают пять метеоспутников и еще один аппарат находится в резерве. Однако стоить сказать, что еще восемь лет назад российских метеорологических спутников в космосе не было совсем. Российские метеорологи пользовались информацией, полученной от спутников, запущенных США, ЕС и Китаем. Даже особо точные военные карты с грифом «совершенно секретно» составлялись на основе данных с американских спутников.
Сруктура облачности урагана Ирма (август-сентябрь 2017 года) построенная на основе данных AIRS
В середине прошлого века пришли к выводу, что другие методы могут более точно прогнозировать будущую погоду, чем это было возможно с помощью традиционного Синоптического подхода. Численный метод включает в себя много математики. Он также называется «гидродинамическим» и основан на построении математических моделей атмосферы и моделей взаимодействия атмосферы и океана. В нем решаются уравнения гидро- и термодинамики и используются основные физические законы.
Газы атмосферы подчиняются ряду физических принципов, и если известны текущие условия атмосферы, то известные физические законы могут использоваться для прогнозирования будущей погоды.
С конца 1940-х годов наблюдается устойчивый рост использования математических моделей в прогнозировании погоды. Эти процедуры стали возможны благодаря продвижению в формулировании математических моделей. Математические уравнения применяются для разработки теоретических моделей общей циркуляции атмосферы. Они также используются для прогнозирования изменений в атмосфере с течением времени. В них учитываются параметры определенных элементов погоды, таких как воздушные течения, температура, влажность, испарение, облачность, дождь, снег и взаимодействие воздушных потоков с поверхностью суши и океанов.
В разработке численного метода прогнозирования погоды решающие шаги были сделаны советским ученым, академиком А. М. Обуховым и американским ученым Дж. Чарни. Именно они довели этот метод до практической реализации, ставшей возможной с появлением ЭВМ.
Когда мы рассматриваем постоянно меняющуюся атмосферу, необходимо учитывать большое количество переменных. Это очень сложная задача. И для ее решения были подготовлены численные модели, которые игнорируют некоторые переменные в предположении, что некоторые аспекты атмосферы не изменяются со временем. Это позволяет снизить требования к производительности компьютеров, но одновременно снижается и качество прогноза.
Статистические методы используются наряду с численным прогнозом погоды. Этот метод часто дополняет численный метод. Статистические методы используют прошлые записи метеорологических данных, исходя из предположения, что в будущем погода будет повторяться.
Основная цель изучения прошлых метеорологических данных — выяснить те аспекты погоды, которые являются хорошими показателями будущих событий. Но таким образом можно делать прогноз погоды с большим шагом по территории. Это особенно полезно при проектировании только одного аспекта погоды за раз. Например, это имеет большое значение для долгосрочного прогнозирования максимальной температуры в течение дня в определенном месте. Процедура заключается в сборе статистических данных, касающихся температуры, скорости и направления ветра, количества облачности, влажности конкретного сезона года. Статистический метод имеют большое значение для долгосрочных прогнозов погоды.
Как видим, возможностей для улучшения точности прогнозов погоды достаточно. Мощности суперкомпьютеров растут, и с большой уверенностью можно сказать, что они будут находить свое применение в метеорологии. Все новые инструменты для наблюдения за погодой выводятся в космос, растет сеть метеорадаров. В целом, это касается и нашей страны. Развивается новое направление в прогнозировании погоды — наукастинг, позволяющий выпускать сверхкраткосрочный прогноз об опасных явлениях погоды на ближайшие несколько часов. Так что будем надеяться, что обещания главы Гидрометцентра Романа Вильфанда о прогнозах погоды с точностью до района и даже улицы будут реализованы.
На этом фоне российские метеорологи, конечно, смотрятся весьма скромно. Главный вычислительный центр Росгидромета располагает на сегодняшний день тремя вычислительными кластерами общей производительностью 62 терафлопса (триллиона операций в секунду). Новый суперкомпьютер планируютустановить к концу года. Параметры его производительности не раскрываются. Актуальность в нем назрела после урагана, который произошел в Москве 29 мая. Тогда погибло 18 человек. По словам Романа Вильфанда, для окончательной настройки компьютера потребуется еще от 6 до 8 месяцев. Но прогнозы высокого разрешения для Московского региона с шагом в километр появятся еще позже — к концу 2019 года.
Методы прогнозирования погоды
Считается, что предсказание погоды является конечной целью исследования атмосферы. Прогнозирование отмечается как наиболее развитая область в метеорологии. Природа современного прогнозирования погоды достаточно сложна. Принято выделять три метода научного прогнозирования погоды: синоптическое прогнозирование погоды, численный (он же гидродинамический) метод и статистический.
Синоптическое прогнозирование — это традиционный подход к прогнозированию погоды. До конца 1950-х годов этот метод использовался как основной. Он основывается на построении и анализе синоптических карт, изображающих атмосферные условия в конкретный момент времени. На них выделяются отдельные объекты (циклоны, антициклоны, атмосферные фронты и т. д.), для каждого из которых свойственны определенные типы погодных условий. Современный метеорологический центр ежедневно готовит серию синоптических карт. Такие карты составляют основу прогнозов погоды. Задача подготовки синоптических карт на постоянной основе включает в себя сбор и анализ огромного количества данных наблюдений, полученных с множества метеорологических станций.
Первую карту погоды составил французский математик, директор Парижской обсерватории Урбен Леверье 19 февраля 1855 года. Этот процесс отнял немало времени. Ее составили на основе данных, полученных по телеграфу из нескольких городов Европы. Разносторонний Леверье также известен тем, что на основании его расчетов была открыта планета Нептун.
На основе тщательного изучения метеорологических карт на протяжении многих лет были сформулированы определенные эмпирические правила. Эти правила помогают метеорологам оценить скорость и направление движения погодных систем. Например, когда известен тип погоды, создаваемой вдоль фронта, а также скорость и направление движущейся бури, можно сделать довольно точный прогноз погоды для выбранной местности.
Но из-за внезапных изменений в циклонической системе эти прогнозы действительны на протяжении лишь короткого периода времени, скажем, в течение нескольких часов или дня. Прогнозирование на более длительный период уже затруднительно.
Современная синоптическая карта
В середине прошлого века пришли к выводу, что другие методы могут более точно прогнозировать будущую погоду, чем это было возможно с помощью традиционного синоптического подхода. Численный метод включает в себя много математики. Он также называется «гидродинамическим» и основан на построении математических моделей атмосферы и моделей взаимодействия атмосферы и океана. В нем решаются уравнения гидро- и термодинамики и используются основные физические законы.
Газы атмосферы подчиняются ряду физических принципов, и если известны текущие условия атмосферы, то известные физические законы могут использоваться для прогнозирования будущей погоды.
С конца 1940-х годов наблюдается устойчивый рост использования математических моделей в прогнозировании погоды. Эти процедуры стали возможны благодаря продвижению в формулировании математических моделей. Математические уравнения применяются для разработки теоретических моделей общей циркуляции атмосферы. Они также используются для прогнозирования изменений в атмосфере с течением времени. В них учитываются параметры определенных элементов погоды, таких как воздушные течения, температура, влажность, испарение, облачность, дождь, снег и взаимодействие воздушных потоков с поверхностью суши и океанов.
В разработке численного метода прогнозирования погоды решающие шаги были сделаны советским ученым, академиком А. М. Обуховым и американским ученым Дж. Чарни. Именно они довели этот метод до практической реализации, ставшей возможной с появлением ЭВМ.
Когда мы рассматриваем постоянно меняющуюся атмосферу, необходимо учитывать большое количество переменных. Это очень сложная задача. И для ее решения были подготовлены численные модели, которые игнорируют некоторые переменные в предположении, что некоторые аспекты атмосферы не изменяются со временем. Это позволяет снизить требования к производительности компьютеров, но одновременно снижается и качество прогноза.
Статистические методы используются наряду с численным прогнозом погоды. Этот метод часто дополняет численный метод. Статистические методы используют прошлые записи метеорологических данных, исходя из предположения, что в будущем погода будет повторяться.
Основная цель изучения прошлых метеорологических данных — выяснить те аспекты погоды, которые являются хорошими показателями будущих событий. Но таким образом можно делать прогноз погоды с большим шагом по территории. Это особенно полезно при проектировании только одного аспекта погоды за раз. Например, это имеет большое значение для долгосрочного прогнозирования максимальной температуры в течение дня в определенном месте. Процедура заключается в сборе статистических данных, касающихся температуры, скорости и направления ветра, количества облачности, влажности конкретного сезона года. Статистический метод имеют большое значение для долгосрочных прогнозов погоды.
Как видим, возможностей для улучшения точности прогнозов погоды достаточно. Мощности суперкомпьютеров растут, и с большой уверенностью можно сказать, что они будут находить свое применение в метеорологии. Все новые инструменты для наблюдения за погодой выводятся в космос, растет сеть метеорадаров. В целом, это касается и нашей страны. Развивается новое направление в прогнозировании погоды — наукастинг, позволяющий выпускать сверхкраткосрочный прогноз об опасных явлениях погоды на ближайшие несколько часов. Так что будем надеяться, что обещания главы Гидрометцентра Романа Вильфанда о прогнозах погоды с точностью до района и даже улицы будут реализованы.