1 ноября 1870 года Погодное бюро США выпустило первый официальный метеопрогноз. От этой даты можно отсчитывать официальное существование предсказаний погоды — неофициально же этим занимается каждый из нас со времён Ноя. Ведь погода — это природа, а природа — это сама жизнь. И спустя почти 150 лет та погодная сводка, что вы видите каждый день на экране своего смартфона, символизирует собой долгий путь человеческого гения. Метеорология сейчас — тугой клубок на стыке научных дисциплин, аккумулирующий все достижения технологии. Она так тесно вплетена в нашу жизнь, что даже не просто определить, где она в ней начинается. Ведь, по сути, предсказание погоды и есть первичная задача человека, попытка привнести порядок в изначальный хаос.

Задача на интуитивном уровне заведомо проигрышная, поэтому профессия синоптика считается в быту романтичной, представляя образ милого чудака не от мира сего, с градусниками-барометрами, и полным беспорядком в личной жизни. Те, кто так думает, никогда не заходили на форумы метеорологов в лихую для Отечества годину — вроде блокирующих сибирских антициклонов. Прогноз погоды — это давно не шутки. Здесь мы рассмотрим 7 трендов современной метеорологии — как уже существующих, так и ближайшей перспективы.

1. Суперкомпьютеры

Произнося «прогноз погоды», мы подразумеваем суперкомпьютеры. Американский суперкомпьютер, установленный в NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), совсем недавно пережил массивный апгрейд до 213 немыслимых терафлопс. Британский выдаёт в пике до 132 . Мощности растут непрерывно, и данные устаревают мгновенно. Чтобы правильно предсказать, надо много считать. Методы численного прогноза погоды были разработанные ещё в 1920-х британским математиком Льюисом Фраем Ричардсоном на основе математической модели атмосферы, но пришлось подождать, пока не появятся компьютеры. Первый компьютерный прогноз погоды выполнил «дедушка» ENIAC в 1950 году, и с тех пор это одна из важнейших задач суперкомпьютеров.

2. Спутники

Спутники применяются в метеорологии практически с началом космической эры, и в этой сфере традиционно лидировали СССР и США. Первый имел группировку спутников «Метеор», вторые — «Тирос». Кое-какие аппараты функционируют до сих пор, но в целом обе группировки поизносились со времён холодной войны, поэтому в обеих странах заняты их обновлением. В США реализуется проект JPSS — Joint Polar Satellite System, совместно с NASA и NOAA.

JPSSOverview2013

Программа JPSS предполагает производство и эксплуатацию трёх метеоспутников нового поколения, функционирующих на полярной орбите. Первый спутник, SNPP, выведен на орбиту 2009 году, JPSS -2 должен прийти ему на смену в 2018 году, а его заменит JPSS -3. Новые спутники — новые сенсоры, новые сенсоры — больше данных. SNPP оснащён инфракрасными камерами, что позволяет ему снимать разные слои облаков, получая детальную термическую картину атмосферы. Изменения коснутся не только спутников, но и наземных систем. Обработкой данных по программе JPSS занимается система наземного контроля CGS (Common Ground System), куда стекается информация не только со своих, но со всех мировых метеоспутников.

Ежедневно CGS получает около 60 Гб данных от сателлитов, которые в после обработки на климатических моделях превращаются в 3,5 Тб, а после введения системы на полную мощность эта величина возрастёт до 5 Тб. «Большие данные» это хлеб современной метеорологии. В результате система покрывает каждый метр земной поверхности раз в 4 часа. JPSS не единственная стратегия развития спутниковой метеорологии в США. Компания GeoMetWatch планирует арендовать место на спутниках связи и устанавливать там свои спектральные сенсоры STORM для наблюдения за атмосферой с геостационарных орбит. По планам компании 6 таких сенсоров на нужных спутниках связи покроют всю Землю, кроме полюсов. Запуск планируется на 2016 год, система STORM будет уставлена на телекоммуникационный спутник «AsiaSat 9». Клиент в таком случае получает не только связь, но и погоду. Это эффективная и дешёвая альтернатива специализированным сателлитам.

В России обновление метеоспутников началось в 2009 году, с запуском новой серии «Метеоров», первым из которых стал «Метеор-М-1» .

Метеор-М1в_полёте

Он должен был стать головным низкоорбитальный спутником нового метеорологического комплекса «Метеор-3М». Начало вышло не слишком гладким: спутник работает в ограниченном режиме из-за отказа части оборудования. В 2011 году запущен геостационарный «Электро-Л-1», в 2013-м Роскосмос планировал вывести на орбиту ещё два аппарата — «Метеор-М-2» и «Электро-Л-2». Российский комплекс особенно внимательно следит за мировым океаном, ведь оттуда приходит большинство погодных неприятностей.

3. Радары

weatherradar650

Во время Второй мировой войны операторы радаров заметили, что погодные явления, такие как дождь и снег, вызывают специфические помехи. Радиоволны, отражаясь от капелек воды в воздухе, возвращались эхом, которое мешало обнаружению самолётов. Тогда с этим приходилось бороться, после войны это открыло новые возможности для метеорологии. Погодные радары способны очень быстро определять направление движения и интенсивность осадков, рассчитывать скорость ветра, ориентируясь по эху от подхваченным ветром твёрдых частиц.

radar-dual-pol-NWSИ всё это в реальном времени: радары выгодно отличаются скоростью обнаружения метеоявлений. На сегодня системой погодных радаров охвачены многие страны. Вот например, радарная карта Подмосковья. Особенно активно погодные радары используются в США, которые страдают от торнадо; они хорошо себя зарекомендовали себя в деле раннего обнаружения этих монстров. На смену традиционным доплеровским радарам постепенно приходят радары, основанные на эффекте двойной поляризации, где сигнал отражается и вертикальной, и в горизонтальной плоскостях.

Это повышает точность — то, чего не хватало погодным радарам. Такие радары могут различать снег и дождь, «ловить» захваченные ураганом предметы, на их счету вовремя обнаруженный торнадо в городе Джексоне (штат Миссисипи) 2012 году и буря в Аризоне в 2011-м. Благодаря этому в обоих случаях удалось избежать жертв.

4. Космическая погода

153094main_themis

В космосе тоже есть погода — более изначального порядка. Тут тоже идут «дожди», иногда даже падают «градины», но в целом космическая погода определяется нашим светилом. Солнечный ветер может быть опасен даже на поверхности Земли, что уж говорить о ближнем космосе. Если вы находитесь на орбите, солнечный ветер — вот ваша погода. И от этого зависят как жизнь и здоровье космонавтов, так и сохранность космического оборудования. Погодой солнечных ветров и штормов, как и вызываемых ими северных сияний, с 2007 года занимается миссия NASA «Themis», состоящая из пяти сателлитов.

5. Урбанистическая метеорология

Это направление исследует погоду городов. Плотность населения, особенности застройки, промышленные объекты, транспортная инфраструктура — всё это оказывает влияние на климат больших городов, и здесь важно учитывать возможное разрушительное влияние метеоявлений на жизнь города. Кроме того, урбанистическая метеорология занимается и специфическими климатическими проблемами городов, в частности смогом. Можно даже сказать, что урбанистическая метеорология родилась из знаменитого Лондонского смога 1952 года.

img_home_004

В урбанистической метеорологии источником метеоданных может быть даже обычный человек со смартфоном. Об одном из таких проектов, OpenSignal, где температурные данные собираются c датчиков нагрева батарей мобильных устройств, подробно писала «КТ».

6. Инженерная метеорология

Сравнительно новое направление на стыке инженерии и метеорологии обязано своим рождением развитием «зелёной» энергетике. И правда, если вы ставите ветряки, кто, как не метеорологи, знает, где лучше дует? Используя метеорологические данные, можно рассчитать оптимально место для ветрогенераторных ферм — как, например, поступили в Новой Зеландии.

wind-farm-prospecting-picture-650-460

Инженерная метеорология может стать тем самым средством, которое сумеет уменьшить опасное влияние климата. В это понятие включается проектирование объектов с учётом метеорологических данных о силе ветров, количестве осадков и прочем.

7. Человеческий фактор

jackie_guerrido_univision_weather_girl_9FjizAr.sized

Человек был, есть и останется главным фактором климатических прогнозов. Скептики по поводу «больших данных» часто вспоминают эпизод 24 декабря 1999 года, когда на Париж обрушился циклон «Лотар», унёсший более 100 жизней и причинивший ущерб на 10 миллионов долларов. Ни одна из метеослужб Германии и Франции не смогла предсказать его. Из 50 прогнозов на этот день всего несколько обещали снег. Все обладали одинаковым набором данных, использовали одинаковое программное обеспечение и схожие компьютерные мощности, были связаны друг с другом — и всё равно разом проглядели один из сильнейших циклонов в Европе. «В чём тогда смыcл всех этих терафлопсов и терабайтов?» — спрашивали скептики. Ведь всё равно решение принимает смотрящий на климатическую карту метеоролог. И так будет происходить ещё долго, как бы ни была сложна техника.