Як складають прогноз погоди, чому він буває не точний і як впливає зміна клімату на прогнозування – інтерв’ю з метеорологинею

Прогноз погоди – це те, що допомагає спланувати наші вихідні, свята і навіть звичайні будні дні. Саме завдяки прогнозу ми вирішуємо, що вдягнути й куди піти гуляти з сім’єю: у парк чи в торговий центр. А ще багато чого залежить від погоди у військовій справі. 

19 листопада в Україні відзначають День працівників гідрометеорологічної служби. Ми вирішили поспілкуватись з завідувачкою відділу прикладної метрології та кліматології Українського гідрометеорологічного інституту ДСНС України та НАН України Вірою Балабух та дізнались, як складають прогнози погоди та чому вони бувають не завжди точні.

– Як складають прогноз погоди на найближчі дні, тиждень?

– Щоб розуміти що відбуватиметься з погодою найближчими днями, потрібно знати, у якому стані атмосфера знаходиться цієї миті і які зміни у ній відбувались протягом останніх декількох днів.

Для цього кожні 3 години проводять спостереження за погодою майже 10 000 наземних метеостанцій, двічі на добу проводять радіозондування верхніх шарів атмосфери близько 1000 радіозондів.

За погодою спостерігають супутники, передають інформацію про атмосферу та погоду літаки й кораблі.

Ця інформація надходить до  світових центрів даних, де її аналізують, будують карти погоди та баричної топографії, які передаються до національних прогностичних центрів, зокрема й до Українського гідрометцентру. Там ця інформація є основною для аналізу погоди. Вона дозволяє оцінити синоптичну ситуацію, визначити основні синоптичні об’єкти, які впливають на погоду в Україні, їхні траєкторії переміщення та еволюцію, а також як змінюється погода на території країни.

Результати обчислень чисельних моделей погоди дозволяють визначити, якими будуть прогностичні значення основних характеристик атмосфери (тиску, температури повітря, вологості й вітру) протягом п’ятьох діб. Використання даних декількох моделей погоди різних прогностичних центрів, дозволяє розглянути всі можливі варіанти розвитку синоптичної ситуації й на основі отриманих даних спостережень, уточнити її для України.

А от прогноз явищ погоди здійснюється уже за допомогою різних фізико-статистичних методів, які враховують особливості їхнього розвитку у різних регіонах країни.

Фото: Unsplash

– Певні сайти надають прогноз на два тижні — місяць вперед, як це відбувається?

– Сайти, які виставляють ці прогнози погоди, за винятком фахових, як правило, отримують їх із якоїсь однієї чисельної моделі погоди, яка є у вільному доступі. Переважно це глобальні моделі, які описують процеси на всій планеті.

Вони мають великий крок розрахунків і не враховують регіональні особливості, тому, як правило, мають значні похибки.

Регіональні чисельні моделі можуть більш детально враховувати кліматичні особливості регіонів та особливості атмосферних процесів. Проте детально роблять це розробники для своєї країни, залучаючи якомога більше інформації. Даних з України до них надходить мало. Це лише дані метеостанцій, що входять до міжнаціонального обміну, а їх лише 37 зі 187. Тому, як правило, ці розрахунки мають значні похибки й потребують уточнень.

Крім того, слід зазначити, що чисельні моделі зараз можуть проводити обчислення ймовірного стану атмосфери на досить тривалий період – і місяць, сезон, рік, а кліматичні моделі — навіть на десятиріччя. При цьому ці прогнози потрібно правильно використовувати.

На термін до 10 діб ми можемо орієнтуватись на ті значення метеоелементів, які дають моделі, наприклад, атмосферний тиск, температуру. Коли ми хочемо дізнатись про те якою буде наступний місяць, чи сезон, то уже повинні орієнтуватись не на самі ці значення, а на їхні відхилення від кліматичної норми. Тобто це вже буде інший прогноз. А загалом, чим менша завчасність прогнозу, тим він точніший.

Читати на тему

Чи можливий блекаут в Україні — ситуація з електропостачанням у регіонах

Виконавчий директор ДТЕК Дмитро Сахарук розповів, чи можливий блекаут в Україні та яка енергетична ситуація.

– За який час можна переглянути прогноз погоди, щоб побачити найбільш точний?

– Протягом останніх десятиріч завдяки розвитку системи спостережень і обробки даних, чисельного моделювання та ІТ метеорологам вдалось досягти значних успіхів у прогнозуванні погоди.

Наприклад, зараз прогноз тиску на три доби має таку ж справджуваність, як 20 років тому прогноз на добу. Справджуваність температури повітря на третю добу сягає понад 90%, зростає завчасність попереджень про стихійні явища.

Чим меншу завчасність має прогноз, тим більша його точність.

Тому прогнози на 1-2 доби мають найбільшу справджуваність. Далі вона зменшується й уже на 10-у добу наближається до кліматичних прогнозів. Тобто, це коли прогнозують на цю добу температуру повітря середню за багаторічний період. Крім того, різні характеристики і явища, які прогнозуються, мають різну справджуваність.

Так, атмосферний тиск прогнозується найкраще. Його справджуваність на одну-три доби сягає 95-98 відсотків і навіть на п’яту добу є досить високою. Справджуваність температури повітря трохи нижче, а от опади прогнозуються значно гірше.

Тому найкраще користуватись прогнозами явищ погоди на одну-три доби, прогнозом температури, атмосферного тиску – до п’яти діб.

– Чому бувають неточні прогнози погоди?

– Попри суттєві досягнення в прогнозуванні, ми ніколи не зможемо мати стовідсоткової справджуваності прогнозів погоди.

Це зумовлено тим, що погода в певний момент часу залежить одночасно від дуже багатьох процесів різного масштабу, які взаємодіють між собою. І ми наразі маємо дуже мало інформації як про ці процеси, так і про поточний стан атмосфери.

Прогноз погоди потребує значної кількості інформації про стан атмосфери. Так, для прогнозу погоди для Києва на три доби потрібно мати інформацію про погоду від Гренландії до Уральських гір і від тропіків до Північного полюса.

Прогноз на тиждень потребує уже інформації про погоду на всій земній кулі. Довготермінові прогнози на місяць і сезон потребують інформації не лише про стан атмосфери на планеті, а й про стан океанів, які в цих прогнозах відіграють вирішальну роль. 

Якщо дуже детально описувати атмосферні процеси й робити розрахунки з кроком 5-10 км, то доведеться прогноз на добу рахувати кілька діб, а нам такі розрахунки потрібні за декілька годин.

Тому доводиться чимось жертвувати: не враховувати якісь процеси, збільшувати крок сітки, як по горизонталі, так і по вертикалі. Все це приводить до накопичення похибок. І чим на довший термін робиться прогноз, тим менша його точність.

Фото: Unsplash

– З якими викликами стикаються працівники гідрометеорологічної служби?

– Це насамперед обмежена інформація про стан атмосфери на висотах, яка потребує розширення мережі аерологічних і радіолокаційних спостережень.

Важливим викликом є кадрове забезпечення, як мережі спостережень, так і прогностичних підрозділів.

– Як впливає зміна клімату на роботу з прогнозування?

– Зміна клімату зумовила збільшення кількості та інтенсивності конвективних явищ погоди, таких як грози, град, шквал, зливи. Ці явища, як правило, дуже локальні, спостерігаються на невеликій площі. Тому спрогнозувати їх стає все важче.

Для цього потрібна не лише інформація з наземної мережі спостережень, а й дані про стан атмосфери на висотах, яку отримують з радіолокаторів та радіозондів, що дозволяють відстежувати розвиток хмар.

Проте в Україні мережа аерологічних спостережень суттєва скоротилась, а наявна мережа радіолокаційних спостережень не покриває всю територію України. За таких умов дуже важко не лише спрогнозувати такі явища, а й спостерігати за ними.

Тому ефективні прогнози й попередження про такі явища погоди, особливо в умовах зміни клімату, потребують модернізації й переоснащення мережі спостережень.

– Які нові технології та методи з’явилися у гідрометеорологів за останні роки, про які було б цікаво знати українцям?

– Протягом останніх років в Україні успішно розвивається система грозопеленгації та грозового оповіщення, створена УкрГМІ спільно з Українським гідрометцентром та компанією Earth Networks (США).

Вона дозволяє у режимі реального часу  отримувати інформацію стосовно перебігу таких небезпечних метеорологічних явищ як грози, град, шквал, зливи, аналізувати та прогнозувати їх розвиток та поширення з точністю до 200 метрів по всій території України.

Впроваджена у роботу прогностичних підрозділів нова методика прогнозування пожежної небезпеки за умов погоди, дозволила удосконалити систему моніторингу і прогнозування пожежної небезпеки в Україні, прогнозування лісових пожеж.

Завдяки цій методиці вдається виявляти пожежі на більш ранній стадії, попереджати про пожежні небезпеки в лісах України, раціонально використовувати матеріальні й людські ресурси для виявлення та ліквідації лісових пожеж.

Використання цифрової супутникової інформації також дозволяє більш успішно моніторити за станом атмосфери та покращувати прогнози погоди

– Яку зиму очікувати українцям цього року?

– Як свідчить аналіз тенденцій зміни клімату, зима 2022-2023 в Україні буде теплою. Середня за сезон температура повітря може бути на два градуси вищою, ніж у 1991-2020 роках.

Ймовірність аномально високої температури взимку значно вища ніж аномально холодної.

Проте на фоні досить високої температури повітря, що очікується, можливі затоки арктичного повітря, які будуть ймовірно короткочасними. Один з таких затоків ми спостерігатимемо уже протягом наступних декількох днів.

Якщо негода застала тебе вдома і зруйнувала усі плани, радимо прочитати наш матеріал, як приготувати справжній карпатський боргач.