Погода. Элементы и явления погоды. Прогноз погоды.

В атмосфере происходят многообразные физические процессы, непрерывно изменяющие ее состояние. Физическое состояние атмосферы у земной поверхности и в нижних 30—40 км в данный момент времени называется погодой. Погода характеризуется метеорологическими величинами (температура, давление, влажность воздуха, ветер, облачность, атмосферные осадки) натмосферными явлениями (гроза, туман, пыльная буря, метель и др.). Изменения..погоды у земной поверхности оказывают влияние на очень многие области хозяйственной деятельности человека и особенно на сельское хозяйство. Погода в более высоких слоях влияет на работу авиации. Атмосферные процессы на разных высотах связаны между собой, поэтому для понимания причин изменения погоды у земной поверхности необходимо изучать всю толщу атмосферы, по крайней мере до 30—40 км.

Методы прогноза погоды различны для разной заблаговре-менности. Прогнозы погоды на I—3 сут называются краткосрочными, на 4—10 сут— среднесрочными и на месяц и сезон — долгосрочными.

42.1. Задача составления краткосрочных и среднесрочных прогнозов погоды распадается на два этапа: прогноз синоптического положения и прогноз собственно погоды.

Прогноз синоптического положения выполняется путем численного интегрирования по времени уравнений динамики и термодинамики атмосферы. В качестве начальных данных используются фактические значения метеорологических величин, полученные из наземных и высотных наблюдений за сроки, исходные для начала интегрирования, т.е. 03 и 15 ч московского времени. Численное интегрирование уравнений гидротермодинамики атмосферы стало возможным благодаря появлению электронно-вычислительных машин. Интегрирование обычно ведется шагами по времени на регулярной сетке точек (например, 2,5X2,5° долготы) с использованием по вертикали до 15 уровней. В наиболее развитых численных моделях атмосферы, которые используются для интегрирования, учитываются самые важные физические факторы: горизонтальный турбулентный обмен, географическое распре деление альбедо, шероховатость поверхности, влагосодержание почвы, распределение снега, льда, а также орография. В результате интегрирования рассчитываются будущие поля давления, температуры и ветра у поверхности земли, а также будущий рельеф главных изобарических поверхностей на 24, 36, 48, 72, 96 и!20 ч вперед и температура на этих поверхностях. Использование численного метода прогноза синоптического положения возможно только при полной автоматизации всего процесса вычисления прогностических полей давления и других величин, т.е. с использованием ЭВМ в службе погоды

42.3. Прогнозы на средние сроки (4—10 дней) опираются натекущую информацию о развитии синоптических процессовв течение всего сезона, исходный для начала интегрирования. Однако в среднесрочных прогнозах уже нет возможности прогнозировать изменения погоды по дням, так как невозможно проследить за изменением свойств воздушных масс на протяжении всего прогнозируемого

периода. Поэтому прогнозируются средняя температура (либо аномалия температуры) и среднее количество осадков на предстоящие 10 дней, а также величины максимальной и минимальной температуры в течение будущих 5—7 сут. Для составления таких прогнозов используются статистические методы,

в которых характеристики прогнозируемых гидродинамическим методом барических и температурных полей используются как предикторы (предсказатели), а прогнозируемые элементы рассчитываются с помощью уравнений множественной регрессии. Уравнения множественной регрессии получают по архивным

данным о характеристиках барических и температурных полей и соответствующей сред недекад ной или максимальной и мини мальной температуры за 5—7 сут. Как видим, применение этого метода среднесрочного прогноза связано с обработкой большого объема числовой информации и громоздкими статистическими

расчетами. Поэтому его использование возможно только при наличии достаточно производительных ЭВМ.

42.4. Долгосрочным прогнозом в нашей стране принято считать прогноз на месяц и сезон вперед. Прежде всего нужно определить, какой смысл вкладывается в термин «долгосрочный прогноз погоды». Очевидно, что он определяется предсказуемо стью тех или иных явлений погоды. В настоящее время установлено, что предсказуемость характера погоды в какой-то день в данном месте не превышает двух недель. Иными словами, как бы ни совершенствовались методы прогноза погоды, принципиально

невозможно за пределами двух недель предсказать конкретное явление погоды, например, будет ли в таком-то месте дождь такого-то числа. Это связано, во-первых, с тем, что мы никогда не знаем точно начальное состояние атмосферы и, во-вторых, что при интегрировании уравнений динамики и термодинамики атмосферы

мы допускаем определенные ошибки при их численном решении, при приближенном описании физических процессов, происходящих в атмосфере, ее взаимодействии с подстилающей поверхностью и космосом. Таким образом, нет надежды получить метод прогноза, который бы позволил предвычислить погоду по дням на

предстоящий месяц или сезон и тем более на большие сроки.