70 лет назад в Московском государственном университете была создана кафедра метеорологии. В интервью ТАСС самый известный выпускник кафедры, директор Гидрометцентра России Роман Вильфанд рассказал, почему погоду нельзя прогнозировать больше чем на две недели, как меняется климат на Земле и какую победу сотрудники Гидрометцентра одержали во время сочинской Олимпиады.
- Кто в России отвечает за погоду?
- Росгидромет. А в Росгидромете главная подведомственная организация - это Гидрометцентр России. Кроме того, существуют еще региональные центры: Западно-Сибирский гидрометцентр, гидрометцентр Центрально-Черноземной области и так далее.
По всей территории России ведутся наблюдения, они стекаются по ведомственным каналам связи сюда, в Главный вычислительный центр Гидрометцентра России. Затем выпускается прогноз погоды. Он является фоновым прогнозом погоды по всей территории России, то есть базой для уточнения и корректировки. Этим занимаются уже региональные центры.
- Но по Москве фоновый прогноз уточняете вы?
- Прогноз на первые двое суток мы передаем нашему центральному управлению, Московскому гидрометеобюро. Они проверяют информацию, корректируют прогноз, доводят его до властных структур и крупных хозяйствующих субъектов.
Все, что касается прогнозов от третьих суток, это уже наша епархия. Тут нужны особые знания, научная база, которой нет в территориальных подразделениях.
- Вы обмениваетесь информацией с ведомственными метеобюро, метеостанциями Росавтодора, с железнодорожниками?
- Это очень актуальный вопрос. Результаты, которые нам определены в государственном задании, за которые мы получаем государственные субсидии, мы поставляем министерствам, ведомствам, в том числе в Минтранс, железнодорожные структуры и так далее. Другое дело, что очень важно получать и использовать информацию, которая существует у соседей. И это на самом деле проблема.
- Не дают?
- У всех свои цели и задачи. Сейчас, например, очень много дорожных станций. Я подсчитал, что даже несколько сотен. Очень важно получить от них информацию хотя бы на 35%. У многих ведомств есть свои наблюдения. Но получить их сложно.
- В правительство не пробовали жаловаться?
- Жаловаться на кого-то нет никакого смысла. Понемножку договариваемся.
- У самого Гидрометцентра сколько метеорологических станций?
- Около 1,7 тысячи. Но это на самом деле совсем немного.
- А сколько нужно?
- Чем больше, тем лучше. Это вопрос очень непростой. В европейских странах плотность станций в разы больше.
- И это влияет на точность прогноза?
- Естественно.
- Сколько нужно денег, чтобы открыть новые станции?
- Понимаете, открыть-то можно. А дальше? Как их обслуживать? Представьте себе: Якутия, Среднесибирское плоскогорье, Красноярский край. Огромная территория. Это не Франция, Польша или Германия, где очень легко можно установить достаточное количество автоматических станций, задействовать мобильные группы, которые ремонтируют при необходимости эти станции.
- Хорошо, а например, в Московской области есть планы по расширению числа станций?
- Есть и очень существенные. Думаю, что к лету количество станций в Московской области будет увеличено в два раза. Их будет 35-38.
Но для того чтобы улучшить качество прогноза погоды, нужны данные не только с поверхности Земли, но и о структуре атмосферы и стратосферы. Эту информацию мы получаем с помощью спутников и радаров.
Сейчас по планам Росгидромета идет установка более 130 современных радаров с доплеровским оборудованием. Такой радар сканирует атмосферу в радиусе до 200 км и позволяет получать информацию, которую можно использовать, в частности, для предупреждения опасных природных явлений.
- Эти радары производятся в России?
- Да, в России, на предприятиях концерна "Алмаз-Антей". Это по настоящему современные наблюдательные инструментарии, которые превосходят по ряду показателей зарубежные аналоги. Это нечасто встречающийся случай, когда наши приборы более совершенны, чем зарубежные.
- Информация о метеонаблюдениях со спутников, радаров, наземных станций стекается в Гидрометцентр. Дальше что происходит?
- Если говорить упрощенно, существует разработанная физико-математическая модель, в которую эти данные загружаются и обсчитываются. В Гидрометцентре есть несколько суперкомпьютеров с суммарной производительностью (быстродействием) более 60 терафлопс, на которых рассчитывается прогноз. Компьютеры американские - микроэлементная база у нас в стране не очень развита, к сожалению.
- Проблем с технической поддержкой, с комплектующими из-за санкций нет?
- Пока нет, слава богу. Санкции в метеорологии чрезвычайно опасны. Не нужно доказывать, что частица воздуха не знает, где границы между странами. Если ее здесь зафиксировать и измерить свойства, можно рассчитать, что она будет через какое-то время там-то. Температура такая-то. Скорость ветра такая-то. А если этой информации не иметь, то, скажем, в Соединенных Штатах ухудшится качество прогнозов. Поэтому и существует конвенция Всемирной метеорологической организации. Она обусловливает безусловную, беспрекословную передачу наблюдений независимо от того, какая политическая погода стоит на дворе.
Вот перед вами висит портрет Виктора Антоновича Бугаева. Он и американский профессор Векслер 50 лет назад разработали идеологию всемирной службы погоды, которая состоит из разных компонентов: наблюдательная сеть, система передачи и обработки данных. Всего было создано три всемирных метеорологических центра в Москве, Вашингтоне и Мельбурне. Наша задача выпускать глобальные прогнозы и передавать их по каналам связи. То же самое делают и американцы, и австралийцы.
''Мы понятия не имели что нужно делать в Сочи
- Как формируется бюджет Гидрометцентра? Это только государственные субсидии?
- Гидрометцентр - федеральное государственное бюджетное учреждение. Мы работаем таким образом: государство в лице Росгидромета дает нам задание и государственную субсидию. То, как используется госсубсидия - нужно ли привлекать большое количество людей-соисполнителей или вложить в приобретение технологий, - отдается на усмотрение учреждения.
Плюс к этому наш юридический статус разрешает заключать договорные отношения в рамках уставной деятельности. Мы можем выполнять научно-исследовательские работы в области гидрометеорологии, заниматься разработками специализированных прогнозов, оказывать информационные услуги. Общий бюджет Гидрометцентра сейчас на две трети состоит из государственной субсидии, на одну треть - из научных грантов и хоздоговорных средств.
- Заказ на метеорологическое обслуживание Олимпиады в Сочи - из этой серии?
- Это был не заказ, это было государственное задание! Это та работа, которой мы очень гордимся, но за которую больших денег получить нельзя. Это был настоящий вызов. Мы, признаться, понятия не имели, что нужно делать, чтобы точно прогнозировать погоду в горах.
- То есть вам нужно было построить с нуля систему прогнозирования?
- Абсолютно верно. Представьте: 2010 год, я приехал в Сочи на строящиеся олимпийские объекты, стою рядом со скоростным спуском. Середина февраля, солнышко припекает. А буквально в 5 км - биатлонная трасса, там туман клубится. Почему, в чем причина? Наблюдения же не ведутся…Так вот, за четыре года нам удалось создать густую сеть метеонаблюдений, набрать статистику и, главное, промоделировать атмосферные процессы в таких сложных географических условиях.
Вы представляете, что такое горная метеорология? С фёновыми явлениями /фён - ветер, дующий с гор в долины - ред./, горно-долинной циркуляцией, со стоковыми ветрами.
Возьмем такую типичную для горных районов ситуацию: насыщенный влагой воздух перемещается вдоль склона горы вверх. Согласно физическим законам, на каждые 100 м подъема температура этой воздушной массы уменьшается на 0,6 градуса. Затем на каком-то уровне подъема проходит конденсация влаги и на горном склоне выпадают осадки. Дальше уже сухой воздух переваливает через горный склон и при спуске на каждые 100 м нагревается, но уже не на 0,6 градуса, а на 1 градус. Таким образом, за счет этого одна и та же масса воздуха без какого-либо притока тепла при перетекании с одного склона на другой может нагреться на 10, а иногда на 15 градусов. И в результате на двух склонах одного горного массива мы имеем совершенно разную температуру и природные явления.
Поэтому нам это все нужно было промоделировать, описать генеральные направления воздушных масс в этом районе и как они трансформируются в совершенно конкретных горных долинах. Математические и гидродинамические модели нам пришлось постоянно адаптировать, включать в них микрофизику атмосферных процессов, взаимодействие различных воздушных масс в приземном слое воздуха, перенос солнечной радиации и многое другое.
- Так от вас что требовалось? Как была сформулирована конечная задача?
- Давать прогноз на ближайшие дни. И самое главное тут - детали. Вот в этом пункте с утра будет такая-то погода, в этом пункте в 5 км - совершенно другая. Закрывает облачность биатлонную трассу и будет всего 3-5 часов, когда облачность поднимется, а потом опять опустится. Это было важнейшим элементом для принятия решения, когда проводить соревнования.
- Какой следующий вызов? Чемпионат мира по футболу?
- Я думаю, что это несопоставимая задача, конечно же. Олимпиада намного более сложна. Футбольный чемпионат будет проходить в городах, где существуют метеорологические наблюдения, существуют синоптики, имеющие уже опыт прогнозирования.
Конечно же, мы будем совершенствовать систему прогноза, но все-таки это несопоставимая по уровню сложности задача.
''Даже теоретически прогнозировать погоду по дням можно не больше чем на две недели
- Дилетантский вопрос: чем синоптики от метеорологов отличаются?
- Чем отличается врач от терапевта? Примерно тем же. Есть общая специальность - медик, врач. Метеорология - это общее название. Метеорология включает в себя и динамическую метеорологию, и аэрологию, и экономическую метеорологию, и синоптическую метеорологию и другие дисциплины.
Кстати, вы знаете, откуда этот термин - синоптическая метеорология? В свое время британский адмирал Фицрой и известный французский астроном и метеоролог Леверье предложили проводить метеорологические наблюдения в один и тот же момент времени. Эти данные наносились на карту, которую назвали синоптической - от слова "синопсис", то есть "обозреваю одновременно". Одновременно в нашем случае - ключевая характеристика.
 | - К синоптикам и их прогнозам раньше, по крайне мере, в советские времена, относились скептически. Сейчас точность прогнозов выросла? - Могу сказать, что сейчас точность прогноза, которая достигается на третьи сутки, такая же, как 25 лет тому назад на первые сутки. Прогнозирование погоды - это сложнейшая задача, прежде всего физики и вычислительной математики. Нужно решать сложную замкнутую систему дифференциальных уравнений. Решить такую систему точно - невозможно, и современным метеорологам приходиться искать приближенные решения. А вот приближенное решение требует вычислительной мощи, по-настоящему суперкомпьютерной мощи. Наши предшественники, замечательные ученые, создали фундаментальную прогностическую метеорологию, а реализовать ее на практике не могли. Прежде всего, из-за сложности и объемов необходимых вычислений. Ведь, например, так называемый шаг интегрирования, то есть условное расстояние между двумя точками на поверхности Земли, для которых раньше считался прогноз, был минимум 300 км. То есть в принципе можно было проглядеть молодой циклон, просто его не увидеть. Сейчас, конечно, и по скорости вычислений, и по пространственному охвату современная наука продвинулась значительно. Сейчас мы можем выпускать прогноз и делать расчеты с шагом 2,2 км, а во время сочинской Олимпиады - до 1 км. Это очень ресурсоемкая с точки зрения вычислений задача, решение которой стало возможно только с появлением мощных компьютеров. Это первый существенный фактор, повлиявший на точность прогнозов. Второе - это значительное улучшение информационной базы. Появилось гораздо больше автоматических метеостанций, значительно возросло качество и объем информации. Активно используются данные с метеорологических спутников. Кроме того, мы обмениваемся информацией и знаниями с нашими коллегами в рамках международного сотрудничества. Например, сейчас активно развивается кооперация в рамках международного консорциума по мезомасштабному моделированию атмосферных процессов, который называется COSMO (Cоnsortium for Small-scale Modeling). Задачи прогноза погоды настолько сложны, что мы можем их разделить: специалисты стран - членов консорциума решают разные задачи, а дальше это все объединяется. То есть в одной стране не хватает потенциала, физически не хватает такого мощного интеллекта, который позволял бы решать такие сложные задачи. Вот международная кооперация дает такие возможности. |
- На сколько дней можно сделать точный прогноз погоды?
- Теоретически прогнозировать погоду по дням в деталях можно на две недели, а практически, на современном уровне развития науки, - на 5-7 дней. Я могу, конечно, повторить любимые мантры метеорологов: атмосфера - это хаотическая система с хорошо выраженной диссипацией и т. п.
На самом деле прогноз погоды, как я уже говорил, - это решение системы дифференциальных уравнений. Точность результата, то есть точность решения этих уравнений, зависит от начальных данных. Так вот, согласно современному пониманию фундаментальных законов природы, теоретическая минимальная ошибка начальных данных ведет к тому, что через две недели решение задачи перестает зависеть от этих самых начальных данных.
Другими словами, как бы мы ни старалась, спрогнозировать ситуацию более чем на две недели вперед уже невозможно. Увы! И это такая непростая философская ситуация, которую впервые осознали именно метеорологи: сколько ни развивай науку, две недели - это порог, и за этим порогом невозможно по дням прогнозировать.
- Как же вы тогда в октябре прогнозируете аномально холодную зиму?
- Есть такое понятие как вторая предсказуемость, когда объектом прогноза является не детальное описание какого-то процесса или точное значение какой-то характеристики - температуры, давления, влажности и т. п., - а некая усредненная характеристика. Чаще всего усреднение производится по времени и по пространству. Скажем, "средняя температура января на европейской территории России".Так вот, на эту зиму мы прогнозируем, что температурный фон будет близок к средним многолетним значениям. Важный момент: под средними многолетними значениями Всемирная метеорологическая организация рекомендует использовать 30-летний период - с 1961-го по 1990 год. Хочу напомнить, что раньше зимы были существенно более холодными, чем в последующую четверть века. Поэтому наш прогноз надо интерпретировать так, что зима будет, скорее всего, не такой, к которой мы привыкли за последние несколько лет.
Но еще более значимым является указание на то, что в этом году над Северным полюсом будет часто устанавливаться не привычное для этого времени года циклоническое образование, то есть область низкого давления, а антициклоническое - то есть область высокого давления. И при этих антициклонах перенос воздушных масс на европейскую часть России будет идти с Белого и Баренцева морей, с Новой Земли, с Карского моря и даже с моря Лаптевых. И это будут периоды с очень холодной погодой. Но за потоками холодного воздуха будут следовать выносы тепла с юго-запада - со Средиземного моря, которые у нас будут проявляться существенными оттепелями. Вот это наше общее представление о нынешней зиме: с частыми похолоданиями, но и с частыми потеплениями. А в целом мы говорим: январь ожидается близким к многолетним значениям, чуть ниже.
Кстати говоря, интенсивность аномалий, то есть отклонений от нормы, прогнозировать невозможно: выше или ниже нормы, мы сказать можем, а на сколько - на один градус, на три градуса, - это за пределами возможности современной науки.
Через 100 лет средняя температура будет на полтора-два градуса выше
- С погодой разобрались, давайте теперь про климат. Глобальное потепление существует или это миф?
- Безусловно, существует. За последние 150 лет температура в среднем по миру повысилась примерно на 0,8 градуса. При этом глобальное потепление имеет и пространственные, и временные особенности. Оно наиболее выражено, в силу ряда причин, именно в умеренных и высоких широтах Евразии и Северной Америки. Именно в умеренных и высоких широтах зимы за последние 40 лет потеплели более чем на 1,5-2 градуса.
- А причина? Жизнедеятельность человека?
- Да, тут я могу совершенно определенно говорить. Есть разные факторы, например природные циклы, астрономические факторы, даже влияние солнечной активности, но антропогенный фактор самый весомый. В результате производственной деятельности человека в атмосфере существенно увеличивается концентрация парниковых газов. Коротковолновая солнечная радиация беспрепятственно проходит через эти парниковые газы, но, отражаясь от земной поверхности, она уже не может их преодолеть. И мы оказываемся как будто в парнике.
- Продвинулись ли ученые в изучении причин такого загадочного явления, как Эль-Ниньо? Считается, что именно с ним связана цикличность в изменении климата…
- Впервые на это явление обратили внимание перуанские рыбаки. Они заметили, что вода в Тихом океане у побережья Перу периодически теплеет и рыба на некоторое время уходит из промысловых районов. И это явление чаще всего почему-то наблюдалось перед Рождеством. Отсюда и название: "Эль-Ниньо" по-испански означает "рождественский младенец", "мальчик".
С точки зрения статистики наблюдений, удается предсказывать периоды потепления воды с вероятностью, превышающей 70%. Но наиболее значимым для метеорологов является факт, когда наблюдается апвеллинг - подъем к поверхности глубинных океанических вод. Так вот, когда в этом районе Тихого океана наблюдается апвеллинг, постепенно начинаются глобальные изменения в циркуляции атмосферы во многих районах земного шара: перенос воздушных масс меняется с западного полушария на восточное или же наоборот. И часто это приводит к катастрофическим явлениям - засухам или наводнениям.
Сейчас есть целый ряд гипотез по поводу возникновения Эль-Ниньо. Некоторые из них связаны с атмосферными процессами в полярной шапке, другие - с автоколебанием ячейки Хэдли (элемент циркуляции земной атмосферы, наблюдаемый в тропических широтах. - ТАСС), обусловленными динамикой температурного режима на экваторе. Также есть гипотеза, связанная с изменением скорости вращения Земли. Но, к сожалению, какой-либо одной общепризнанной теории нет. Эту задачу нам еще предстоит решить.
- Каким будет климат через 100 лет?
- Я думаю, что в среднем температура будет примерно на полтора-два градуса выше, чем сейчас. Это не мой прогноз, я просто очень внимательно слежу за оценками и расчетами, которые делают наши ученые и специалисты из других стран.
С одной стороны, при таком повышении температуры ничего критичного не произойдет. Но проблемы все-таки могут возникнуть. Например, сдвинется зона вечной мерзлоты. Мало кто вспоминает о том, что примерно две трети нашей страны находятся в зоне вечной мерзлоты. И динамика мерзлоты - это серьезнейший фактор. Ведь слово "вечная" предполагает, что на этом принципе строится вся инфраструктура - дома, предприятия, дороги. А оказывается, что мерзлота эта совсем и не вечная, и если начнется ее таяние, это может привести в будущем к самым неприятным последствиям.
Также в будущем увеличится продолжительность так называемых теплых волн, которые приводят к очень серьезным последствиям: увеличивается пожароопасность, возрастет частота и продолжительность засушливых периодов.
С другой стороны, более благоприятные будут условия для сельского хозяйства, прежде всего - на европейской территории России, потому что потепление способствует более продолжительному вегетационному периоду.
- В конце ноября кафедре метеорологии географического факультета МГУ, которую вы оканчивали, исполняется 70 лет. Метеорология - это был ваш сознательный выбор?
- Да, совершенно осознанный. У меня было несколько преференций, когда я учился в 10-11 классах. Я понимал, что мне очень интересно исследование природы. Это первое. И второе: меня привлекали точные естественные науки. Выбор из трех направлений - это метеорология, океанология и еще мне очень нравилась биофизика, тогда она только-только начала развиваться после долгих лет гонений и запретов. Ну и к тому времени я, как и многие в те годы, прочел знаменитую книгу Даниила Гранина "Иду на грозу" и после небольших колебаний выбрал метеорологию.
Беседовали Антон Нискин, Игорь Тросников
Фото Сергей Савостьянов//ТАСС
