Долгосрочные прогнозы погоды¶
Долгосрочный прогноз погоды — это научно обоснованное предположение о состоянии атмосферы на срок от нескольких недель до нескольких месяцев и более, основанное на статистических закономерностях и моделях общей циркуляции атмосферы. В отличие от краткосрочных прогнозов (до 3 суток) и среднесрочных (до 10–14 суток), долгосрочные прогнозы не описывают конкретную погоду в конкретный день, а оценивают вероятностные отклонения температуры и осадков от климатической нормы.
¶Физические основы
Атмосфера — хаотическая система, чувствительная к начальным условиям. Из-за этого детерминированный прогноз принципиально ограничен горизонтом примерно в две недели (так называемый предел предсказуемости). За этим рубежом на первый план выходят медленно меняющиеся факторы:
- температура поверхности океана и связанные с ней явления (Эль-Ниньо, Ла-Нинья);
- крупномасштабные атмосферные волны и струйные течения;
- состояние стратосферного полярного вихря;
- влажность и температура почвы, площадь снежного и ледяного покрова;
- квазидвухлетняя цикличность экваториального стратосферного ветра.
Долгосрочный прогноз опирается не на точное воспроизведение траектории воздушных масс, а на вероятностную оценку: с какой долей вероятности месяц или сезон окажется теплее, холоднее или близким к норме.
¶История развития
Первые попытки сезонных предсказаний предпринимались ещё в XIX веке на основе наблюдений за погодой прошлых лет. В 1920-х годах в СССР под руководством Бориса Мультановского развивалось направление долгосрочных прогнозов, основанное на анализе синоптических процессов и «естественных синоптических периодов». В 1930-е годы в Гидрометцентре СССР начали выпускать регулярные прогнозы на месяц и сезон.
Новый этап начался во второй половине XX века с появлением вычислительной техники и глобальных моделей циркуляции. С 1980–1990-х годов ведущие мировые центры — Европейский центр среднесрочных прогнозов (ECMWF), американские NOAA и NCEP, российский Гидрометцентр — перешли к ансамблевым расчётам, при которых модель запускается множество раз с немного различающимися начальными данными.
¶Методы
Современные долгосрочные прогнозы строятся несколькими способами.
| Метод | Суть | Горизонт |
|---|---|---|
| Статистический | Сопоставление текущих условий с архивом аналогов | Месяц — сезон |
| Гидродинамический | Расчёт глобальных моделей атмосферы и океана | Недели — сезон |
| Ансамблевый | Множество прогонов модели, оценка вероятностей | До нескольких месяцев |
| Синоптико-статистический | Анализ типовых процессов и их повторяемости | Месяц |
Наибольшую точность дают так называемые связанные модели «атмосфера — океан — суша», учитывающие взаимодействие всех компонентов климатической системы.
¶Точность и ограничения
Долгосрочные прогнозы принципиально вероятностны. Даже лучшие модели дают оправдываемость порядка 60–70 % для знака аномалии температуры на месяц вперёд и заметно ниже — для осадков. Для сезонных прогнозов точность ещё ниже и сильно зависит от региона: над океанами и в тропиках предсказуемость выше, над континентами умеренных широт — ниже.
Основные источники ошибок:
- неполнота данных наблюдений, особенно над океанами и в верхней атмосфере;
- несовершенство параметризаций (облачность, турбулентность, взаимодействие с почвой);
- внутренняя изменчивость атмосферы, не связанная с внешними факторами;
- ограниченность вычислительных ресурсов, заставляющая огрублять модели.
¶Применение
Долгосрочные прогнозы востребованы в отраслях, зависящих от погодных условий:
- сельское хозяйство — планирование посевной и уборочной, оценка рисков засухи и заморозков;
- энергетика — прогнозирование нагрузки на отопительные системы и выработки гидро- и ветроэлектростанций;
- транспорт — подготовка дорожной и авиационной инфраструктуры к зимнему периоду;
- водное хозяйство — управление водохранилищами и паводковыми рисками;
- страхование и торговля сырьём — оценка климатических рисков.
¶В России
В России долгосрочными прогнозами занимается Гидрометцентр России, а также региональные гидрометцентры и научные институты Росгидромета. Выпускаются прогнозы на месяц, на отопительный период, на вегетационный сезон и на год. Используются как собственные модели, так и данные международных центров. Отдельное направление — долгосрочные прогнозы для Арктики, где предсказуемость осложняется малым числом наблюдений и быстрыми изменениями климата.
¶Связь с изменением климата
Долгосрочный прогноз не тождествен климатическому прогнозу. Климат описывает статистику погоды за десятилетия, тогда как долгосрочный прогноз отвечает на вопрос о конкретном предстоящем сезоне. При этом фоновое потепление смещает саму «норму», относительно которой оцениваются аномалии, поэтому климатические тренды учитываются при построении долгосрочных прогнозов.
¶Критика и проблемы
Долгосрочные прогнозы нередко подвергаются критике за низкую оправдываемость и трудность проверки. Часть претензий связана с тем, что вероятностные формулировки («температура выше нормы с вероятностью 65 %») воспринимаются публикой как уклончивые. Кроме того, различия между прогнозами разных центров на один и тот же период иногда значительны, что затрудняет практическое использование.
Источники: Гидрометцентр России, Росгидромет, Всемирная метеорологическая организация, Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды, научные публикации по динамической метеорологии.