Уміння прогнозувати погоду

ВІД НАШОГО КОРЕСПОНДЕНТА У ВЕЛИКОБРИТАНІЇ

ЦЕ БУЛО 15 ЖОВТНЯ 1987 РОКУ. ПЕВНА ЖІНКА ЗАТЕЛЕФОНУВАЛА НА ОДНУ З ТЕЛЕСТАНЦІЙ ВЕЛИКОБРИТАНІЇ І СКАЗАЛА, ЩО ХОДЯТЬ ЧУТКИ, НАЧЕ НАБЛИЖАЄТЬСЯ БУРЯ. СИНОПТИК ЗАПЕВНИВ ГЛЯДАЧІВ: «НЕ ХВИЛЮЙТЕСЬ. ЦЕ НЕПРАВДА». ОДНАК ТІЄЇ НОЧІ ЧЕРЕЗ ПІВДЕННУ АНГЛІЮ ПРОНЕСЛАСЬ БУРЯ, ПІД ЧАС КОТРОЇ ЗАГИНУЛО 19 ОСІБ І ЯКА ЗНИЩИЛА 15 МІЛЬЙОНІВ ДЕРЕВ ТА ЗАПОДІЯЛА ЗБИТКІВ НА СУМУ 1,4 МІЛЬЯРДА ДОЛАРІВ.

ЩОРАНКУ безліч людей вмикають радіо або телевізор, аби довідатись прогноз погоди. Небо захмарилося. Падатиме дощ? Світить сонце. Чи так буде цілий день? Якщо підніметься температура, чи слід чекати танення снігу й льоду? Послухавши прогноз, ми вирішуємо, що вдягнути й чи прихопити парасолю.

Проте інколи прогноз погоди буває досить-таки хибним. Хоча останніми роками такі передбачення стали набагато точніші, вони є складним, однак захопливим науково обґрунтованим процесом. Що являє собою прогнозування погоди і наскільки воно достовірне? Аби відповісти на такі запитання, розгляньмо спершу, як розвивалась ця галузь науки.

Як визначали погоду

У біблійні часи погоду передбачали, переважно спостерігаючи за певними явищами неозброєним оком (Матвія 16:2, 3). Нині ж метеорологи послуговуються багатьма складними спеціальними приладами для вимірювання атмосферного тиску, температури, вологості, напряму й сили вітру.

У 1643 році італійський фізик Еванджеліста Торрічеллі винайшов барометр — простий пристрій для вимірювання атмосферного тиску. Трохи згодом зауважили, що при зміні погоди тиск піднімається або падає, а значне його зниження часто є передвісником бурі. Гігрометр — покажчик вологості повітря — створили 1664 року. А в 1714 році завдяки німецькому фізикові Данієлю Фаренгейту з’явився ртутний термометр, отож тепер можна було зареєструвати точну температуру.

Близько 1765 року французький вчений Антуан-Лоран Лавуазьє запропонував щодня вимірювати атмосферний тиск, вологість і визначати швидкість та напрям вітру. Він стверджував: «Маючи ці дані майже завжди можна буде порівняно безпомилково передбачити погоду на один чи два дні». На жаль, виявилося, що все не так просто.

Спостереження за погодою

У 1854 році біля кримського порту Балаклава під час сильного шторму затонув французький військовий корабель і 38 торговельних суден. Французькі урядовці попросили Урбена Жана Жозефа Левер’є, директора Паризької астрономічної обсерваторії, детально дослідити причини аварії. Переглянувши метеорологічні дані, він визначив, що шторм зародився за два дні до лиха і пронісся з північного заходу Європи  на південний схід. Якби вдалось простежити напрям, в котрому рухатиметься шторм, кораблі можна було б попередити завчасу. Тому у Франції заснували державну службу попередження про шторми. Так виникла сучасна метеорологія.

Однак вченим потрібно було швидко отримувати дані про погодні умови в інших місцевостях. Саме це уможливив електромагнітний телеграфний апарат, винайдений незадовго до того Самюелем Морзе. Завдяки цьому 1863 року в Паризькій обсерваторії створили перші синоптичні карти сучасного зразка. З 1872-го це ж почали робити і в Метеорологічному управлінні Великобританії.

Чим більше даних отримували вчені, тим глибше переконувалися, що на погоду впливає дуже багато чинників. Було винайдено нові картографічні прилади, і карти ставали детальнішими. Наприклад, на них з’явилися ізобари — лінії, які з’єднують місця з однаковим атмосферним тиском, та ізотерми, котрі сполучають точки з однаковими температурами. На синоптичних картах теж ставлять умовні позначки, що показують напрям та силу вітру, а спеціальними лініями помічають зіткнення теплих і холодних повітряних мас.

Також було розроблено складне обладнання. Сьогодні по цілому світі сотні метеорологічних станцій запускають повітряні кулі з радіозондами — приладами, котрі вимірюють стан атмосфери й передають цю інформацію по радіо на землю. Теж застосовують радари. Завдяки тому що краплини води та кристалики льоду, які є в хмарах, відбивають радіохвилі, метеорологи можуть визначити напрям бурі.

Крок уперед щодо точності спостережень за погодою зробили 1960 року, коли в небо запустили перший у світі метеорологічний супутник «Тирос І», споряджений телекамерою. Тепер такі супутники обертаються довкола Землі від полюса до полюса. Використовують теж геостаціонарні супутники, що ніби зависають над однією точкою поверхні землі, безперервно спостерігаючи за тою ділянкою, котру охоплюють «очі» їхніх приладів. З обидвох видів супутників надходить інформація про погодні умови в різних місцевостях.

Прогнозування погоди

Хоч точно описати погоду в даний момент відносно легко, однак передбачити, якою вона буде через годину, день, тиждень — це зовсім інше. Невдовзі після І Світової війни британський метеоролог Люїс Річардсон дійшов висновку: оскільки в атмосфері всі явища підпорядковані законам фізики, погоду можна передбачити за допомогою математичних підрахунків. Але формули були такі складні, а обчислення займали стільки часу, що атмосферні фронти щезали перед  тим, як синоптики закінчували обрахунки. Крім того, Річардсон використовував зведення погоди, котрі складали через кожних шість годин. Французький метеоролог Рене Шабу зазначив: «Навіть для посереднього прогнозу необхідно фіксувати дані не рідше ніж щопівгодини».

Проте з появою комп’ютерів довгі розрахунки почали проводити швидко. Метеорологи, застосувавши методи обчислення Річардсона, створили складну числову модель — ряд математичних рівнянь, які охоплюють всі відомі фізичні закони, що керують погодою.

Щоб застосовувати ці рівняння, синоптики умовно поділили поверхню землі, створивши сітку координат. Нині Метеорологічна служба Великобританії, роблячи всесвітні прогнози погоди, використовує сітку координат, умовні лінії якої пролягають на відстані приблизно 80 кілометрів одна від одної. Частина атмосфери над кожним квадратом сітки називається коробкою, а показники напряму й сили вітру, атмосферного тиску, температури та вологості повітря вимірюють на 20 різних рівнях висоти. Комп’ютер опрацьовує дані, що надходять зі спостережних станцій по цілій планеті,— всього їх є понад 3500,— а тоді складає всесвітній прогноз погоди на найближчі 15 хвилин. Потім він швидко вираховує, яка буде погода у наступні 15 хвилин. Повторюючи це багато разів, комп’ютер лише за чверть години може передбачити погоду в усіх куточках Землі на шість днів наперед.

Щоб зробити детальніший і точніший місцевий прогноз погоди, Метеорологічна служба Великобританії використовує дещо іншу модель (Limited Area Model), котра охоплює північну частину Атлантичного океану та Європу. Згідно з тією моделлю, точки координат є на віддалі приблизно 50 кілометрів одна від одної. Теж існує модель, розрахована лише на Британські острови та довколишні моря, за якою цю територію поділено на 262 384 координати, розміщені за 15 кілометрів одна від одної, а показники вимірюють на 31 різному рівні висоти!

Роль синоптика

Однак передбачення погоди — не лише суха наука. В «Уорлд бук енсайклопідії» сказано: «Формули, якими оперують комп’ютери, лише приблизно описують атмосферні процеси». До того ж при підготовці точного прогнозу для великої території не враховується те, що конкретна територія має свої особливості, і вони впливають на погодні умови. Отож, прогнозування — це свого роду мистецтво. Саме тут головна роль належить синоптику. Він, послуговуючись досвідом і відчуттям, визначає, який прогноз скласти на основі отриманих даних. Завдяки цьому фахівець може точніше передбачити погоду.

Наприклад, коли над Європою рухається потік повітря, охолодженого Північним морем, часто утворюється тонка запона хмар. Чи наступного дня через це в континентальній Європі падатиме дощ, чи ті хмари просто випаруються під теплим сонцем, залежить від температури, яка може різнитися всього на кілька десятих градуса. Метеоролог, володіючи потрібною інформацією та знаючи, як відбувалися такі явища в минулому, може зробити достовірне передбачення. Поєднання умінь і наукових знань просто необхідне для того, щоб точно прогнозувати погоду.

Наскільки точні?

На даний час працівники Метеорологічної служби Великобританії гарантують 86-відсоткову точність своїх прогнозів погоди на найближчу добу. Європейський метеоцентр (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) визначає погоду на 5 днів наперед з точністю до 80 процентів; ці передбачення надійніші від дводенних прогнозів на початку 1970-х. Такий поступ вражає, але все ж до досконалості ще далеко. Чому настільки важко зробити надійніший прогноз?

Причина проста: погода — дуже складна річ. Теж неможливо отримати всі дані, потрібні для безпомилкових передбачень. На величезних просторах океанів немає метеорологічних буїв, щоб через супутник  передавати інформацію наземним станціям. Не всі умовні лінії координат перетинаються якраз в тих місцях, де розташовані метеостанції. До того ж вчені ще не все знають про сили природи, які впливають на погоду.

Але прогнозування погоди постійно вдосконалюється. Наприклад, донедавна передбачення погоди базувалося в основному на спостереженнях за атмосферою. Проте сьогодні науковці зосереджуються на вивченні того, яким чином накопичена в океанах (а це 71 відсоток поверхні земної кулі) енергія впливає на повітря. Завдяки системі буїв Всесвітня мережа стеження за океанами подає відомості про невелике підвищення температури води в одному районі, що може разюче відбитися на погоді в далеких краях *.

Патріарха Йова запитали: «Хто зрозуміє розтягнення хмари, грім намету Його [Бога]?» (Йова 36:29). Людям поки що відомо порівняно мало про те, як формується погода. Однак сучасні прогнози погоди досить точні й заслуговують довіри. Словом, коли наступного разу почуєте, що синоптик віщує дощ, мабуть, прихопите з собою парасольку!

[Примітка]

[Ілюстрації на сторінці 13]

Левер’є.

Торрічеллі.

Лавуазьє у своїй лабораторії.

Один з перших скляних термометрів.

[Відомості про джерела]

Фотографії Левер’є, Лавуазьє і Торрічеллі: Brown Brothers

Термометр: © G. Tomsich, Science Source/Photo Researchers

[Ілюстрації на сторінці 15]

Знаряддя синоптиків: супутники, метеорологічні кулі та комп’ютери.

[Відомості про джерела]

Сторінки 2 та 15: супутник: NOAA/Department of Commerce; ураган: NASA photo

Commander John Bortniak, NOAA Corps