// Вие четете...

Времето и Океана

Свръх дългосрочни прогнози за времето.

„Дори признаците за добро време са приятни.“

Не традиционен метод за свръх дългосрочни прогнози на температурата на въздуха, валежите и други геофизични елементи. Анализът на съществуващите методи за дългосрочни прогнози за времето и изменението на климата е показал, че тяхната оправдаваемост (сбъдване) все още е недостатъчно висока и вече много години почти не се изменя. Малък е срока за предварително издаване на прогнозата. По тази причина може да се направи предположението, че възможностите за предсказване, с използваните методи за прогноза и представянето на изходните полета на хидрометеорологични елементи с различните способи, вече са изчерпани или са близки до това. Възниква потребност за намиране на нови, не традиционни подходи с надеждата за намиране на път към повишена оправдаваемост (сбъдване) и увеличен предварителен срок на прогнозите.

В настоящия момент се счита, че намирането на източници на информация за многогодишните колебания на хидрометеорологичните характеристики се явява една от най-важните задачи в съвременната метеорология. Нейното решаване ще позволи да се разработят методи за прогнозиране на времето и климата за дълъг период от време.

Към средата на миналото столетие са се появили представи за пределите на предсказуемост на атмосферните процеси. По мнението на Чарни, предела за предсказване е 15 денонощия, по Г. Груза 2-3, а по Смагорински, 3-4 седмици. А. Монин предполага, че за срока за предсказване няма да има ограничения, ако би било възможно точното фиксиране на началното състояние на всички малко мащабни движения и точното решаване на пълните уравнения на тяхната динамика. Но за сега това е невъзможно по силата на различни причини.

Предела на предсказуемостта може частично да бъде увеличен, ако се използват усреднени данни, а също и закономерностите за последователното развитие на макро процесите, отчитайки влиянието на външните фактори.

Доколкото атмосферата не се явява изолирана среда, а е подложена на влиянието на постилащата повърхност и космическите фактори, то е очевидно, че колкото по-голям е предварителния период на прогнозата, толкова по-малка е ролята на изходното състояние на атмосферата и е по-силно влиянието на външното въздействие.

В свръх дългосрочните прогнози за времето и прогнозните изменения на климата като главни се явяват външните въздействия. Предприети били усилия по изучаването на енергийния обмена на атмосферата с постилащата повърхност, и преди всичко с океана. За тази цел била реализирана специална програма, наречена „Резерви”. Но изследванията на взаимодействието на атмосферата с постилащата повърхност до този момент не са внесли съществен принос за дългосрочните, а още повече за свръх дългосрочните прогнози.

Още по-лошо стои работата с отчета на космическото въздействие на атмосферата. Предполагало се, че те са свързани с притока на слънчева енергия, а тяхното не постоянство – с колебанията на слънчевата активност, която се оценява най-вече по образуването на петна в дейността на Слънцето. Но съществени колебания в притока на слънчева енергия, които да са свързани с измененията на петната на Слънцето, не била открита. Непосредствената връзка между слънчевата активност и метеорологичните елементи се оказала неустойчива. В резултата удовлетворително за една епоха на прогнози за времето, съставени с отчитане на хелиогеофизическа връзка се е сменяла неудачно в друга. Механизмът на тази връзка така и не бил намерен. Непостоянството на енергетическото въздействие на атмосферата от космоса с колебанията на слънчевата активност, така и не е могло да бъде обяснено.

Във втората половина на миналия век е било изказано предположение за връзка на колебанията на слънчевата активност с движението на планетите. Резултатите от проведените изследвания за изминалото време са потвърдили съществуването на такава връзка. Получените данни позволили да се предположи, че гравитационното поле на планетите оказва влияние не само на атмосферата на Слънцето, но и на атмосферата на самите планети, в това число и на Земята. Но по-нататък разкриването на такава връзка и степента на влияние на една или друга група планети на около земните атмосферни процеси авторите на изследванията не са направили. Някои прогностични признаци са били открити от Н. И. Михайлов. В средата на 80-те години опита да бъде решена задачата по създаване на метод за свръх дългосрочно прогнозиране на възможни изменения на времето и климата е предприел В.В. Полозов.

Изследванията били започнати с материали от метеостанцията в Санкт Петербург, разполагаща с най-продължителния период (ред) от метеорологични наблюдения. Били използвани данните за средна температура на въздуха за месец януари от 1752 до 1986 година и географската дължина на планетите Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн и Уран. За ползване на информацията за планетите Нептун и Плутон дължината на редовете с изходна информация за метеорологичните полета явно е била недостатъчна. Било установено, че връзка на температурата на въздуха с положението на планетите има по принцип вълнови характер. Дължината на собствените вълни за всяка от планетите не е еднаква. Максималната дължина на вълната съответства на Венера, а минималната на Сатурн. Следователно, в един и същи момент от време или при определено положение на Земята и планетите в атмосферата се появяват вълни, част от които, съответстват на определени планети, способстват за понижение, а друга част, свързани с други планети – способстват за повишение на температурата на въздуха. Следователно, при интерференция на вълните в фиксиран момент от време е възможно възникването на големи аномалии в температурата на въздуха, когато всички или по-голямата част от планети способстват за изменение на температурата към една страна (повишение или понижение) или малко част от тях, когато изменението на температурата за различните планети има нееднороден знак. Причината за възникване на температурни вълни или механизма на връзка между космическите фактори и параметрите на атмосферата на Земята не е била установена. Нивото на съвременните знания и степента на проникване в този проблем дават възможност за построяване в това отношение на само едни или на други хипотези. Независимостта от верността на последната свързаност, вероятно, тя трябва да се проявява чрез влияние на космическите фактори на вече съществуващата циркулация на атмосферата, възникнала благодарение на действието на топлинните машини от 1-ви и 2-ри род.

Дължините на планетите, както е известно, могат точно да бъде разчетени. Поради това съставянето на прогноза по метода, в който в качеството на източник на информация се използва една от координатите на планетите, може да бъде направено предварително за голям период. Предела за предсказуемост все още не е установен, но може да се предположи, че при наличие на достатъчно дълъг ред от изходни данни срокът на предварително предсказване може да бъде съществено по-голям, от 5 -10 години.

Съставянето на прогнози на голямо количество точки по предложения метод е свързано с голяма трудоемкост. По тази причина е възникнала необходимост да се формализова процедурата за разчет с помощта на съответна специална програма, която е съставена от Богомолов. Те е позволила да бъдат изследвани възможностите за използване на разгледания метод за прогноза на други параметри на земната атмосфера и да бъде определена нейната оправдаваемост (сбъдване). В резултат е получена възможност за прогнозиране не само на температурата на въздуха, но и количеството на валежите, речния сток, пролетното прииждане на води, нивото на затворените водоеми, хидротермичния коефициент, годишния растеж на стеблата на дърветата, урожая от селско стопанските култури, сроковете за появяване на леда и окончателното очистване от него. Този списък може да бъде, очевидно, продължен. Тук приведения списък е само за тези елементи, за които са били съставени и оценени свръх дългосрочни прогнози.

Може ли описания метод да се счита за универсален. В дадения случай под универсалност се разбира неизменността на схемата за подготовка на прогноза, програмата при пред изчисленията на различни елементи. Необходимо условие за изпълнението на разчети се явява голямата дължина на изходния ред на прогнозирания елемент. Тя трябва да е примерно 80–100 години. Ефективността на метода съществено зависи и от количеството на приетите за внимание планети като източници. Далеч не винаги може да се отчете влиянието на всичките шест планети – източници за осигуряване на най-добрите прогнози. По тази причина в програмата допълнително е бил въведен блок за оптимизация, който позволява да бъде определен за всяка станция и месец, на която се съставят прогнози, състава на планетите – източници, осигуряващи най-добра оправдаваемост на прогнозите.

По показателя ρ за оправдаваемост на прогнозите за целия период на наблюдение се колебае в границите от 0,2 до 0,4 (таблици 1, 2).

където n+ – количество прогнози, сбъднали се по знака;

n – количество прогнози, не сбъднали се по знака.

Таблица 1. Оправдаваемост на прогнозата на температурата на въздуха по показателя ρ.

По въпроса за увеличаване на интегралността на прогнозираните характеристики се отбелязва ръст на оправдаваемостта на прогнозите. Вероятно, по тази причина успешността на прогнозата за стока на реките, например, като цяло е малко по добра от прогнозата на температурата на въздуха и валежите.

Най-уязвимото място на всички методи за прогноза се счита прогнозирането на значителни аномалии. Изложения метод позволява тяхното нерядко предвиждане. Така, сравняването на фактическата и разчетната аномалия на температурата на въздуха за месец януари 1994 г. на територията на Русия е показало, че прогнозите на температурата основно се оправдават, както по знака на аномалиите, така и по тяхната величина (макар в свръх дългосрочните прогнози обикновено на оценка подлежи само знакът на аномалиите).

Започвайки от 1988 до 1997 година на европейската част на Русия са били наблюдавани топли зими (за изключение на февруари 1994 и 1996 г.). Предпочитащите антропогенните изменения на климата не са се забавили да припишат това затопляне на влиянието само на въглеродните газове. Но с помощта на изложения метод е било възможно да бъде прогнозирането на всичките тези топли зими и студения февруари през 1996 г. А доколкото парниковия ефект в него никак не се отчита, следва да се признае, че топлите зими на 90-те години са обусловени, основно, от естественото изменение на климата, на които безусловно се натрупват само неголеми изменения, свързани с парниковия ефект.

Теорията за антропологичното изменение на климата трудно може да обясни в отделните райони прехода от година в година на положителните аномалии на температурата на въздуха към отрицателни и обратно. В същото време разглеждания метод, в основата на който е заложена възможност за прогнозиране естествените изменения на времето и климата, позволява не само да бъдат обосновани, но и да бъдат предвидени тези преходи. В частност, след упоменатите топли зими през 1988–1995 година на значителна част от европейската територия на Русия следва да се очакват студени зими през 1999 и 2000 г., прогнозират се отрицателни аномални температури на въздуха.

Хидрометеорологично осигуряване на ВМФ. Да разгледаме възможностите на метода приложно за хидрометеорологичното осигуряване на ВМФ.

Както беше по-рано отбелязано, този метод позволява да бъдат прогнозирани ледените фази за водоемите: първото появяване на лед, устойчиво появяване на лед и окончателното очистване от него. Прогнози за тези елементи за първи път били съставени в опитен порядък за Финския залив през март 1997 г. и за част от него, а именно прогноза за окончателното очистване от леда в акваторията на залива в района на станция Кронщат, която била предадена в Северозападното управление на хидрометеорологичната служба. По оценки на сътрудниците на управлението тази прогноза се е оправдала добре (таб. 3).

Таблица 3. Прогноза и фактически дати на ледените фази по станции във Финския залив за 1997-1998 г.

Абстрахирайки се от високата в дадения случай оправдаваемост на прогнозните данни следва да се каже, че за окончателното съждение за степента на надеждност на разглеждания метод при прогнозиране на ледените фази, особено при прилагането му в интерес на ВМФ, безусловно следва да му бъде направена много по-широка проверка в практиката.

Не е изключена възможността по съставянето на информативни прогнози за времето за месечно и седмично планиране на бойната подготовка на флота. Обосновка за това служи достатъчно доброто съвпадение на фактическите данни с разчетите от прогнозираните значения на средно декадните температури и валежи, изпълнени по башкирските станции Бирск и Чушма (разчет на основата на информацията за 1913 -1994 г. към 1995 и последващите години). При това добри показатели за оправдаваемостта на прогнозите за средно декадните температури и валежи дава надежда за получаване и практически удовлетворяващи прогнози за средно декадното налягане, тъй като технологията за прогнозирането, както беше отбелязано по-рано, е универсална.

Целесъобразно е, да бъде изследвана възможността за разчет на прогнозни значения за средно месечното налягане. Ако тези прогнози могат да имат практически удовлетворителна оправдаваемост, то в съвкупност с прогнозите за средно месечните температури и валежи могат да осигурят интересите на тила на флота.

В интересите на осигуряването на флота там, където има крупни реки може също да се използват прогнозите за речния сток и пролетното пълноводие.

Посочените задачи могат да бъдат решени при тясното взаимодействие с хидрометеорологичните служби на флота. Разпределението на задълженията при това очевидно е следното: Институтът да изпълнява прогностичните разчети и научните обобщения на работата, а хидрометеорологическия център на флота да осъществява сбора на изходната информация.

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар