Чому прогноз погоди так часто помиляється

Бажання людства будувати прогноз погоди на тиждень досі далеке від ідеалу, і жарт «погоду на завтра слухайте післязавтра» не втрачає своєї актуальності.

Як прогнозують погоду

Прогнозування погоди – складний процес. Понад 11 тисяч станцій спостереження по всьому світу щогодини вимірюють температуру, тиск повітря, вологість, швидкість та напрям вітру та кількість опадів. Літаки, торгові судна, метеозони і супутники роблять те саме, передаючи дані на наземні станції. Потім на основі цієї інформації суперкомп'ютери генерують карти погоди та видають прогнози, зіставляючи їх із аналогічними погодними умовами, зафіксованими в минулому. Метеорологи інтерпретують згенеровані комп'ютером прогнози, порівнюють їх із різними математичними моделями, і «зачісують» в режимі реального часу. Але погода все одно залишається непередбачуваною.

«Атмосфера є хаотичною системою. Невелика зміна її стану в одному місці може згодом мати значні наслідки в іншому, — пояснює британський метеоролог Джон Шонк у колонці The Conversation. — Будь-яка похибка у прогнозі швидко розростатиметься, викликаючи подальші помилки у ширшому масштабі. Це схоже на ефект метелика».

Як прогнози стали більш точними

На початку ХХ століття прогнози погоди складали методом аналогів. Фахівці вивчали синоптичну обстановку в даний момент, визначали, де знаходяться циклони та антициклони, отримували карту погоди. Потім в архіві шукали карти, наближені до нинішньої ситуації, та екстраполювали дані з минулого на майбутнє. Але такий метод не може спрогнозувати погодні аномалії, і точність від цього страждає, оскільки синоптична ситуація завжди унікальна.

Аж до розвитку обчислювальної техніки точність короткострокових прогнозів погоди (до 72 годин) не перевищувала 55-60%. Великий стрибок метеорологія зробила лише у 1950-х роках, коли вченим надали перші суперкомп'ютери. Сьогодні середньострокові п'ятиденні прогнози майже такі ж точні, як дводенні прогнози 30 років тому.

«Прогнози для ураганів сьогодні відхиляються в середньому на 161 км порівняно з 563 км 25 років тому. Суперкомп'ютери, здатні робити понад 1000 трильйонів операцій на секунду, допомогли зменшити кількість помилок, пише The Economist. — Метеорологи тепер ділять планету на сітку із двовимірних блоків розміром 13×13 км, тоді як їхні колеги на початку ХХ століття використовували для прогнозування блоки 338×338 км».

Все залежить від терміну

Складаючи прогноз на одну добу, синоптикам достатньо знати, де знаходяться циклони та антициклони, і куди вони зрушать за 24 години. Прогноз на 5-10 днів вимагає зібрати інформацію з усієї Північної півкулі. Але якщо потрібно створити прогноз більше15 діб, необхідно збирати дані з усієї планети, аналізувати циркуляцію атмосфери та дані, що надходять із океану. І якщо на суші датчиків, зондів і станцій достатньо, то з океанами все складніше: спеціальні буї в них знаходяться на дуже великих відстанях, і точність прогнозу страждає.

«Прогнозувати дощ складніше. А передбачати місце розташування та інтенсивність гроз — все одно, що заглядати в каструлю з киплячою водою і намагатися з'ясувати, де бульбашка лусне і наскільки вона буде великою, — зізнається метеоролог Анджела Фріц у колонці The Washington Post. — У більшості випадків визначення того, коли йтиме дощ чи сніг через 7-10 днів, просто виходить за межі діапазону передбачуваності. А сезонні прогнози мають тенденцію бути лише приблизними».

Точність прогнозу погоди залежить від його терміну. Прогноз на 24 години складається з точністю 90-96%, на 5 діб точність падає до 75-80%, а на 15 діб - до 55%.

Таким чином, прогноз температури та вологості на місяць не виходитиме за рамки середніх показників для схожого стану атмосфери.

Коли прогнози погоди перестануть помилятися? Джон Шонк стверджує, що 100% точними вони ніколи не будуть. Але точність частково залежить від того, як швидко розвиватимуться технології.

«З потужнішими суперкомп'ютерами ми зможемо обробляти більше вихідних даних. При створенні початкового знімка картина атмосфери буде більш точною, - пояснює Джон Шонк. — Прогрес у моделюванні погоди допоможе нам робити більш реалістичні припущення. Але в основі прогнозу лежить модель, яка завжди передбачає можливість похибок».