Несчастья невских берегов. Из истории петербургских наводнений

Померанец Ким

В Гидрометцентре телеграммы от станций расшифровываются и все данные в определенном порядке наносятся на географическую карту вокруг расположения каждой станции. Метеоролог приступает к обработке и анализу нанесенных данных: проводит линии равных температур – изотермы, равных значений давления – изобары, очерчивает области осадков, сильных ветров, туманов, проводит линии раздела воздушных масс – атмосферные фронты. Географическая карта превращается в синоптическую, а метеоролог выступает уже в качестве синоптика – «одновременно обозревающего» всю эту пеструю и сложную, на первый взгляд, картину. Следующий его шаг – найти закономерности в этой картине, сопоставить ее с предыдущими, вынести суждение о происходящем в атмосфере процессе и принять решение о его предстоящем состоянии, то есть составить, сформулировать и передать потребителям прогноз погоды. На этом ответственном этапе используются

проверенные прогностические правила, вытекающие из анализа карт за прежнее время. Производятся и некоторые вычисления, обычно не слишком сложные.

Но решающее значение имеет опыт и интуиция синоптика – неоценимые качества, зависящие не только от накопленного опыта и знаний, но и от интереса к своему предмету, от желания увидеть в привычном нечто новое и неожиданное. Все названные процедуры от действий наблюдателя на станции до передачи прогноза должны выполняться быстро – не более чем за час – ибо нет ничего нелепее запоздавшего прогноза… Уточним – работы производятся не с одной картой, а с их набором, включая высотные, обзорные, гидродинамические – вычисленные путем решения математических уравнений динамики атмосферы, а также поступившие из других гидрометеоцентров. И выполняет эти работы, разумеется, не один синоптик, а группа из трех– пяти специалистов, в которой четко разделены обязанности, решения принимаются коллективно, но ответственность распределяется по должностям…

Такова, вкратце, схема составления краткосрочного прогноза погоды – на несколько часов вперед, на сутки, но не более, чем на трое суток. Подчеркнем и повторим, что реальную погоду со всеми ее деталями – дождем и снегом, туманом и дымкой, гололедом, метелью, моросью, шквалами и другими прелестями – предсказывают по синоптическим картам и в значительной мере на основе опыта и интуиции синоптиков. Лет 40 назад ведущие специалисты, рассматривавшие прогноз погоды как физико-математическую задачу, полагали, что участие синоптика вскоре станет минимальным и второстепенным. Они утверждали: «Гидродинамические прогнозы будут составляться не вместе с синоптическими, а вместо них…». Но такое предвидение не сбылось до сих пор. Численные решения уравнений динамики атмосферы и океана, реализуемые на мощнейших компьютерах, оказывают самое существенное влияние на успешность прогнозов погоды. Но они предвычисляют распределения – поля – отдельных метеорологических элементов: атмосферного давления, температуры воздуха, ветра. Причем не у земной поверхности, а на высотах 3-5 км, там, где действуют всего две силы – барического градиента и Кориолиса. Численные прогнозы неоценимы. Они указывают на движение воздушных масс, на формирование атмосферных фронтов, на образование циклонов. Но прогноз реальной погоды, которую мы ощущаем, составляет все же не компьютер, а синоптик.

Вскоре, спустя несколько часов, через сутки, то есть после истечения срока заблаговременности краткосрочного прогноза, наступает час расплаты, момент истины – оценка точности прогноза, определение его оправдываемости.

В многих случаях эта процедура проходит буднично, без всякой драматичности. Так бывает при устойчивой погоде, когда прогноз «на завтра» составлялся «по инерции», по сегодняшней погоде. Это – инерционный прогноз (официальный термин). Примерный текст, часто сообщаемый СМИ: «Сегодня в наших краях сохранится теплая, малооблачная, без осадков, погода со слабыми ветрами переменных направлений». Но наши края постоянством атмосферы не отличаются, и это обстоятельство прежде всего заботит синоптиков, испытывает их на профессионализм.

Самое трудное для них – предсказать перемену характера погоды от устойчивой к капризной и наоборот. Мы часто не отдаем себе отчета, да и сами синоптики не всегда на этом настаивают, что прогноз погоды не может быть однозначным по определению. В атмосфере, как отмечалось, действуют несколько сил, образующих между собой множество связей. Поэтому прогноз погоды может указывать лишь на вероятность того или иного состояния. В отдельных исследованиях утверждается, что в метеорологии действует свой «принцип неопределенности», означающий невозможность однозначного определения места образования циклона, давления в его центре и траектории его движения. Тем самым проводится аналогия между метеорологией и квантовой механикой.

Надежность метеорологических прогнозов существенно зависит от их заблаговременности. Практическое значение имеют прогнозы на сроки от нескольких часов и далее. Для них имеются примерные критерии точности. Так, на 12—24 часа характер погоды может быть предсказан с точностью 80—90%; на срок 2-5 суток прогноз давления и температуры воздуха возможен с точностью 70—80%, осадки предсказываются менее точно; прогнозы на 5– 10

суток удовлетворительны для средней температуры, точность прогноза осадков мала, предпочтительнее предсказывать осадки по климатической норме; прогнозы на месяц и сезон весьма приблизительны и выполняются на основе климатических данных. Для синоптиков такие методы не слишком интересны, поскольку они видят свою задачу именно в определении отклонений от средних климатических значений.

Прогнозы Петербургского гидрометцентра различной заблаговременности соответствуют приведенным критериям точности. Поясним, что 80—90% оправдываемости прогнозов на сутки означают ошибочность одного-двух прогнозов из 10. Такая точность близка к пределу предсказуемости синоптических процессов. Приведем пример одного неудачного прогноза погоды из многих за осенний период 2007 г. В 9 часов утра 3 ноября радио сообщило: «По прогнозу Санкт-Петербургского гидрометцентра во второй половине дня ожидается ухудшение погоды: увеличение облачности, осадки в виде дождя и мокрого снега, усиление западного и северо-западного ветра, понижение температуры воздуха до -2, -4». Основание для такого прогноза у синоптиков были, поскольку почти две недели удерживалась облачная погода с температурами 3-7 градусов, со слабыми ветрами и повышенным давлением. 29—30 октября наметилась тенденция к понижению давления. Но атмосферные фронты «размыло», циклон не сформировался и погода стала улучшаться. Сплошная облачность сменилась переменной, ни дождя, ни мокрого снега не наблюдалось, усиления ветра не произошло. Неблагоприятный прогноз не оправдался, к огорчению синоптиков и к удовольствию многочисленных болельщиков «Зенита», проводившего очень важный матч с командой «Москва». Погода простояла тихая, умеренно-теплая для начала ноября. Победил «Зенит»! Серьезная ошибка синоптиков состояла в неправильном прогнозе синоптической ситуации или по-простому – характера погоды. Зато 7 ноября синоптики блестяще себя реабилитировали, предупредив о начале снегопада во второй половине дня. Около 15 часов пополудни в городе запорошило…

Случается в синоптической практике и обратное. Директор Гидрометцентра СССР в 1970-е гг. В. Бугаев приводил пример весьма удачного прогноза общей метеорологической обстановки во время встречи в Москве первого космонавта Ю. Гагарина. Но центр малоактивного циклона прошел на 100 км южнее, чем по прогнозу, и к моменту встречи произошло некоторое ухудшение погоды. Бугаев подчеркнул, что 100 км – совершенно незначительное расстояние в масштабах синоптического процесса, способное, однако, повлиять на местную погоду. И до сих пор существует настоятельная необходимость учета средне– и мелкомасштабных движений в атмосфере, определяющих реальные погодные условия.

В конце 1930-х гг. прогнозы погоды в СССР, включая и наш район, оправдывались в среднем на 60%. Качество прогнозов в послевоенный период медленно, но неуклонно повышалось. Тому благоприятствовали: 1) увеличение числа станций, в особенности аэрологических, усовершенствование способов измерений с помощью новой техники; 2) применение, начиная с 1960-х гг., электронных быстродействующих вычислительных машин – ЭВМ (почти забытый ныне термин, замененный коротким английским – компьютер) для обработки, анализа и хранения метеорологической информации; 3) разработка в те же годы новых методов прогнозирования на основе решения уравнений математической физики, разумеется, с помощью компьютеров, которые постоянно совершенствовались; возникла новая отрасль гидрометеорологии – численный прогноз погоды; 4) возникновение еще одного раздела атмосферной науки и практики – спутниковой гидрометеорологии, позволившей уточнить многие виды информации, а главное – получить их со всей планеты, включая Мировой океан.

Главное достоинство математических методов прогноза – объективность, независимость от «человеческого фактора», от опыта и интуиции синоптика. Эти прекрасные качества иногда дают сбои, да и присущи они далеко не каждому. Синоптик, даже самый опытный, не всегда может объяснить успех (или неудачу..) своего прогноза. Возможности усовершенствования синоптических прогнозов довольно ограниченны. Численный же прогноз зависит только от принятой системы уравнений, из которой ясно, какие допущения приняты, какие решения ожидаются, какие усовершенствования необходимо выполнить. В процессе реализации задачи личные качества прогнозиста не имеют значения. Точность такого прогноза легко поддается анализу, источники ошибок довольно просто обнаруживаются и численные прогнозы постоянно уточняются и совершенствуются. Правда, они еще не предвычисляют погоду как таковую, а лишь рассчитывают распределения – поля – отдельных метеорологических элементов: атмосферного давления, температуры, осадков и т. д.