Чтобы спрогнозировать погоду на один день, Гидрометцентру нужно проанализировать огромное количество параметров, собранных не только на территории Беларуси, но и по всей Европе. О том, как выглядит метеорологическая «кухня» белорусского Гидрометцентра, какие задачи там решают программисты, и какие программные комплексы нельзя купить на Ждановичах, читайте в сегодняшнем материале KV.by. 

Стопроцентная точность предсказания погоды ─ миф

- Считать, что в Беларуси будет такая же погода, как в Москве два дня назад, категорически неверно, ─ рассказывает Дмитрий Рябов, начальник службы гидрометеорологических прогнозов ГУ «Республиканский гидрометеорологический центр. - Кухней погоды для нас является и Атлантика, и Западная Европа, и Прибалтика. А вот опасными для нашей страны могут быть Южные циклоны, которые образовываются над венгерской низменностью или Черным морем.

По словам начальника службы гидрометеорологических прогнозов,  со стопроцентной точностью можно спрогнозировать закат или восход солнца на несколько лет вперед, а погоду ─ никогда. Причины этому: циклоны в атмосфере, хаотичное  движение воздушных масс, ошибки в прогностических телеграммах других стран, недостаточно широкая сеть метеорологических наблюдений, особенно в океане, пустыне и т.д.

- Сам процесс прогнозирования погоды находится на том уровне, на котором наука, ─ поясняет Дмитрий Рябов. ─ Но, несмотря на это, прогнозирование является интеллектуальным трудом, в котором задействованы гидродинамика, физика атмосферы, высшая математика, спутниковая информация. А метеорологические параметры измеряются по Гринвичу каждые три часа.  

Как локаторы обнаруживают опасные явления?

«Сырая» информация (о приземных, высотных, радиолокационных наблюдениях, зондировании атмосферы) поступает в Гидрометцентр из 50-ти белорусских станций, 117-ти гидрологических постов, с многочисленных метеорологических локаторов, размещенных в Минске, Бресте и Гомеле. Локаторы используются для обнаружения таких опасных явлений, как гроза, град, ливни, шквалы в радиусе до 200 км.

Разъезжая по Минску, можно заметить дорожные метеорологические станции, которые тоже замеряют уйму параметров: видимость, скорость и направление ветра, температуру точки росы и др. - Полученные данные с дорожных метеорологических станций мы используем для оценки текущей ситуации и прогнозирования. Если на дороге туман или гололед, то сразу отправляем предупреждение, ─ рассказывает Дмитрий Рябов.

Также информация в Гидрометцентр поступает с геостационарного и орбитального спутников европейского сообщества. - Через каждые 10 минут к нам поступает информация  о том, куда движутся воздушные массы, ─ поясняет начальник службы гидрометеорологических прогнозов, показывая на монитор над головой. – Видите, над Беларусью сейчас распространятся фронтальная облачность. Благодаря данным со спутников мы узнали о приближении Хавьера».

И еще один источник данных – это система локаторов балтийского моря BALTRAD. Система позволяет в оперативном режиме получать данные о погодных условиях региона Балтийского моря. - Это важные сведения для нас, поскольку большинство синоптических процессов определяется западным переносом воздушных масс, ─ рассказывает  Дмитрий Рябов. ─ В этом случае появляется возможность оперативного слежения за развитием процессов синоптического масштаба (атмосферными фронтами, линиями шквалов, зонами осадков).

Суперкомпьютер, синоптический код и метеорологические телеграммы

Вся информация о погоде поступает в отдел телекоммуникаций, обрабатывается здесь на суперкомпьютере и передается в международные учреждения службы погоды в виде специальных метеорологических телеграмм. Каждая телеграмма дешифрируется, и её содержание наносится на карту в виде цифр и символов, отражающих условия погоды у поверхности Земли и сведения об облаках.

Международные станции в Вашингтоне, Москве и Сиднее, куда направляется вся информация, смотрят, кому она подходит, и обмениваются полученными данными.
К примеру, данные о погоде в Беларуси будут интересны в Мёнхенгладбах, Дармштадте (Германии), Рединге (Великобритании), Москве.

Также международные станции обрабатывают информацию на своих суперкомпьютерах и возвращают ее обратно в виде GRIB-файлов (массивов значений метеопараметров в узлах регулярной сетки, т.е. в определённых точках пространства), из которых в Гидрометцентре составляют свои собственные модели погоды и карты.

Прогностические модели прогнозирования погоды

В профессиональном кругу синоптики выделяют две модели прогнозирования погоды: синоптическую и численную. Синоптическую модель строят сами синоптики, анализируя массу получаемой из разных источников информации, и, опираясь на нее, составляют прогноз погоды на сутки два раза в день.

Но основная нагрузка, конечно же, ложится на численные модели т.е. компьютерные программы, которые составляют метеорологический прогноз на основе имеющихся данных. В основе таких моделей лежат математические уравнения, описывающие термодинамические процессы в атмосфере и связывающие такие параметры, как плотность, скорость, давление и температуру. Такие модели могут быть глобальными, покрывающими всю Землю, или локальными, покрывающими отдельный участок планеты.

- Прогностических моделей погоды огромное множество (HIRLAM, ALADIN COSMO, WRF, GFC), одни, к примеру, хороши, когда северный перенос, другие – когда южный, ─ рассказывает Дмитрий Рябов. ─ У каждой модели своя формула, поэтому и результаты их исчислений отличаются. К примеру, в некоторых моделях может не учитываться местная возвышенность, что приводит к погрешностям. Поэтому синоптик знает, какая модель и в какой момент оправдывается себя, но, не смотря на это, он не пренебрегает и личными расчетами.

Наша основная задача – это не погоду предсказывать, а предупреждать администрацию и население страны

В кабинете дежурной смены полстены занимает карта штормовых явлений Беларуси. Вся она покрыта разноцветными индикаторами: красный свет означает ветер, оранжевый – видимость, синий ─ гололед (летом ─ гроза), зеленый ─ снегопад (летом ─ град или ливень), желтый ─ туман.  Как только на одной из местных метеостанций какое-то погодное явление выходит за рамки благоприятного, на карте автоматически загорается маячок.

- Смотрите, по всей Республике сейчас ветрено, поэтому практически везде светятся красные маячки, и даже возле Марьиной горки, ─ акцентирует наше внимание на карте начальник службы гидрометеорологических прогнозов.

Синоптики, как правило, дежурят сутками. В их обязанности входит: проверять точность расчетов численных прогностических моделей, следить за изменениями в атмосфере, отправлять сообщения об опасных явлениях различным службам и т.д.

- Наша основная задача – это не погоду предсказывать, а предупреждать администрацию и население страны о неблагоприятных/штормовых явлениях, ─ убежден главный синоптик страны. ─ К примеру, мы плотно сотрудничаем с МЧС.
У нас с ними два плана взаимодействия: «Посейдон», когда наступают затопления, и «Пурга», когда сильные ветра и штормы.

Оборудование и программы, которые не купишь на Ждановичах

Для расчета данных и построения прогностических моделей необходимо самое что ни на есть мощнейшее оборудование, поэтому во всех региональных и мировых Гидрометцентрах стоят суперкомпьютеры.

В минском Гидрометцентре установлен суперкомпьютер компании Hewlett-Packard, а именно HP Blade System c7000 с операционной системой Red Hat Enterprise Linux 5.4, объемом системы хранения данных — 64 ТБ, скоростью обмена 4Гб/сек. Производительность суперкомпьютера составляет 5 Tflops, вычислительных работоспособных  узлов 17 (на каждом 12 процессоров) и 3 новых узла (на каждом 32 процессора). Счет оперативного варианта модели проводится 3 раза в сутки по исходным данным за 00, 06, 12 UTC.

В отделе метеорологических прогнозов установлен автоматизированный программный радиолокационный комплекс «RAIBOW» на базе МРЛ Минск-2 и АМСГ Гомель. Он имеет расширенный спектр таких возможностей, как отображение радиоэха при сканировании под определённым углом, интенсивность осадков у поверхности земли в мм/час, двойная поляризация и др.

Также в Гидрометцентре есть аппаратно-программный комплекс «Алиса» для получения информации с американских спутников. Программный комплекс «Юнискан» для отображения снимков Земли в более широком разрешении, Warep для транслирования телеграмм о штурмовых предупреждения, МетеоМагистраль для обработки информации с дорожных метеорологических станций, BALTRAD для анализа погодных условий региона Балтийского моря и др.

Программист-метеоролог и реальное изменение климата

Спектр функций у программистов в Гидрометцентре действительно широк. Они обслуживают суперкомпьютер, занимаются развитие численных моделей (наполнением моделей метеорологическими параметрами), адаптацией данных моделей к нашей местности, разработкой различных комплексов для гидрологов, синоптиков и др.

- Чтобы поддерживать или разрабатывать вычислительные модели, программист однозначно должен разбираться в метеорологии, знать процессы синоптической метеорологии, понимать, какие данные и куда подставлять. У нас есть программы, которые не купишь на Ждановичах, все они узкоспециализированные, ─ поясняет начальник службы гидрометеорологических прогнозов.  

В Гидрометцентре есть своя собственная база данных. - Данные ─ это наше все! Нет данных, нет ничего. Данные мы используем не только для прогнозирования погоды, но и для анализа текущей ситуации, ─ рассказывает Дмитрий. ─ Согласитесь, климат за последнее время сильно изменился. Сместился он с Юга на Север примерно на 100 км. Если раньше у Беларуси было три агроклиматических зоны: северная, центральная и южная ─ то сейчас мы наблюдаем разрушение северной зоны. Зато в районе Полесья образовывается какая-то новая, не известная нам, зона.

Сертификат на День рождения от метеорологов

Оказывается, Гидрометцентр предоставляет очень интересную услугу населению. На День рождения 30-летней подруги можно подарить паспорт погоды, в котором подробно будет описана погода в день, когда она родились. Или сертификат о том, сколько было ясных,  хмурых дней, сколько выпало осадков за всю ее жизнь. «Благодаря имеющимся данным, нам несложно составить личный паспорт погоды. К тому же, такие услуги пользуются спросом», ─  подтверждает Дмитрий.

Первыми информацию от Гидрометцентра получают органы управления, строительные организации, железнодорожные станции, Газпром, Минэнерго и др. организации, работа которых, так или иначе, зависит от погодных условий.