1 год назад
Нету коментариев

За время существования земно­го шара не только климат, но даже распределение суши и морей испытывало значительные изменения. Только в течение по­следнего миллиона лет на Земле было около 10 периодов оледе­нения.

Длительность наиболее теплых стадий межледниковых перио­дов, похожих на более теплые отрезки современного клима­тического периода, составляла около 10 000 лет.

Интересно отметить, что мы жи­вем сейчас в межледниковом пе­риоде, который продолжается примерно 10 000 лет. В течение его выделяют четыре эпохи: две теплые с пиками около 5000— 3000 и 1000—800 лет назад и две холодные — с минимумами при­мерно 2900—2300 и 550—125 лет назад. Таким образом, последняя теплая эпоха была в период 985—1185 гг. н. э., а последняя холодная — с 1435 по 1860 г. н. э. (Д. Гриббин).

После 1880 г. происходило по­степенное потепление климата, достигшее максимума около 1930 г. По сравнению с оконча­нием XIX в. к этому времени температура воздуха в Северном полушарии повысилась на 0,6° С (М. И. Будыко). Затем, с 1950 по 1970 г., наблюдалось похолодание, которое, как полагают, сменилось новым потеплением.

Трудно сказать, что будет про­исходить с климатом дальше, так как для этого надо учесть слишком много факторов: выбро­сы в атмосферу от извержений вулканов и за счет растущих про­изводственных мощностей (в осо­бенности — увеличения концент­рации двуокиси углерода), изме­нение потоков тепла, получаемых от Солнца, изменение солнечной активности и т. д.

Некоторые зарубежные ученые считают, что в ближайшие несколь­ко тысяч лет может наступить но­вый ледниковый период. Однако Р. Ж. Джонсон на основании рас­четов показал, что температура июля в Арктике находится сейчас на самом низком уровне за по­следние 6000 лет. В дальнейшем должен начаться ее подъем, так что новый ледниковый период мо­жет начаться не раньше, чем че­рез 8000’лет.

Это относительно далекое буду­щее по сравнению с темпами рос­та энергетической оснащенности человечества и вероятным разви­тием его возможностей по регули­рованию климата.

Более близкой перспективой, отмечаемой рядом советских и за­рубежных ученых, является удвое­ние концентрации двуокиси угле­рода в первой половине следую­щего столетия. Оно может привес­ти к повышению температуры Земли примерно на 3 градуса, что вызовет таяние полярных льдов. Как отмечает М. И. Будыко, исчез­нут области с зимней отрицатель­ной температурой. Последствия этого будут очень существенными в связи с перераспределением климатических зон, осадков, изме­нением уровня Мирового океана.

Более осторожно подходит к прогнозу будущего японский уче­ный Ямамото Редзабуро. Получив за счет удвоения концентрации углекислого газа в воздухе ожи­даемое расчетное увеличение тем­пературы на 2—3,9 К, он преду­сматривает возможность компен­сирующего понижения темпера­туры из-за вулканической деятель­ности и изменений солнечной ак­тивности.

К этому надо добавить отме­чаемые метеорологом из ФРГ Г. Флоном многократные быстрые переходы от теплого периода к резкому похолоданию. Были слу­чаи, когда это происходило за 100 лет. А наш межледниковый период существует уже около 10 000 лет. Максимум последнего оледенения наблюдался 18 000 лет тому назад. Поэтому катаст­рофического потепления, с кото­рым, вероятно, труднее было бы бороться, чем с похолоданием, по-видимому, прогнозировать нельзя.

Изложенное свидетельствует о чрезвычайной сложности клима­тической системы. На прогноз ее развития направлены усилия мно­гих коллективов ученых, но, по-видимому, пройдут еще десяти­летия, пока более совершенные модели, использующие качествен­но новые идеи и ЭВМ будущих поколений, позволят давать надеж­ный прогноз изменений климата.

В зависимости от заблаговре­менности прогнозы, погоды делят­ся на три типа: краткосрочные (на 1—2 дня), средней заблаговременности (на 4—8 сут), долго­срочные (на месяц и более).

Наиболее успешны краткосроч­ные прогнозы, основанные на предвычислении в основном перемещения и развития уже сущест­вующих барических образований. Так, например, в 1980 г. оправ-дываемрсть прогнозов по Москве была 86,5%, а по Московской об­ласти 89%.

Рабочий метод составления крат­косрочных прогнозов опирается на численный гидродинамический расчет полей главных изобариче­ских поверхностей. Далее произ­водится фронтологический ана­лиз, при котором находятся фрон­тальные поверхности, разделяю­щие воздушные массы с различ­ными свойствами. Зоны и характер ожидаемых осадков определяются типом фронта, скачком темпера­туры за ним и другими его ха­рактеристиками.

Долгосрочные прогнозы, в от­личие от краткосрочных, носят фоновый характер и используют другие методы. Это связано с тем, что: 1) начальные условия за­даются неточно и лишь в дискрет­ном числе точек; 2) нелинейные уравнения гидротермодинамики, описывающие атмосферные дви­жения, могут иметь не единст­венное решение; 3) граничные условия испытывают непредви­денные изменения; 4) воздействия космоса, солнечной активности и вулканических извержений, а так­же и человеческой деятельности трудно заранее предусмотреть.

Главным-образом ритмика атмо­сферных процессов учитывалась во многих работах Б. П. Мультанов­ского, С. Т. Пагавы, Д. А. Дра­гайева, Д. П. Педя, Н. И. Зверева, Е. П. Борисенкова, А. Л. Каца и многих других. Попытки увязать ритмику с различными факторами делались Л. А. Вительсом, В. Д. Решетовым, В. Е. Бучинским, А. А. Дмитриевым и Л. П. Соко­ловой, Н. Н. Завалишиным, А. В. Дьяковым, В. А. Понько, Т. В. По­кровской и др.

Существует много методов со­ставления долгосрочных прогнозов погоды. Имеются разработки Е. Н. Блиновой, Г. И. Марчука по применению .уравнений гидроди­намики для долгосрочных про­гнозов. Однако результаты их использования в настоящее время уступают прогнозам на основании синоптических методов.

Последние основываются на большом предварительном изуче­нии взаимодействия различ­ных атмосферных процессов, их ритмики и связей с течениями в океанах, ледовитостью, солнеч­ной активностью и т. п. явлени­ями.

Например, прогноз средней двухмесячной аномалии темпера­туры над европейской территори­ей СССР (ETC) с заблаговременностью 5 мес удалось разрабо­тать на основании асинхронной — сдвинутой по времени, отрица­тельной связи ее с аномалией облачности над Атлантическим океаном. Статистический расчет показывает, что после повышения облачности наступает пониже­ние температуры над ETC.

На рис. 10 показана со сдвигом в 3 года связь между датами вы­падения ‘Д от годовой суммы осадков в Москве (сплошная кри­вая) и 22-летним критерием y(t) солнечной активности (пунктир), полученная нами совместно с Л. П. Соколовой.

Дата выпадения 1/4 от годовой сумы осадков в Москве и 22-летний критерий солнечной активности...

Дата выпадения 1/4 от годовой сумы осадков в Москве и 22-летний критерий солнечной активности…

Критерий y(t) представляет ал­гебраическую сумму межгодовых приращений средних годовых чи­сел Вольфа, которые для четного номера цикла солнечной актив­ности вычитаются, а для нечетных прибавляются. Минимумы его зна­чений приходились на 1889, 1913, 1933, 1954, 1976 гг., а максиму­мы — на 1901, 1923, 1944, 1964 гг.

Если принять, что магнитная ин­дукция Солнца связана с числами Вольфа, этот критерий учитывает переполюсовку магнитных полей в эпоху максимума солнечной актив­ности. Прирост абсолютной ве­личины магнитной индукции одно­го направления до переполюсовки будет давать вклад в величину критерия, эквивалентный одинако­вой с ним скорости убывания мо­дуля вектора магнитной индукции, другого направления после пере­полюсовки. (Аналогично этому по­ложительное приращение темпе­ратуры означает при отрицатель­ной температуре уменьшение хо­лодов, а при положительной — усиление жары.)

При этом в соответствии с ин­дукционной гипотезой будет изме­няться циркуляция атмосферы, а с ней и поля осадков на земном шаре.

На рисунке 10 можно заметить общее подобие хода обеих кри­вых, говорящее о связи годового распределения осадков с солнеч­ной активностью. Лишь после 1910 г. в период общего климати­ческого потепления наблюдается вместо резко выраженного пика двойной максимум на кривой квар­тилей осадков.

На фазе роста критерия y(t) даты наступления первой квартили осад­ков осуществляются примерно на две недели раньше, чем на фа­зе спада критерия.

Нами с Л. П. Соколовой были рассчитаны на ЭВМ опытные про­гнозы на 10 лет вперед дат наступ­ления первой квартили осадков и ряда октилей — дат выпадения 1/8, 2/8, 3/8 и т. д. до 7/8 долей от годовой суммы осадков.

В качестве примера качественно­го согласования межгодовых при­ращений предсказанных и факти­ческих дат первой октили ниже приводится табл. 2 для начального 1915 г.

Здесь 8 межгодовых изменений по прогнозу совпадают по знаку с фактическими, а 2 (1919 и 1920 гг.) не совпадают. Таким образом, оправдалось 80% изменений по знаку. По величине 70% расхож­дений лежит в пределах 16 сут.

Приведенный частный пример прогноза снова показывает на его вероятностный характер — на на­личие некоторой неопределенно­сти в том, что прогноз оправ­дается. В связи с этой неопреде­ленностью важно обратить вни­мание на вопрос о целесообраз­ной реакции потребителя гидро­метеорологической информации на получаемые им прогнозы.

В настоящее время в нашей и за­рубежной научной литературе по­явилось много работ по реко­мендации методов учета прогно­зов погоды в хозяйственной дея­тельности. Они основаны на ана­лизе таблиц вероятности совпаде­ния предсказанного явления и фак­тически наступившего, а также на составлении таблиц величины по­терь при различном сочетании реакции потребителя на прогноз и фактически осуществившиеся по­годы.

Здесь можно выделить два на­правления анализа. Первый исхо­дит из принципа математики «минимакса». В нем для каждой стра­тегии потребителя—реакции на прогноз опасного явления вычисляется возможный ущерб при осу­ществлении каждых из возмож­ных погодных ситуаций. Затем на­ходится для каждой реакции по­требителя наибольший ущерб по всей совокупности метеорологи­ческих явлений.

Потом из всех максимальных ущербов выбирают наименьший, соответствующий некоторой кон­кретной стратегии потребителя. При данной стратегии, какие бы по­годные условия ни наступили, ущерб будет не превышать най­денного по принципу минимакса. Однако средний доход — сред­няя полезность при данной реак­ции потребителя может быть не наиболее выгодный — не опти­мальный.

Поэтому во многих случаях, не связанных с катастрофическими последствиями, ряд авторов ре­комендует применять стратегию принятия такого решения, при ко­тором средний доход — средняя полезность, был бы наибольшим.

В больших масштабах государ­ственного планирования такой под­ход может быть оправдан тем, что недобор урожая, например, в од­ном неблагоприятном районе мо­жет быть компенсирован хорошим урожаем в других районах. Пра­вильный учет прогнозов погоды составляет проблему государ­ственной важности, которая долж­на решаться компетентными пред­ставителями многих специально­стей, включая метеорологов.