О возможности предсказания погодных и климатических аномалий

Одной из основных задач гидрометеорологии является увеличение оправдываемости и заблаговременности долгосрочных и сверхдолгосрочных прогнозов различных климатических аномалий. Интерес к этой проблеме существует давно и не только у гидрометеорологов, но научные основы стали закладываться сравнительно недавно.

Известный ученый-океанолог А. М. Монин по этому поводу указывает: «Если индивидуальные, синоптические процессы, циклоны и антициклоны непредсказуемы на сроки более трех или четырех недель, то это вовсе не значит, что на большие сроки невозможно предсказать погоду. Ведь могут существовать предсказуемые на эти сроки осредненные характеристики ансамблей индивидуальных процессов, представляющих большой практический интерес».

Почему трудно, а порой и невозможно предвидеть редкое явление или значительное отклонение от обычных климатических характеристик? Во-первых, потому что эти события бывают редко. Статистического материала мало. Проверить качество и надежность методов не представляется возможным.

И все-таки в ряде работ, как отечественных, так и зарубежных ученых предлагаются различные подходы к возможности увеличения заблаговременности долгосрочных прогнозов и в основном за счет выявления периодических, циклических и других закономерностей в последовательном развитии основополагающих процессов циркуляции атмосферы, связанных, в том числе, и с внешними факторами.

При прогнозировании на большой срок начальные оперативные сведения о погоде теряют свое первостепенное значение и, определяющей становится информация о внешних источниках энергии. Только в таких случаях речь идет не о конкретном прогнозе погоды на каждый день, а о прогнозе совокупности некоторых характеристик состояния атмосферы.

Предел предсказуемости можно увеличить путем использования осредненных данных, закономерностей последовательного развития макропроцессов, учета сопряженности атмосферных явлений и различного рода цикличностей, связанных с внешними факторами. Это в первую очередь: изменение орбитальных параметров Земли, солнечной активности, приливообразующей силы Луны, вулканической деятельности и т. п.

В ряде методик применяют такие медленно меняющиеся компоненты климатической системы, как снежный покров, положение кромки морских льдов, общая ледовитость, температура верхних слоев океана, количество облачности над океаном и т. п. Но поскольку климатическая система не линейна, в ней могут возникать колебания, которые по частоте и амплитуде отличаются и от колебаний внешней среды и от собственных колебаний системы.

Подбор лет-аналогов по фазе солнечной активности, экстраполяции выявленных закономерностей в системе ?Солнце – нижняя атмосфера?, учет влияния солнечной активности на устойчивость внутриатмосферных связей – это далеко не полный перечень приемов и методов, которые пытаются использовать в практике сверхдолгосрочного прогнозирования. И все же, несмотря на многочисленные исследования в данной направленности, в настоящее время можно говорить лишь об ориентирующей, а не определяющей роли солнечной активности в долгосрочных прогнозах погоды, поскольку обеспеченность используемых связей невелика.

Рядом ученых обнаружены некоторые закономерности в изменении температуры после крупных вулканических извержений. Например, после мощных вулканических извержений (Кракатау, Мон-Пеле), расположенных в тропической зоне происходило наиболее интенсивное понижение температуры в теплое время года практически во всех широтных зонах. Вулканическое извержение средней мощности (Катмай) в средних широтах Северного полушария приводило к понижению температуры только в этих районах. После крупных и средних по мощности извержений (Мон-Пеле, Кракатау, Катмай, Фуэто, Эль-Чичон) зимой происходило повышение температуры. В то же самое время извержение вулкана Агунт сопровождалось зимой понижением температуры.

Поскольку вулканические извержения неслучайным образом распределены в основных циклах солнечной активности, и вклад вулканических аэрозолей прослеживается в течение нескольких лет, эти обстоятельства позволяют разработчикам соответствующих методик увеличивать заблаговременность прогнозов.

Новосибирские ученые для долгосрочного прогноза аномалий средней месячной температуры воздуха в Западной Сибири предложили модель, где учитываются особенности активного Солнца, цикличность атмосферных процессов, термический режим воды в северной Атлантике, ледовитость Баренцева моря, высота снежного покрова на юге Западной Сибири. Прогнозы на основе цикличности хотя и не позволяют предвидеть экстремальные климатические аномалии, но позволяют предвидеть с большой заблаговременностью систематические тенденции изменения основных составляющих климата, таких как увлажнение, температура и т. п.

В последние годы в ряде стран учеными проводились исследования, в которых была оценена роль температуры океана в последующих изменениях общей циркуляции атмосферы. В этой связи особо следует отметить рост интереса к так называемому южному колебанию (ЮК). Обнаружена связь ЮК с температурой поверхностных вод Тихого океана (особенно в его экваториальной зоне), где отмечается явление Эль-Ниньо. Для явления Эль-Ниньо характерно проникновение в отдельные годы теплых поверхностных вод в прибрежную зону Перу и Чили в декабре-январе. Естественно, что это приводит к гибели хладолюбивых промысловых рыб, образованию мощной облачности, ливням и другим климатическим аномалиям. Делаются попытки увязать некоторые характеристики ЮК для предсказания различных проявлений муссонов Азии.