Прогноз в метеорологии и климатологии

Прошлое и настоящее -наши средства, только будущее – наша цель. Паскаль

Прошлое : адмирал Роберт Фицрой - в 23 года командир Бигля, в 56 лет - первый синоптик-прогнозист. В 60 лет застрелился после серии неудачных прогнозов

Урок Фицроя Прогнозист не тот, кто дает прогноз, а тот, кто принимает на себя ответственность за прогноз

Настоящее Компьютер ENIAC, построенный в 1946 году, при весе 27 тонн и энергопотреблении 150 к Вт, обеспечивал производительность в 300 флопс Компьютер ENIAC, построенный в 1946 году, при весе 27 тонн и энергопотреблении 150 к Вт, обеспечивал производительность в 300 флопсENIAC1946ENIAC1946 IBM 709 (1958 год) – 5 мегафлопс IBM 709 (1958 год) – 5 мегафлопс IBM IBM Cray-1 (1974 год) – 160 мегафлопс Cray-1 (1974 год) – 160 мегафлопс Cray Cray Cray Y-MP (1988 год) – 2,3 гигафлопс Cray Y-MP (1988 год) – 2,3 гигафлопс Cray Y-MP1988 Cray Y-MP1988 ASCI Red (1993 год) – 1 терафлопс ASCI Red (1993 год) – 1 терафлопс ASCI Red1993 ASCI Red1993 Blue Gene/L (2006 год) – 280,6 терафлопс Blue Gene/L (2006 год) – 280,6 терафлопс Blue Gene/L2006 Blue Gene/L2006

Прогноз погоды – это первая географическая технология

Основная информация- данные метеорологических станций Мировая метеорологическая сеть – это результат совместных усилий специалистов почти за 200 лет. Мировая метеорологическая сеть – это результат совместных усилий специалистов почти за 200 лет.

Организация переработки метеорологических наблюдений в прогнозы погоды

Технологическая линия прогноза и рабочее место прогнозиста (AFOS)

А потом по телевизору….

С оценками точности все как раньше: у каждого свой критерий, чтоб не оказаться хуже соседей

Достигнутое качество прогноза термобарических полей (ГМЦ РФ) Заблаговременность Оправдыва- емкость, % 1 сутки (барическое поле) суток (барическое поле) неделя(барическое поле) Около 80 1 месяц (аномалии температуры) 65-70

А синоптик все рано остался, потому что у него есть социальная роль, как у врача или учителя

Урок настоящего Для прогнозов необходима мультидисциплинарная сеть наблюдений Для прогнозов необходима мультидисциплинарная сеть наблюдений Метеорологическая сеть – это прототип будущей глобальной сети наблюдения за состоянием природы и общества Метеорологическая сеть – это прототип будущей глобальной сети наблюдения за состоянием природы и общества Создание такой сети – главная цель современной географии Создание такой сети – главная цель современной географии Факультет – именно то место, где можно проектировать эту глобальную сеть Факультет – именно то место, где можно проектировать эту глобальную сеть

Б

Доказано, что решения задачи математического моделирования атмосферы существует и единственно

Следствия Все модели описывают одну и ту же систему, расхождения между ними – это результат различий алгоритмов анализа и обработки, а не физики процессов Все, что известно о «странных аттракторов» свойственно и состояниям атмосферы. После 3 х недель рассчитанные поля описывают состояние динамического хаоса атмосферы, то есть не лучше, чем любое случайно взятое поле в на ту же дату того же месяца. Что делать бедным прогнозистам?

1) Прогнозировать предел прогноза –теория чувствительности С помощью прогноза чувствительности можно определить характер предсказуемости будущего отрезка времени С помощью прогноза чувствительности можно определить характер предсказуемости будущего отрезка времени Требуется классификация метеорологических процессов, подобная ЕСП, но согласованная с результатами моделирования Требуется классификация метеорологических процессов, подобная ЕСП, но согласованная с результатами моделирования

2) Развивать прикладную теорию Русел и Джокеров Систематизировать признаки длительно прогнозируемых (русловых процессов) Систематизировать признаки длительно прогнозируемых (русловых процессов) Систематизировать признаки перехода в область возможной критичности (область джокера) Систематизировать признаки перехода в область возможной критичности (область джокера)

3) Определить, что именно и на какой срок мы хотим прогнозировать в областях русел. Выявлять когерентные структуры Выявлять когерентные структуры Минимизировать число характеристик состояния Минимизировать число характеристик состояния Определять характер «дальних связей» Определять характер «дальних связей» Искать опережающую информацию- индикационные признаки Искать опережающую информацию- индикационные признаки

4) исследовать возможность существования режимов жесткой турбулентности в области русел Жесткая турбулентность – это режим динамического хаоса с редкими, но исключительно сильными выбросами Жесткая турбулентность – это режим динамического хаоса с редкими, но исключительно сильными выбросами

5) Прогноз с помощью индикационного показателя (геология, сейсмология ) Режимы развития потенциально опасных природных процессов, показанные через рост индикационного показателя ИП(t). Основные контрольные точки: КС - начало линейного устойчивого процесса (режим I), КБ - начало нелинейного неустойчивого процесса с ростом колебаний (режим II), КЭ - начало экстремального лавинообразного развития (режим III). Режимы развития потенциально опасных природных процессов, показанные через рост индикационного показателя ИП(t). Основные контрольные точки: КС - начало линейного устойчивого процесса (режим I), КБ - начало нелинейного неустойчивого процесса с ростом колебаний (режим II), КЭ - начало экстремального лавинообразного развития (режим III).

6) Изучить метеорологические поля с позиций теории самоорганизации критичности В нелинейных системах обладающих сложностью, целостностью и грубостью, возможно самопроизвольное стремление к неустойчивому равновесию В нелинейных системах обладающих сложностью, целостностью и грубостью, возможно самопроизвольное стремление к неустойчивому равновесию Причина – наличие в системе медленного процесса- накачки- и быстрого процесса - отбраковки Причина – наличие в системе медленного процесса- накачки- и быстрого процесса - отбраковки

7) Выявить и описать ситуации с неоднозначным исходом - ДЖОКЕРЫ В динамических системах возможно существование переменных, которые меняются скачком, причем нерегулярно. В динамических системах возможно существование переменных, которые меняются скачком, причем нерегулярно. Области, где возможен случайный перескок, называются ДЖОКЕРАМИ. Области, где возможен случайный перескок, называются ДЖОКЕРАМИ. К областям джокеров принадлежат и области бифуркаций К областям джокеров принадлежат и области бифуркаций

8) Усилить внимание к статистике редких событий Катастрофы с большим ущербом происходят гораздо чаще, чем при нормальном распределении Катастрофы с большим ущербом происходят гораздо чаще, чем при нормальном распределении Причиной математики считают наличие «дальних связей» Причиной математики считают наличие «дальних связей» Но риск и определяет ущерб больших катастроф, а вероятность ОЯП изучается мало (только в США) Но риск и определяет ущерб больших катастроф, а вероятность ОЯП изучается мало (только в США) Следует изучать природные «утяжеления хвостов» вероятностей реальных событий Следует изучать природные «утяжеления хвостов» вероятностей реальных событий

Чему учить молодых? Все перечисленные идеи уже высказывались в работах синоптиков- долгосрочников 50 х-60 х годов. Читайте стариков и согласуйте их идеи с новыми теориями Все перечисленные идеи уже высказывались в работах синоптиков- долгосрочников 50 х-60 х годов. Читайте стариков и согласуйте их идеи с новыми теориями Нужно следить и правильно интерпретировать работы математиков Нужно следить и правильно интерпретировать работы математиков Географам нужен самый новый уровень обработки данных. Изучайте методы математического моделирования и обработки данных! Географам нужен самый новый уровень обработки данных. Изучайте методы математического моделирования и обработки данных!

ТуТ Шехерезаду застигло утро, и она прекратила дозволенные речи ТуТ Шехерезаду застигло утро, и она прекратила дозволенные речи