Метеорологические компьютеры, высадка на Луну и микроволновые печи
За последнее столетие прогнозирование погоды проделало огромный путь. Метеоролог «Альманаха» Майкл Стейнберг рассказывает о своем опыте в этой области и представляет новейшую систему прогнозирования Национальной метеорологической службы США.
Раннее начало
В июне 1967 года, когда Майклу Стейнбергу исполнилось 15 лет, его семья переехала. С началом учебного года в десятом классе выяснилось, что в новой школе была «продвинутая программа по метеорологии», не имевшая аналогов в других средних учебных заведениях мира.
Ученики имели доступ к новейшим технологиям того времени: «высокоскоростным» телетайпам, которые принимали и печатали метеоданные со скоростью 30 символов в секунду, а также к погодному радару, полученному школой из излишков военного имущества.
К моменту окончания школы (за которым последовало профильное обучение в колледже и аспирантуре по специальности «метеорология») у будущего специалиста уже был двухлетний опыт составления прогнозов погоды для местной радиостанции и газеты.
Почему всегда винят синоптиков
В те времена прогнозирование погоды почти полностью основывалось на опыте и интуиции. Лучшими синоптиками были те, кто умел визуализировать развитие погодных условий на основе текущих карт. Существовали и первые компьютерные модели атмосферы, но они были настолько простыми и неточными, что практически не приносили пользы.
Основная проблема тех прогностических моделей заключалась в компьютерах, чьи возможности были ничтожны по сравнению с современными. Для сравнения: компьютер, управляющий работой обычной микроволновой печи, обладает большей мощностью, чем системы, использовавшиеся для обеспечения высадки на Луну в 1969 году.
За прошедшие полвека мощность, скорость и объем памяти компьютеров выросли на много порядков. Современные компьютерные модели выдают гораздо более точные прогнозы, чем те, которые могли бы составить даже самые опытные метеорологи без использования вычислительной техники.
Несмотря на сохраняющиеся жалобы на точность, сегодняшние прогнозы погоды надежнее многих других видов предсказаний. Средняя погрешность прогноза на восьмой день сейчас меньше, чем была на второй день в начале карьеры автора статьи. И если раньше люди смеялись над предсказанием метели на завтра, то теперь, готовясь к сильному снегопаду, спрогнозированному за несколько дней, покупатели заранее раскупают продукты в магазинах.
Новая, более точная система
В 2018 году Национальная метеорологическая служба США провела масштабную модернизацию своих вычислительных мощностей. Объединенная суперкомпьютерная система для прогнозирования погоды и климата вошла в число 30 самых быстрых в мире с производительностью 8 квадриллионов операций в секунду. Это позволило внести изменения в основную прогностическую модель, которая в течение следующего года проходила испытания и доработку.
12 июня 2019 года была запущена обновленная версия флагманской национальной модели — Глобальной системы прогнозирования (Global Forecast System, GFS). Это стало первым за почти 40 лет крупным обновлением динамического ядра — ключевого компонента модели, который рассчитывает ветер и атмосферное давление для численного прогнозирования погоды. Новая модель также привнесла множество других улучшений. Ее использует не только Национальная метеорологическая служба, но и телеведущие-метеорологи, а также коммерческие компании, такие как AccuWeather, генерирующие свои прогнозы на основе этой и других моделей.
В связи с этим можно заметить повышение точности прогнозов на период от завтрашнего дня до ближайших одной-двух недель, и основной причиной тому служит новая компьютерная модель. Разумеется, это не касается долгосрочных прогнозов в «Старом фермерском альманахе» (The Old Farmer’s Almanac), которые основываются на солнечных циклах и рассчитываются более чем на год вперед — в статье отмечается, что они по-прежнему остаются одними из самых точных среди всех долгосрочных источников.
