Михаил Беляков - Погода и ее предвидение

Внедрение электронно-вычислительной техники в практику Службы погоды открывает широкие перспективы для улучшения качества прогнозов погоды.

В последнее время учеными было открыто, что многие атмосферные процессы можно описать на основе точных законов физики, математики и термодинамики. Найдены соответствующие математические уравнения, решая которые можно определить вероятное будущее распределение давления, температуры и влажности воздуха, осадков и ветра и соответственно вероятное размещение циклонов и антициклонов, атмосферных фронтов и воздушных масс.

В результате теперь имеются способы, которые позволяют численным путем составить прогноз изменения давления и температуры воздуха на сутки вперед. Особенно полезно предвычисление будущего распределения давления воздуха. Это предвычисление позволяет строить карты будущего распределения давления воздуха и таким путем установить предстоящее распределение областей высокого и низкого давления, что, как вы уже знаете, весьма важно для анализа и прогноза погоды.

Использование такого метода, требующего большого количества расчетов, возможно только с помощью электронных вычислительных устройств.

Рассматривая вопрос о перспективах улучшения прогнозов погоды, необходимо также учитывать следующее.

До недавнего времени исследование атмосферных процессов, влияющих на погоду, в основном базировалось на наблюдениях в нижнем слое атмосферы — тропосфере, т. е. до высот порядка 8–15 километров. Но земная атмосфера распространяется в высоту до многих сотен километров. Взаимодействие и взаимозависимость процессов во всей толще атмосферы еще недостаточно изучены.

Мы уже говорили, что основную роль в развитии атмосферных процессов на Земле играет Солнце. Однако вопрос о роли солнечной активности в изменении погоды также еще мало изучен, главным образом из-за того, что до последнего времени не было точных инструментальных наблюдений над состоянием высоких слоев атмосферы.

Связь между солнечной активностью и процессами в атмосфере была, в частности, обнаружена при изучении солнечных пятен. Как известно, максимум пятен повторяется регулярно через каждые 11 лет. Установлено, что в периоды этих максимумов наблюдаются некоторые отклонения от нормы в развитии атмосферных процессов на Земле. В то же время периодичность в изменении количества солнечных пятен обусловливает и периодичность некоторых явлений на Земле. Так, например, при увеличении числа пятен на Солнце в тропиках в зоне Азия — Австралия наблюдается понижение давления воздуха, а в зоне Америки и восточной части Тихого океана повышение. Известно также, что наводнения в долине Нила повторяются через 22 года, т. е. ровно через два периода между очередными максимумами солнечных пятен.

Кроме солнечных пятен, на атмосферу Земли влияет ультрафиолетовое и рентгеновское излучения Солнца; под действием этих излучений в высоких слоях атмосферы образуется особый слой — ионосфера, простирающийся от высоты в 70 километров, примерно до высоты в 500 километров над поверхностью Земли [8] Подробнее об этом см. в брошюре: Ф. И. Честнов , Загадка ионосферы, «Научно-популярная библиотека» Гостехиздата. .

Интенсивность ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца меняется в связи с изменением солнечной активности, что приводит к изменениям в состоянии слоев ионосферы.

Солнце является также источником различных электрически заряженных частиц-корпускул, выбрасываемых в межпланетное пространство. Наблюдения показывают, что приближение этих частиц к Земле вызывает в ее атмосфере целый ряд явлений. Возникают возмущения в магнитном поле Земли, появляются полярные сияния, нарушаются нормальные условия отражения радиоволн от ионосферных слоев.

Все указанные нами виды солнечного излучения оказывают непосредственное влияние лишь на очень высокие слои атмосферы. Например, ультрафиолетовое излучение Солнца практически до поверхности Земли не доходит, поглощаясь по пути воздухом атмосферы и особенно входящим в его состав газом озоном. Последний имеет наибольшую концентрацию на высоте порядка 30 километров над поверхностью Земли и служит барьером для ультрафиолетового излучения Солнца. Корпускулярное излучение также проникает в земную атмосферу до высот порядка 60–70 километров над земной поверхностью.

Однако в последние годы снова обращено внимание на то, что целый ряд явлений, наблюдающихся в нижних слоях атмосферы, все же связан с изменением солнечной активности. Помимо уже приводившихся выше примеров, обращает на себя внимание то, что в периоды максимумов солнечной активности температура в тропических поясах Земли приблизительно на полградуса ниже, чем в периоды минимумов. Неоднократно обнаруживалась связь между солнечной активностью и числом гроз и т. д.