Чем пахнет дождь? Ясные ответы на туманные вопросы о климате и погоде - Саймон Кинг

Европейский центр по среднесрочному прогнозированию погоды, Японское метеорологическое агентство и Национальную службу погоды США. Чтобы превратить поступившие данные наблюдений в прогнозы, ученые разработали математические уравнения и программные коды, которые помогают определить то, как воздух ведет себя и формирует погоду во всем мире. Это так называемый прогноз погоды в цифровой форме – он требует сложных физических и математических вычислений, для которых нужна большая мощность компьютеров. В каждом из уже упомянутых крупных метеорологических центров имеются свои «суперкомпьютеры», которые способны переработать обилие данных, полученных в результате наблюдений, в прогнозы, проводя септиллионы (тысячи миллиардов) вычислений в секунду. В результате получается прогноз погоды на ближайшие несколько часов или дней.

Метеорологи пользуются также различными типами погодных моделей: одни дают нам однозначный прогноз, другие – 50 различных вариантов прогноза. Ансамблевое прогнозирование основано на том, что с самого начала в модель вносятся небольшие изменения, после чего анализируются полученные на выходе результаты. Это позволяет получить представление об определенности и вероятности прогнозов. Если все 50 прогнозов оказываются похожи друг на друга, фиксируется отсутствие практических расхождений, так что мы можем быть вполне уверены в прогнозе, но если все 50 сценариев оказываются разными, то в итоговом прогнозе смело можно усомниться.

Прогнозирование погоды – сложный процесс, довольно далекий от научной точности, однако за последние тридцать лет технологии и знания шагнули так далеко, что прогноз на четыре дня в Великобритании сейчас так же точен, как прогноз на день в 80-е годы. Если же говорить о погодных мобильных приложениях, то их огромное количество, все они берут данные из разных ресурсов, а алгоритмы отображения данных заметно отличаются. Некоторые приложения выводят почасовые данные на пять дней вперед, другие предлагают суточный прогноз на 20 дней. Одни прогнозируют лишь несколько параметров погоды, другие представляют значительно более широкий спектр метеорологических данных. Одни показывают процентную вероятность осадков, другие не имеют такой функции. Одни погодные приложения контролируются специалистами-метеорологами, другие полностью опираются на компьютерные модели.

Разные погодные приложения могут показывать несколько отличающиеся данные уже на 12 часов вперед, которые к тому же словно бы меняются ежечасно. Дело в том, что алгоритмы в основе этих приложений каждый час подгружают новые данные наблюдений для уточнения прогноза, как если бы вы посмотрели в окно и заметили, что на самом деле сейчас более солнечно/влажно/сухо, чем предполагалось исходя из модели компьютерного прогнозирования. Эта новая информация может повлиять на прогноз на ближайшие 6–12 часов: алгоритмы обновляются, и символы на экране погодного приложения вашего смартфона могут измениться. В Великобритании основные модели прогнозирования запускаются каждые шесть часов, так что в этих интервалах могут наблюдаться наибольшие изменения в прогнозировании, особенно если речь о прогнозах на 2–5 дней вперед: небольшие изменения в начале работы модели могут привести к значительным изменениям на выходе.

Можно ли контролировать дождь и что такое засев облаков?

Люди веками стремились каким-то образом контролировать погоду: пытались противостоять надвигающемуся на район урагану, напускали туман на взлетные полосы во время Второй мировой войны, стреляли из снежных пушек, чтобы на горнолыжных курортах было больше снега, вызывали дождь для борьбы с засухой в сельском хозяйстве. Управление погодой дается непросто, и пока успехи в этом деле, как и его экономическая ценность, сомнительны. Однако вызывание дождя – один из типов изменения погоды, который, как считается, оправдывает вложения.

Первые зафиксированные попытки вызвать дождь относятся к XIX веку, когда в США появились дельцы, утверждавшие, что на это способны. Отчаявшиеся фермеры, урожай которых погибал от засухи, платили этим «специалистам». Однако никаких научных способов вызвать дождь тогда не существовало, так что эти шарлатаны просто забирали деньги и отправлялись в следующий район, к другим, ни о чем не подозревавшим земледельцам. Вскоре эта практика прекратилась, но идея как-то повлиять на погоду, чтобы вызвать дождь, с тех пор остается неизменно привлекательной.

Самые ранние действительно научные эксперименты по вызыванию дождя прошли в 1946 году, когда американский ученый Винсент Шефер попытался получить искусственные облака в «облачной камере». Во время одного из своих экспериментов он применил сухой лед, после чего оказалось, что в камере образовалось много водяного пара и облака все же сформировались. Лед оказался тем ядром, к которому прикрепились водяные капельки. В природе в роли ядра выступают тот же лед, пыль, соль или песок. Метеорологи называют их облачными ядрами конденсации. Если удастся увеличить количество таких ядер конденсации внутри облака, можно стимулировать развитие водяных капелек, так что образуется больше воды, которая затем прольется дождем.

Методы засева облаков вскоре привлекли внимание правительств и, разумеется, вооруженных сил. В армиях начали проводить собственные исследования возможностей вызывать дождь с военными целями. В Великобритании в начале 1950-х годов Министерство обороны стало участвовать в экспериментах по изменению погоды. Из обнародованных ВВС Radio 4 выдержек из протокола совещания министерства авиации, прошедшего в ноябре 1953 года, очевидно, что военные уже тогда заинтересовались возможностью усиления снега и дождя искусственным путем. Среди возможных применений называлось «затруднение движения войск противника» и «повышение уровня воды в реках и ручьях, препятствующее переправе войск неприятеля». Эксперименты, проведенные военно-воздушными силами, получили название операции «Кумулюс» и заключались в том, чтобы вводить сухой лед в облака.

15 августа 1952 года городок Линмут в графстве Девон пострадал от одного из сильнейших внезапных наводнений своего времени. Через город пронеслись вода, грязь и камни, погибли тридцать пять человек. В то время случившееся посчитали всего лишь ужасным стихийным бедствием, и это убеждение господствовало многие годы, пока не были рассекречены документы министерства обороны. Расследование ВВС показало, что эксперименты в рамках операции «Кумулюс» проходили неподалеку на той же неделе. Документы также свидетельствовали о том, что после катастрофы операцию почти сразу же свернули. Хотя до сих пор нет твердой уверенности в том, что засев облаков действительно способствовал ливню, в ходе расследования ВВС обнаружились документы, свидетельствовавшие о крайнем недовольстве Министерства авиации и Министерства финансов, где осознали, что вызывание дождя способно нанести вред не только военным целям и солдатам противника, но и мирным жителям.

Зачем засевать облака?

Напрашивается вопрос: почему же это открытие кажется таким важным, если эксперименты так быстро свернули? Помимо всех указанных выше вариантов военного применения, от недостатка дождей страдает сельское хозяйство. Если пшеница у фермера не получит достаточно влаги и начнется неурожай, то все его хозяйство будет разрушено. Вот почему американские фермеры в XIX веке так охотно платили дельцам, обещавшим вызвать дождь. Даже в наши дни посевы нередко страдают от продолжительной засухи. Однако сейчас активно заселяются даже самые пустынные районы мира, например, Объединенные Арабские Эмираты, где просто не хватает воды для всего растущего населения страны. За последнее десятилетие технология засева облаков значительно продвинулась