Международный тропический эксперимент
Продолжение. Начало здесь.
Эксперимент «Тропэкс-74» проводился с 15 июня по 30 сентября 1974 года в экваториальной зоне Атлантики, суда по согласованному плану расставлялись по всей тропической зоне от Африки до Америки. Самолеты базировались в Дакаре.
Для руководства сложным экспериментом была создана международная комиссия из представителей Всемирной метеорологической организации и Международного совета научных союзов. В нашей стране этой работой руководила национальная Межведомственная комиссия по ПИГАП. В ее состав входили ведущие ученые нашей страны: академики А. М. Обухов, Г. И. Марчук, члены-корреспонденты АН СССР А. С. Монин, Е. Н. Блинова, М. И. Будыко, К. Я. Кондратьев, профессоры Е. П. Борисенков, М. А. Петросянц, Н. 3. Пинус, А. Ф. Трешников и др. Я являюсь Председателем этой комиссии.
В «Тропэкс-74» участвовало большое количество наземных станций, 35 судов, 12 самолетов, две системы спутников на полярной орбите (СССР и США).
Со стороны Советского Союза были выделены для эксперимента два самолета и 12 судов, 10 из них принадлежат Гидрометслужбе, такие как «корабли погоды»: «Муссон», Пассат» и др., и 2 судна Академии наук СССР. Также были использованы данные искусственных спутников Земли системы «Метеор».
И, конечно, создание надежных методов прогнозирования погоды заслуживает такого внимания — это одна из важнейших научных задач нашего времени. Многие считают, что более всего необходимы и экономически ценны краткосрочные прогнозы, так как методика их составления лучше обоснована и они нужны многим отраслям народного хозяйства (авиации, морскому и рыболовному флоту, транспорту и др.). Соглашаясь с этим, следует, однако, иметь в виду, что точный долгосрочный прогноз дает больший экономический эффект, ибо с учетом его определяют начало и конец навигации на морях и реках, потребность в топливе на зимний период, сроки проведения сельхозработ, траспортных перевозок. На долгосрочных базируются и другие виды прогнозов: вскрытие и замерзание морей, водохранилищ, рек, объем стока рек для планирования выработки энергии гидроэлектростанциями, оценка будущего урожая и др.
Пока долгосрочное прогнозирование погоды еще далеко от совершенства, в настоящее время здесь имеется три метода.
Первый — это синоптический метод. Он основан на подборе аналогов синоптических процессов, происходивших в атмосфере в прошлом, в определении наиболее вероятного развития этих процессов в будущем. На основе этого делают заключения о возможной погоде по тем или иным районам. Этот метод является основным при составлении долгосрочных прогнозов погоды в органах Гидрометслужбы. Оправдываются они на 70— 75%.
Второй — это физико-статистический метод, базирующийся на выявлении связей между явлениями в атмосфере, океане и на поверхности суши в прошлом и настоящем (например, граница снежного покрова, распределение льда в северных морях, отклонение от нормы температуры воды в океане и др.) с элементами погоды (осадки, температура и т. д.), используется как вспомогательный.
И третий, считающийся наиболее перспективным, — это численный метод, основанный на применении к атмосферным процессам уравнений гидродинамики и термодинамики. Он очень сложен и требует количественного учета всего многообразия процессов в атмосфере. Соответствующие расчеты под силу самым мощным электронным вычислительным машинам. Пока так же применяется, как вспомогательный.
Следует отметить, что за рубежом долгосрочные прогнозы погоды (срок до одного месяца) выпускаются только в опытном порядке (США, Англия, Япония). Метод их составления близок к нашему синоптическому, оправдываемость — не выше наших. Однако и там быстрым темпом ведутся разработки численных методов.
Надо отметить, что и при существующих методиках прогнозирования эффективность обслуживания народного хозяйства гидрометеорологической информацией велика. По грубым и далеко не полным данным, Гидрометслужба СССР в 1973 году дала суммарный эффект, превышающий стоимость ее содержания в три раза.
Конечно, совершенствование методов прогнозирования многократно увеличит народнохозяйственную экономию. А возможности для этого большие. За последние годы произошли коренные изменения уровня исследований макрометеорологических процессов. Они обусловлены достижениями теоретической метеорологии, использованием электронных вычислительных машин, применением спутниковых методов измерений, а также крепнущим международным сотрудничеством ученых разных стран.
В результате открылись широкие перспективы решения главных задач метеорологии: выяснения закономерностей, метеорологического режима расчетными методами; познания законов естественного изменения климата и последствий влияния на него человеческой деятельности, обоснования возможностей и путей рационального изменения климата. Вот почему международные научные организации наметили провести в 1977 году эксперимент под названием «Программа исследования глобальных атмосферных процессов» (ПИГАП), который имеет ряд подпрограмм. Большой вклад в это дело внесет и международный научный Атлантический тропический эксперимент (АТЭП).
В механизме общепланетарной циркуляции атмосферы зоны между 40° северной широты и 40° южной широты — своего рода нагреватель. Поток тепла из тропической зоны к северу через 30-й градус северной широты равен 1,1 х1015 калорий в секунду, что составляет около 4,6% приходящей к Земле солнечной энергии.
Мы знаем, что атмосфера получает тепло от подстилающей поверхности — морей, суши. При этом около 80% энергии поступает в виде скрытого тепла конденсации, переносимого водяным паром. По последним оценкам, над океаном около 90% тепла радиационного баланса расходуется на испарения и только 10% — на непосредственное нагревание атмосферы через турбулентный теплообмен. Знание процессов в тропиках становится еще более необходимым, если учесть, что в северном полушарии свыше 80% от общей величины испарения Мирового океана приходится на тропические районы Атлантического и Тихого океанов.
Одна кз главных целей АТЭП — выяснить механизм энергомассообмена между атмосферными движениями в тропиках и умеренных широтах.
Необходимо подчеркнуть, что, несмотря на кажущуюся пустоту и устойчивость тропической циркуляции, особенно в нижних слоях, в действительности она непрерывно претерпевает колебания, вызываемые возмущениями различных масштабов — от волн и вихрей размером по 20—30 тысяч км до отдельных конвективных ячеек порядка 1 —10 км. Их движение существенно влияет на вертикальные потоки тепла и водяного пара. Особенно важны в этом смысле, так называемые, облачные скопления порядка 100—1000 км по горизонтали, в которые организуются конвективные облака, дающие большую часть тропических дождей. Совершенно несомненна связь этих скоплений с крупномасштабными волновыми возмущениями в экваториальных воздушных течениях: они возникают в областях упорядоченных восходящих потоков воздуха и разрушаются в областях нисходящих. Чтобы создать модели облачных скоплений, важно исследовать их внутреннюю структуру, оценить вертикальный и горизонтальный переносы тепла, влаги и количества движения.
Эксперимент «Тропэкс-74» был задуман как программа изучения атмосферных процессов различного масштаба и их роли в формировании погоды в тропиках и умеренных широтах. Здесь волны размером от 10 тысяч км и более, существующие по 5 дней и дольше; облачные скопления размером 100—1000 км, существующие по 1—5 дней, и конвективные ячейки до 1 —10 километров, «живущие» по нескольку часов.
Исходя из этого, программа тропического эксперимента включала следующие подпрограммы: численное моделирование атмосферных процессов в тропической зоне; исследование атмосферной конвекции и облачности; изучение пограничного слоя атмосферы, а также радиационную и океанографическую.
В осуществлении этой большой работы, требующей определенного времени и труда, участвовали ученые нескольких государств Латинской Америки и Африки. В числе стран, предоставивших технические средства наблюдения (суда, самолеты, спутники): СССР, ГДР, США, Франция, ФРГ, Англия, Нидерланды, Мексика, Финляндия и Канада.
Безусловно, успех зависит от полноценного использования полученных материалов в научно-исследовательских институтах. А их на сей раз участвовало более 20. Это институты Академии наук СССР, Главгидрометслужбы и др.
Нет сомнения, что это огромное международное научное мероприятие значительно пополнит наши знания об общей циркуляции атмосферы и поможет зачительно улучшить методику долгосрочного прогнозирования погоды. К тому же большое количество институтов Советского Союза включили в план своей работы изучение материалов по «Тропэксу-74». А в 1975 году по итогам этого эксперимента в СССР будет проведен симпозиум.
