«Глаза и уши Гидрометцентра». Aif.ru побывал на метеостанции на ВДНХ
Несмотря на технический прогресс и многие годы наблюдений за атмосферой, процесс составления прогноза погоды остается чрезвычайно сложным и неоднозначным. Корреспондент aif.ru побывал на метеостанции и побеседовал с экспертами.
Непрерывное наблюдение
Метеостанция «Москва, ВДНХ», расположенная в небольшом двухэтажном павильончике на одноименной выставке, является одной из трех действующих станций Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в Москве.
Помимо нее есть «Балчуг» на Садовнической набережной и «Тушино». Остальные были либо закрыты, либо переданы в пользование учебным заведениям, как, например, станции в МГУ или Тимирязевской академии. Об этом корреспонденту aif.ru рассказала начальник метеостанции «Москва, ВДНХ» Светлана Никитина.
Станция на ВДНХ была открыта одновременно с выставкой. Она проработала всего десять месяцев, после чего была временно закрыта в связи с началом Великой Отечественной войны. Вновь метеостанция заработала уже в 1948 году, и с тех пор наблюдения на ней не прерывались ни на час.
Она работает круглосуточно и раз в три часа должна передавать метеосводку, или, как ее называют специалисты, «синоптическую телеграмму», в Гидрометцентр. Чтобы обеспечивать такую работу, метеорологи работают на станции суточными сменами. Как правило, одновременно работает один наблюдатель и начальник станции, который следит за правильным заполнением документов.
Вопреки расхожему мнению, здесь прогнозы не делают: здесь только собирают данные, которые после лягут в основу будущего прогноза.
«На метеорологических станциях есть только приборы, но нет климатического материала, нет спутниковой информации, нет радиозондирования и карты погоды. Все данные поступают в Гидрометцентр. Как я говорю деткам, когда рассказываю о своей работе, мы — глаза и уши Гидрометцентра. Мы наблюдатели. Если какие-то значения превышают норму, например, скорость ветра, мы должны "поштормить", чтобы башенные краны перестали работать», — объяснила Никитина.
Заманчивый шар
Метеостанция на ВДНХ оснащена всем необходимым оборудованием. Здесь можно измерить давление, скорость и направление ветра, температуру воздуха и почвы, количество осадков. Нет только гелиографа — прибора, регистрирующего продолжительность солнечного дня. По словам Никитиной, от него отказались еще в конце прошлого века, потому как с площадки станции его постоянно воровали.
«Он представлял собой красивый стеклянный шар, в котором, как в большой лупе, собирались солнечные лучи. Они выжигали на бумаге след, по которому можно было посчитать количество солнечных часов в сутках. Еще в 70-х его постоянно уносили с площадки, потому от него отказались», — рассказала Никитина.
При этом в самом здании станции есть только датчик атмосферного давления и его дублер, советский барометр 70-х годов. Объясняется это особыми условиями использования приборов.
«Это у нас прибор привилегированный, он должен быть надежно зафиксирован на капитальной стене. Чтобы снимать точные показания, были рассчитаны поправки для его положения относительно уровня Баренцева моря. Такой выбор обусловлен тем, что оно ближе всего к нам, и именно им обусловлены все процессы в Москве, все идет оттуда», — объяснила Никитина.
Остальные же приборы находятся на расположенной неподалеку метеоплощадке, огороженной забором. По словам начальника станции, ее часто принимают за площадку для выгула собак или за пасеку.
Сейчас основные измерения производятся автоматическим комплексом, в который входят датчики температуры, видимости, силы и направления ветра, а также количества осадков. Есть и измеритель высоты облаков, который представляет собой импульсную лампу с отражателем. Он отправляет вверх импульс, который отражается от атмосферного скопления и возвращается в приемник, показывая расстояние, прошедшее импульсом.
Таким образом можно вычислить высоту проплывающих над площадкой облаков до двух километров. Все параметры считываются постоянно и передаются на компьютер на станцию. Однако остались и «классические» приборы, которые служат «запасным» вариантом на случай, если современная техника по той или иной причине выйдет из строя.
Некоторые измерения, например, форму и количество облаков, текущую погоду, а также время начала и конца осадков, дежурящий метеоролог наблюдает самостоятельно и вручную вносит данные в сводку.
Волосы и подземные трубки
Метеоплощадка разделена на четыре основные зоны, все приборы и постройки ориентированы строго на север. В первую очередь, метеоролог идет на южную часть площадки, где расположены приборы для измерения температуры почвы. Это несколько термометров, погруженных в специальных трубках на разную глубину. Там же можно увидеть и мерзлометр — размеченная трубка с водой, ноль на которой находится на уровне поверхности. Так можно понять, до какой глубины земля промерзла.
«Это важно из-за того, что весь приземный слой атмосферы прогревается именно нагретой почвой. Например, когда в Москве 30 градусов, почва прогрета на 40. Также эта информация полезна для работников сельского хозяйства, чтобы определить, пора ли засевать культуры, а также строителям, чтобы не начинать работу при замерзшем грунте», — объяснила начальник метеостанции.
После этого метеоролог идет на следующий ряд, к приборам для измерения атмосферных осадков. Они представляют собой несколько мерных ведер, в которых скапливаются осадки, защищенных по бокам жалюзи, из-за чего установки похожи на большие цветы. Такая защита нужна, чтобы ветер не мешал собирать осадки и не портил измерения.
«В московском регионе осадки измеряются четыре раза в сутки: в 6 и 9 утра, а также в 18 и 21 вечера. Для этого надо проверить ведро. Если осадки были, то нужно заменить его на пустое, а собранную воду слить через специальный носик и измерить. Снег из ведра мы топим, причем обязательно в естественных условиях, чтобы ничего не испарилось и не исказило измерения», — рассказала метеоролог.
Затем специалист следует на линию приборов для измерения температуры и влажности воздуха: в поднятых над землей будках, отдаленно похожих на ульи, находятся несколько термометров, показывающих минимальную и максимальную температуру за сутки. При работе с ними зимой метеорологам приходится задерживать дыхание, чтобы не нагреть им термометр и не испортить показания.
Там же находятся приборы для измерения влажности воздуха: психрометр, состоящий из сухого и «смоченного» дистиллированной водой термометров, а также гигрометры, важной частью которых являются женские волосы.
«В середине прибора натянут обезжиренный женский волос, обычно берут у блондинок, потому что он более чувствителен. Принцип действия прост: когда вы моете голову, у вас волосы удлиняются, а когда сушите феном — укорачиваются. Вот и тут из-за влажности воздуха меняется длина волоса и стрелочка прибора ползет в нужную сторону», — объяснила принцип действия прибора Никитина.
На самом севере площадки установлены приборы для измерения параметров скорости и направления ветра: анемометры, похожие на «вертушку» с лопастями в виде ложек для мороженого, и анеморумбометры, смахивающие на флюгеры-самолетики. По ним можно понять скорость и направление ветра.
Есть на площадке три рейки, расположенные «на вершинах» равностороннего треугольника, по которым смотрят высоту снежного покрова. В прошлом году, по словам Никитиной, максимальный снежный покров на станции составлял 64 сантиметра, в этом году — только пять. А в конце января рейки для измерения снега на станции и вовсе стояли в окружении зеленой травы.
Особняком на площадке стоит «будка» — пост, в котором берутся пробы воздуха: четыре раза в день, в полночь, семь утра, час дня и семь вечера, в прибор вставляются колбы с прозрачным реагентом, после чего через нее фильтруется воздух на площадке. В результате реагент окрашивается, и по его цвету в лаборатории смогут сказать, превышена ли концентрация чего-либо в воздухе в конкретный день и час.
«Но у нас ВДНХ считается "Антарктидой Москвы", то есть самой холодной станцией региона и при этом самой чистой, ведь здесь нет шоссе или магистралей. Но такие посты разбросаны у нас по всей Москве. На основе их показаний и строится карта загрязнения воздуха. А также водоемов, но это делают гидрологи», — рассказала Никитина.
А что с прогнозом?
Собранные на метеорологической станции данные кодируются и отправляются в Гидрометцентр. Однако одних их все равно недостаточно для составления прогноза погоды. Об этом корреспонденту aif.ru рассказал научный руководитель Гидрометцентра России Роман Вильфанд.
По его словам, подготовка к прогнозу начинается задолго до сбора данных. Сначала ученые составляют методологию прогноза, то есть научную базу, методику и технологию. Современная научная база прогнозов заключается в моделировании атмосферных процессов. Для того, чтобы «воспроизвести» атмосферу и предсказать, как она себя поведет, составляется замкнутая система уравнений, которые бы описывали ее поведение и учитывали множество различных факторов.
Для начала «работы» этой модели нужные начальные данные. Именно их и собирают на метеорологических станциях. Но, по словам Вильфанда, не только на них.
«Для того, чтобы эта модель была реализована, нужны начальные данные. Их огромное количество, но все равно их недостаточно: атмосфера простирается над всей поверхностью Земного шара, на высоте до 1000 км. И чтобы модель стартовала, нужно, чтобы данных было достаточно для достоверного описания состояния всей атмосферы», — объяснил Вильфанд.
Потому, кроме метеорологических станций, которые дают информацию от поверхности земли, используют аэрологические зонды, то есть шары с гелием и прикрепленными к нему датчиками, которые передают данные с высоты 25 км, радары, отправляющие сигналы к облакам и считывающие искажения атмосферы в слое до 10 км, а также датчики, установленные на самолетах.
Наиболее ценную же информацию передают спутники: они фиксируют излучение Земли в разных диапазонах, по которому можно восстановить профиль атмосферы по всей поверхности планеты.
«Этот метод дает много ошибок, потому приходится сопоставлять данные с теми источниками, которым синоптики доверяют, например с показаниями с метеостанций», — рассказал Вильфанд.
Всю эту информацию автоматически загоняют в систему уравнений, которую можно решить только методом приближенного интегрирования при помощи суперкомпьютера. В результате получается графическая модель с текстовым описанием состояния атмосферы 2d6 , которую уже интерпретируют специалисты-синоптики.
И даже такие сложные и высокотехнологичные методы все равно иногда дают неточные результаты. Потому ученые постоянно улучшают и дорабатывают эти модели, и этот процесс идет практически непрерывно. Как и наблюдение на метеорологических станциях.