У нас можно приобрести различные информеры (виджеты) на мобильные устройства, которые прогнозируют, предупреждают о различных катаклизмах.
Виды извещений
Люди научились планировать в долгосрочной перспективе, делать прогнозы на будущее, чтобы хоть как-то его контролировать и быть готовым к негативным изменениям. Разобрались с погодой, предсказанием извержения вулкана, землетрясения и цунами. Для этого человечество разработало различные методы мониторинга и приборы для исследований. Однако по статистике технический прогресс и количество жертв от стихийных бедствий растут параллельно. Каждый год количество пострадавших увеличивается на 6%, количество катастроф за последние 30 лет выросло в 4 раза, число погибших в 2.
На каких методах сегодня основаны прогнозы стихийных бедствий, погоды, катаклизмов и насколько они точны, читайте в нашей статье. Расскажем, как составляется:
- Прогноз погоды;
- Прогноз вспышек на солнце;
- Прогноз магнитных волн;
- Прогноз землетрясений;
- Прогноз извержений вулканов;
- Прогноз цунами;
- Прогноз наводнений;
- Прогноз циклонов, ураганов, штормовых ветров и тайфунов;
- Прогноз пожаров;
- Прогноз атмосферных загрязнений;
- Прогноз роста озоновых дыр;
- Прогноз снежных лавин;
- Прогноз засухи;
- Прогноз града, тумана и прочих осадков.
Прогноз погоды
Точность метеопрогнозов зависит от количества метеостанций, которые разбросаны по миру в разных его точках. Сеть метеостанций выдает первичную информацию: давление, скорость ветра, температура, направление ветра, дальность видимости, осадка и т.д. Далее она передается в метеоцентры, обрабатывается и наносится на карту погоды.
Сегодня прогноз погоды составляется в двух вариантах: для народного хозяйства (температура, влажность, облачность, туманы и т.п.) и авиационный (составляется раз в три часа каждый день штатным синоптиком на аэродроме). Принципы составления одинаковые, второй вид более подробный.
В качестве методов прогнозирования погоды используют:
- Синоптический метод. Если говорить простым языком, то он заключается в определении траектории движущихся воздушных частиц. Чтобы знать, какой будет погода завтра в исследуемой местности, нужно выяснить, какие воздушные массы туда придут и откуда. Мониторинг производится по синоптическим картам, которые очень похожи на те, что показывают в передачах о погоде: циклоны, антициклоны, завихрения ветров, осадки и т.д.
- Гидродинамический метод для долгосрочного прогноза. Основой является математическая модель атмосферы, и всю работу проводит специальная программа. Расчетную карту, сделанную машиной, часто используют и в синоптическом методе, так как она несет очень точную информацию, которая все же может отличаться, так как модели разные, учитывающиеся факторы тоже могут отличаться. Отсюда разные прогнозы погоды на разных телевизионных каналах. Прогноз на 10 дней считается более или менее точным и правильным, если угадана перспектива и тенденция, так как погода может «сдвинуться» на пару дней. И это нормально.
Плюс ко всему точность передачи информации от синоптика к потребителю зависит и от журналистов, которые рассказывают о погоде. Синоптики всегда дают «вилку» температуры, а журналисту, порой, проще дать среднее арифметическое или упустить слово «существенных», говоря об осадках, и выдать в эфир просто «без осадков». Вот и растет недовольство граждан, что погоду до сих пор прогнозировать не умеют и не могут никак угадать.
На самом деле синоптики-инженеры полностью справляются со своей работой и выдают надежные прогнозы. Сегодняшняя предсказуемость погоды равна 5 дням. Точность прогноза погоды на завтра 96%, далее она снижается в среднем на 2% в день.
Прогноз солнечного излучения - вспышек
От солнечного излучения сегодня зависят очень многие процессы и технологии на земле, поэтому ученые активно и пристально наблюдают за солнцем. Например, его активность важна для работы солнечной электростанции, и ученые пользуются расчетами и математическими моделями для точных наблюдений. Также вспышки на солнце влияют на работу приборов, атмосферу, здоровье людей, радиоактивный фон в ближнем космосе. Поэтому их мониторинг и прогнозирование крайне важны.
За солнцем сегодня следят 4 огромных аппарата, 3 американских (SOHO, TRACE, RHESSI) и один российский («Коронас-Ф»). Вспышки проходят три слоя атмосферы солнца: корону, хроносферу и фотосферу.
Еще совсем недавно их пытались определить с помощью синоптического метода, опираясь на изучение состояния солнца перед вспышкой. Сегодня используют каузальный метод. Это построение моделей на основе знаний о физике вспышки. В процессе наблюдений ученые выяснили, что появление вспышек тесно связано с солнечными магнитными полями в фотосфере. Эти поля крайне нестабильны и не постоянны, поэтому прогнозы сложно получить. Однако ученым это удается, поскольку главное увидеть, когда начнется вспышка, ведь она «доберется» до нашей планеты во всей своей красе и мощи только через 3 суток.
Появление вспышки видно в рентгеновских лучах, в спектральном излучении и в уф-свете. Также вспышки моделируют в лабораторных условиях, что помогает сделать прогноз точнее.
Прогноз магнитных волн
Магнитные волны, солнечная активность и бури с ними связанные можно отнести к области космической погоды. Ее показатели важны в большей степени для авиации, поэтому мониторинг осуществляется в трех направлениях:
- Текущая диагностика (ведется в режиме реального времени, в том числе на борту самолета);
- Предупреждение (как правило, факты и наблюдения за 24 часа до полета);
- Краткосрочный прогноз (за 1-3 суток ).
Геомагнитные возмущения определяются следующими методами:
- Прогноз Geofor основывается на наблюдениях за солнечными вспышками и магнитными потоками. Как только появляется всплывающий магнитный поток, увеличивается активность солнца. ВМП должен быть больше 1013 Вб, а его скорость должна быть больше 109 Вб/сек, тогда можно говорить о том, что через 2 суток возникнет мощная солнечная вспышка, которая принесет не менее мощные магнитные бури.
- Отслеживание потоков электронов от магнитных волн, которые достигают земли с задержкой в несколько дней. Исследование ведется с применением искусственных нейронных сетей, позволяющих определить геомагнитные индексы.
- Измерение характеристик пятен на солнце и регистрация их рождения. Это позволяет видеть динамику солнечных магнитных структур.
- Математические методы, которые позволяют определить фазы геомагнитной бури за 16 часов до ее начала.
Стоит отметить, что космическую погоду ученые научились определять точнее, атмосферной. Все возмущения определяются с точностью до 95%, однако, задержка небольшая – до часа. С высокой точностью определить магнитную бурю за сутки или двое ученые пока не в состоянии.
Прогноз землетрясений
Прогноз землетрясений никак не связан с наукой сейсмологией. Она изучает строение земной поверхности, следя за сейсмоволнами и теми последствиями, которые приносят самые мощные из них.
Прогноз землетрясений выносится с помощью специальной технологии, которая собирает геофизическую информацию, анализирует и обрабатывает, строя модель тектонического процесса, идущего внутри земли.
Технология похожа на прогноз погоды, когда учитываются даже такие факторы, как лунный прилив. Он на самом деле важен для прогноза крупных землетрясений. Лунный прилив часто является отправной точкой для катастрофы, так как многие мощные толчки приходились на ночное время, а число погибших под обломками собственных домов достигало 99%.
Учет лунного прилива спас жизни сотням тысяч людей в 1975 году, когда был сделан прогноз на Хайченское землетрясение. Населению не разрешали возвращаться в дома ночью накануне, и все люди остались живы, пострадали только здания. Это было один из самых удачных прогнозов, спасший жизни 200 000 человек.
Землетрясение – подземный процесс, поэтому прямое наблюдение за ним невозможно. Ученые ориентируются на его предвестников, которые бывают долго-, средне- и краткосрочными. Первые – очень не информативны, так как могут проявиться задолго до самих толчков (за годы), другие дают о себе знать за часы до разрушений, но также не дают информации о мощи, месте толчка и его будущей магнитуде.
Если использовать все геофизические данные и смоделировать землетрясение, то прогноз можно считать надежным. В противном случае он вероятностный и чем-то напоминает прогноз погоды.
Прогноз извержений вулканов
Ученые до сих пор разрабатывают разные способы прогнозирования извержений вулканов. Им многое удается, аппаратура позволяет выявить различные изменения, но определить время извержения все еще невозможно. Часто вулкан начинает подавать сигналы тогда, когда уже ничего нельзя предпринять.
Также на точность и эффективность прогноза извержений влияет выбранный метод. Если ошибиться с выбором, катастрофа только усугубляется. Так случилось в 1951 и 1956 годах, когда извергались вулканы в Новой Гвинее и на Камчатке. Тогда анализировались предыдущие извержения и их периодичность. На основе таких исследований были сделаны ошибочные выводы о том, что оба вулкана потухшие и опасаться нечего.
Методов достаточно много, ученым требуется учитывать различные природные факторы и анализировать их:
- Климатические изменения в местности расположения вулкана и земные приливы. Некоторые извержения совпадают по времени с изменениями природы (в 1960 году в Чили произошло извержение ровно через 2 суток после того, как за 300 км от него прогремело землетрясение).
- Повышение температуры воды, горных пород, а также газового состава рядом с вулканом. Ученые применяют аэрофотосъемку в инфракрасных лучах. Вода не только может закипеть перед извержением, но и поменять свой цвет, в воздухе повышается содержание сероводородов и хлористоводородной кислоты, а водяных паров становится меньше. Так удалось спрогнозировать извержение 1965 года на Филиппинах и уберечь людей от опасности. Ученые измеряли температуру воды в озере около вулкана и, заметив ее повышение, сделали прогноз.
- Изменение магнитного поля. В долгосрочной перспективе (несколько месяцев) меняется ориентация магнитного поля, а в краткосрочной (несколько часов) поле ослабевает. В 1966 году перед извержением на Камчатке учеными было выявлено ослабление магнитного поля за 12 часов до катастрофы.
- Размагничивание горных пород. Ученые применяют магнитную съемку, чтобы выявить потерю магнитизма у некоторых горных пород. Когда минералы нагреваются, они размагничиваются, что и свидетельствует о приближении извержения. Этот метод использовали перед взрывом вулкана Михара на острове Осима в 1986 году.
- Измерение наклона земной поверхности около вулкана с помощью наклономера. Скорость наклона позволяет узнать приблизительное время извержения. Если готовится извержение, то земная поверхность движется, наклоняется, так как под ней перемещается лава, двигаясь ближе к «выходу».
Учеными изучается жизнедеятельность самого вулкана, применяются приборы для выявления признаков скорого извержения и устанавливаются сейсмические станции. Однако все вышеперечисленные методы не могут точно предсказать извержение. Даже слабые толчки в течение долгого времени не дают определенности. Предсказать когда именно будет взрыв вулкана, ученые не в силах. В течение 16 лет толчки вокруг Везувия учащались, а в 79 году он начал извергаться. Катастрофу предупредить не удалось.
Прогнозирование цунами
Самые эффективные методы предсказания цунами разработаны японскими учеными. Созданы спутниковые системы, настроены компьютерные программы, которые заранее выявляют прибытие смертельных волн.
Мониторинг цунами осуществляется путем анализа кластерной деформации. Это фиксация вибрации в воздухе и изменение электронов в ионосфере во время землетрясения, которое чаще всего является причиной возникновения цунами. Она позволяет определить направление, размер и приблизительную скорость волны.
Вся проблема в скорости отправки сообщений о приближающемся цунами, т.е. в скорости анализа полученных данных. В 1983 году ученым требовалось 20 минут после начала землетрясения, чтобы получить сведения, но цунами уже достигло побережья. В 1993 году предупреждение отправлялось учеными в течение 10 минут, но и это было слишком долго. Спасти 200 человек на острове Окушири не удалось, 29-метровая волна накрыла его через 3 минуты после землетрясения.
В 1994 году уже никто не пострадал от цунами на острове Хокайдо, всех успели эвакуировать, поскольку уже через 8 секунд после первого толчка предупреждение разослали на радио и телевидение.
Прогнозы наводнений
Гидрологические прогнозы также как и прогнозы погоды, землетрясений и вулканов бывают кратко- и долгосрочные. Краткосрочные методы анализируют движение воды в притоках и руслах рек, рассчитывают ее перемещение. На этой основе создается прогноз об уровне воды.
Долгосрочные методы прогнозируют масштаб бедствия наводнения. Они изучают зависимость между стоком воды в половодье и ее расходом по отдельным участкам реки. О весеннем половодье гидрометцентр предупреждает с помощью составленных карт. На них обозначаются очаги максимального подъема воды и минимального ее спуска.
Ученые стараются определить уровень затора на реке и зажора (скопления льда, в результате которого поднимается уровень реки и может произойти наводнение). Все полученные расчеты сравниваются с отметкой критического уровня по каждому населенному пункту.
Таким образом, гидрометцентр прогнозирует степень затопления и силу наводнения на территории России.
Прогноз циклонов, ураганов, штормовых ветров и тайфунов
Циклоны, ураганы, тайфуны и шторма «гуляют» по планете круглый год. На Северном ее полушарии они активизируются к середине лета, на Южном – к зиме. Ученые отмечают, что точно предсказать появление урагана крайне сложно. Атмосферные и водные процессе очень изменчивы. Исследования опираются на наблюдениях за климатическим колебанием Эль-Ниньо.
На формирование штормов и тайфунов влияет температура океана. Чем она выше в верхних слоях, тем вероятнее появление урагана. Способствует прогреву воды и глобальное потепление.
Кроме измерения температуры воды проводится анализ скорости ветра и его направлений во время образования циклона. Именно циклон становится предвестником тайфунов , штормов и ураганов.
Низкое и резко упавшее давление также говорит о приближении урагана. Основной прибор, участвующий в мониторинге развития смерчей и тайфунов – радиолокатор, который позволяет увидеть радиоэхо облака урагана и разослать предупреждение за 2 часа до приближения стихии.
Общая тенденция, по словам ученых, такова: количество циклонов снижается, а мощных ураганов возрастает.
Прогноз пожаров
К сожалению, пожары относятся к стихийным бедствиям, которые поддаются прогнозированию развития уже начавшегося пожара или предполагаемых зон пожарной опасности. Точную дату и место пожара не может назвать никто.
Количество пожаров в лесу зависит от:
- степени пожарной опасности по условиям погоды;
- класса пожарной опасности лесных участков;
- количества потенциальных источников огня;
- количества аналогичных пожаров.
Вероятность возникновения пожара повышается, если:
была малоснежная зима;
долго длится засуха;
бездождевой период составляет более 20 дней;
температура воздуха выше нормы стоит более 15 дней;
на пожароопасной территории пониженная влажность.
Прогноз атмосферных загрязнений
Разрастание городов и их насыщенность источниками загрязнений атмосферы заставляет ученых проводить мониторинг загрязнений воздуха, чтобы их концентрация не превышала допустимые пределы.
Способствуют скоплению и выбросам вредных веществ такие факторы, как безветренная погода, аварии на определенных видах предприятий, плотность застройки в районах города, сложный рельеф местности и т.д.
Ученые измеряют концентрацию вредных веществ в приземных слоях воздуха в течение дня, берут пробы воздуха и делают выводы о нарастании или снижении вредных примесей. Для каждого города составляется прогностическая схема с предварительным суточным прогнозом и уточненным – на 6 часов вперед.
Прогноз роста и появления озоновых дыр
Озоновый слой разрушается под воздействием двух элементов: хлора и брома, которые присутствуют практически во всех выбросах. Цифры ужасающие: одна молекула хлора в атмосфере сжигает 100 тысяч молекул озона, а «живет» она там в течение 75-111 лет.
Ученые впервые заметили изменения в озоновом слое в 1985 году. Над Антарктидой начал падать уровень озона и снижался он каждый год. В итоге образовалась озоновая дыра, с концентрацией вещества всего 6% и запустился процесс климатических изменений. Концентрация озона влияет на возникновение ураганов и смерчей, глобальное потепление и т.д.
Сегодня проводится тщательный мониторинг состояния озонового слоя земли, а также выброса озоноразрушающих газов, их переноса и т.д. На основе математической модели ученые сделали вывод о возможном восстановлении слоя озона над Антарктидой к 2068 году.
Прогноз снежных лавин
При прогнозировании схода лавины невозможно дать точное время, но сегодня заблаговременность прогноза составляет от нескольких часов до 3 суток.
Прогноз выдается на основе анализа следующих составляющих:
снегонакопление (устойчивость снежного покрова);
характеристики рельефа конкретной местности;
метеорологические условия (резкие изменения погоды).
Исходная информация собирается со станций и снегомерных маршрутов контролирующих организаций (в России это Госкомгидромет). Также во внимание принимаются космические снимки, топо- и аэрокарты.
Ежегодно РПЛЦ Росгидромета производят предупредительный спуск от 113 до 460 лавин. Оправдываемость прогнозов составляет от 95 до 100%, заблаговременность предупреждений — от 48 до 72 часов. Этого времени достаточно для эвакуации людей из зоны схода лавины.
Прогноз засухи
Засухи носят цикличный характер. Их прогноз особенно важен для сельского хозяйства и урожайности некоторых зерновых.
Повторяются засушливые периоды каждые 10-15 лет. Есть предположение, что они связаны с солнечной активностью, пониженной облачностью и антициклональной погодой.
Засуха чаще всего наступает после:
- повышения солнечной радиации;
- продолжительного солнечного сияния;
- предыдущей осенней засухи.
Прогноз града
Сельское хозяйство ежегодно страдает от градобитий. Погибает до 18% урожая, поэтому ученые активно занимаются прогнозированием этого явления и создают на основе этих данных противоградовую защиту.
Образование градовых облаков в большинстве случаев наблюдается на быстро перемещающихся холодных атмосферных фронтах (на теплых бывает редко), или при внутримассовых процессах.
Для прогноза града используются различные графики зависимостей разности температур и скорости вертикальных токов в облаке, состояния осадков в облаке, перегрев облака и математические расчеты.
Если гроза ожидается на холодном фронте, а разность температур воздушных масс составляет 10 градусов и более, то гроза будет обязательно. При этом, если температура холодной воздушной массы около 10 градусов и более, будет ливневой дождь и гроза. Если же температура холодной воздушной массы около 20 градусов и более, то следует ожидать грозу, град и шквалистое усиление ветра до 20-25 м/с.