Прогнозы погоды и состояния окружающей среды на более длительные сроки принесут огромную пользу
Прогнозы погоды и состояния окружающей среды, составленные на несколько недель и месяцев вперед, могут стать такими же широко используемыми и необходимыми, как современные прогнозы на завтра, но для этого необходимы дополнительные исследования и устойчивые инвестиции. К такому выводу пришел новый отчет Национальных академий наук, инженерии и медицины США. Комитет, проводивший исследование, разработал научную программу, наметив стратегии для преодоления пробелов в знаниях и возможностях, которые в настоящее время ограничивают точность и полезность долгосрочных прогнозов погоды и состояния океана.
Расширение краткосрочных прогнозов для предсказания условий в системе Земли — в атмосфере, океане или на поверхности суши — на срок от двух недель до 12 месяцев вперед поможет лицам, принимающим решения (местным чиновникам, фермерам, военным или управляющим водными ресурсами), планировать заранее, спасать жизни, защищать имущество и повышать экономическую жизнеспособность. Например, это позволит лучше планировать военные и коммерческие судоходные маршруты, чтобы избегать опасностей или использовать благоприятные условия, прогнозируемые на недели вперед.
«У нас есть смелое видение, что прогнозы от субсезонных до сезонных, которые рассматривают период от двух недель до года вперед, через десять лет будут так же широко использоваться, как сегодня ежедневные и еженедельные прогнозы погоды, — заявил председатель комитета Раймонд Дж. Бан. — Даже если такая информация никогда не достигнет уровня уверенности, связанного с прогнозом погоды на завтра, ее все равно можно будет использовать для принятия широкого спектра важных решений. Путь к реализации этого видения требует целенаправленных усилий в области процессов и прогнозов системы Земли как со стороны физиков, так и социологов. Пришло время увеличить инвестиции в создание возможностей прогнозирования системы Земли следующего поколения».
В отчете изложена 10-летняя программа с четырьмя исследовательскими стратегиями для повышения точности и релевантности сезонных и субсезонных прогнозов.
Первая стратегия — лучше вовлекать сообщество пользователей прогнозной продукции, включая управляющих ресурсами, военных планировщиков, спасателей и других потенциальных пользователей из многих секторов. Социальные и поведенческие исследования могут помочь выяснить, как используются текущие прогнозы, и определить существующие барьеры. Сообществу исследователей и оперативных прогнозистов необходимо вести постоянный диалог с пользователями, чтобы согласовать научно возможное с практически полезным для них, поскольку и технические возможности прогнозирования, и потребности пользователей постоянно развиваются.
Вторая стратегия направлена на повышение качества и точности субсезонных и сезонных прогнозов. Это потребует улучшений во всех частях систем прогнозирования: расширения наблюдений, улучшения методов ассимиляции данных, уменьшения ошибок моделей и совершенствования методов количественной оценки неопределенностей и верификации результатов прогнозов.
Третья исследовательская стратегия комитета — сосредоточиться на улучшении прогнозов экстремальных и разрушительных событий, таких как зимние штормы, чрезмерные осадки и сильные волны жары, а также последствий непредвиденных событий, вызванных внешними силами, такими как извержения вулканов, падения метеоритов и разливы нефти. Улучшенное прогнозирование таких событий даст сообществам больше времени для планирования и смягчения последствий.
Комитет отметил, что разработке продвинутых компонентов моделей системы Земли за пределами нижних слоев атмосферы, которые традиционно были в фокусе численного прогноза погоды, также требуется больше внимания. Четвертая исследовательская стратегия призывает к разработке более сложных моделей океана, поверхности суши, криосферы и других компонентов системы Земли, а также к расширению прогнозов, включив в модели больше переменных, актуальных для принятия решений на субсезонных и сезонных масштабах, таких как качество воздуха и характеристики морского льда.
В отчете отмечается, что реализация этих исследовательских стратегий потребует развития вычислительной инфраструктуры США для поддержки субсезонного и сезонного прогнозирования, а также национального плана и стратегии инвестиций на будущее. Огромный объем данных наблюдений, шагов ассимиляции данных и выходных данных моделей в таком прогнозировании бросает вызов пределам современной киберинфраструктуры. Этой растущей области также необходимы кадры, способные пересекать традиционные дисциплинарные границы в науках о Земле, между вычислительными и физическими науками, а также преодолевать разрыв между исследователями и лицами, принимающими решения.