Экстремальные погодные условия опережают даже самые худшие сценарии моделей прогнозирования.

Ураган Отис почти не дал Акапулько времени на подготовку. Синьхуа / Алами

После разрушительного урагана Отис мы оказались в поворотном моменте в истории прогнозирования погоды. Ураган пронесся по берегу со скоростью ветра 165 миль в час и ливнем, обрушившись на прибрежный город Акапулько, Мексика, и унеся жизни по меньшей мере 48 человек.

Скорость, с которой усиливался Отис, была беспрецедентной. За 12 часов он превратился из обычного тропического шторма в ураган «5-й категории», самой мощной категории, которая может возникать в мире лишь несколько раз в год.

Это редкое и тревожное событие, описанное Национальным центром ураганов США как «кошмарный сценарий», побило рекорды самой быстрой скорости интенсификации ветра за 12-часовой период в восточной части Тихого океана. Отис не только застал жителей и власти врасплох, но и выявил ограничения нынешних инструментов прогнозирования.

Я специализируюсь на изучении стихийных бедствий с целью улучшить нашу способность предсказывать их и, в конечном итоге, спасать жизни. Крайне важно решить насущные проблемы, связанные с инструментами, которые мы используем для прогнозирования этих катастрофических событий, признавая при этом значительное влияние быстрого изменения климата на наши возможности прогнозирования.

Инструменты прогнозирования, на которые мы полагаемся

В основе прогнозирования погоды лежат компьютерные программы или «модели», которые сочетают атмосферные переменные, такие как температура, влажность, ветер и давление, с фундаментальными физическими данными.

Поскольку атмосферные процессы нелинейны, небольшая степень неопределенности начальных атмосферных условий может привести к большому расхождению в окончательных прогнозах. Вот почему сейчас общепринятой практикой является прогнозирование набора возможных сценариев, а не предсказание одного сценария, который наиболее вероятен.

Ураган Отис достигает максимальной интенсивности, когда он обрушивается на Акапулько 25 октября. ABI / NOAA GOES-16 / wiki

Но хотя эти модели играют важную роль в выдаче ранних предупреждений и приказов об эвакуации, они имеют фундаментальные ограничения и несут значительную степень неопределенности, особенно когда речь идет о редких или экстремальных погодных условиях. Эта неопределенность возникает из-за различных факторов, включая фундаментально хаотическую природу системы.

Во-первых, исторические данные неполны, поскольку такой ураган, как Отис, может произойти только один раз в несколько тысячелетий. Мы не знаем, когда шторм в восточной части Тихого океана в последний раз превращался за одну ночь в ураган 5-й категории (если вообще когда-либо), но это определенно было до появления современных спутников и метеорологических буев. Наши модели с трудом могут объяснить эти «события, происходящие раз в 1000 лет», потому что мы просто не наблюдали их раньше.

Во-ворых, при разработке прогнозных моделей вынужденно приходится упрощать сложную физику, определяющую динамику погоды. Хотя этот подход эффективен для обычных сценариев, он не справляется со сложными экстремальными событиями, которые включают редкие комбинации переменных и факторов.

А еще есть неизвестные параметры: факторы, которые наши модели не могут учесть, потому что мы сами о них не знаем или они не были интегрированы в наши системы прогнозирования. Непредвиденное взаимодействие различных климатических факторов может привести к беспрецедентной интенсификации, как это произошло с ураганом Отис.

Роль изменения климата

Ко всему этому мы можем добавить проблему изменений климата и  их влияние на экстремальные погодные условия. На ураганы, в частности, влияет повышение температуры поверхности моря, что дает больше энергии для формирования и усиления штормов.

Связь между изменением климата и усилением ураганов в сочетании с другими факторами, такими как обильные осадки или высокие приливы, становится все более очевидной.

Поскольку устоявшиеся погодные условия меняются, становится еще сложнее прогнозировать поведение штормов и их усиление. Исторические данные больше не могут служить надежным ориентиром.

Путь вперед

Проблемы огромны, но не непреодолимы. Есть несколько шагов, которые мы можем предпринять, чтобы улучшить наши прогнозы и лучше подготовиться к предстоящим неопределенностям.

Необходимо разработать более совершенные прогностические модели, которые объединяют более широкий спектр факторов и переменных, а также рассматривают наихудшие сценарии. Инструменты искусственного интеллекта и машинного обучения могут помочь нам более эффективно обрабатывать обширные и сложные наборы данных.

Чтобы получить эти дополнительные данные, нам придется инвестировать в большее количество станций мониторинга погоды, спутниковые технологии, инструменты искусственного интеллекта, а также в атмосферные и океанографические исследования.

Поскольку даже мировые эксперты и их модели могут быть застигнуты врасплох внезапными экстремальными погодными явлениями, нам необходимо информировать общественность об ограничениях и неопределенностях в прогнозировании погоды.

Мы должны поощрять готовность и активное реагирование на предупреждения, даже когда прогнозы кажутся неопределенными. И, конечно же, нам все еще предстоит смягчить само изменение климата: основную причину усиления и учащения экстремальных погодных явлений.

Ураган Отис стал ярким и доходчивым напоминанием о неадекватности наших нынешних инструментов прогнозирования перед лицом быстрого изменения климата и все более экстремальных погодных явлений. Острая необходимость адаптации и инноваций в области прогнозирования погоды никогда не была такой высокой.

На нас лежит обязанность оказаться на высоте и открыть новую эру прогнозов, которая сможет идти в ногу с постоянно меняющейся динамикой климата нашей планеты. Наше будущее зависит от этого.