Эксперимент «Комсомолки»: Пермские синоптики против погодных сервисов

Погода до сих пор влияет на нашу жизнь гораздо сильнее, чем нам, возможно, этого хотелось бы.

Фото: Николай ОБЕРЕМЧЕНКО. Перейти в Фотобанк КП

Погода до сих пор влияет на нашу жизнь гораздо сильнее, чем нам, возможно, этого хотелось бы. Мы начинаем утро с прогноза погоды, а в течение дня жалуемся на его неточность.

«Ну вот, обещали ясный день, а льет, как из ведра. Опять синоптики обманули», – про себя или вслух говорим мы давно избитую фразу, если вместо обещанного солнца у нас хмурое небо над головой.

Но по делу ли мы ругаем синоптиков? Как вообще составляются прогнозы, и почему они не всегда сбываются? Чьи прогнозы более точные – сделанные синоптиком или современными погодными сервисами? «Комсомолка» решила это выяснить.

Синоптики, как врачи

Сперва мы пришли в гости к начальнику отдела метеопрогнозов Пермского Гидрометцентра Евгении Пищальниковой. Специалист в шутку сравнила синоптиков с врачами. Так как они тоже «собирают анализы» и «ставят диагноз».

Анализ – диагноз – прогноз

Первое, что делает синоптик перед составлением прогноза – собирает данные о погоде за вчерашний день и за минувшую ночь. Для этого он использует приземные и высотные карты погоды. Эти карты отображаются в геоинформационной системе, которая представляет собой обычную компьютерную программу, куда автоматически стекают данные полученные с метеостанций и радиозондов.

Евгения Пищальникова объясняет, как происходят сложные метеорологические вычисления. Этому она училась пять лет и сейчас учит этому студентов

Фото: Борис МЕРКУШЕВ. Перейти в Фотобанк КП

Сперва синоптик открывает приземную карту, там отображаются данные с метеостанций. В Пермском крае у нас работает 25 таких станций. Они собирают данные о температуре и влажности воздуха на высоте до 2 метров над землей, атмосферном давлении, скорости и направлении ветра, облачности, количестве выпавших осадков и так далее. Всего 15 значений. Проанализировав приземные данные, синоптик открывает следующую карту – высотную.

В высотную карту поступают данные, собранные радиозондом. Его запускают два раза в сутки. Он анализирует 5 значений: атмосферное давление, направление и скорость ветра, температуру воздуха и температуру точки росы.

Высотная карта, на которой Евгения Пищальникова рассчитывает траекторию атмосферного фронта.

Фото: Борис МЕРКУШЕВ. Перейти в Фотобанк КП

- В высотной карте, в отличие от приземной, мы наблюдаем за процессами, которые происходят на высоте уже до пяти километров, - объясняет Пищальникова. – Именно там происходит все самое интересное: формируются атмосферные фронты, зарождаются и умирают циклоны и антициклоны, и многое другое.

Именно циклоны и антициклоны определяют погоду в той или иной точке нашей планеты. Циклоны приносят дожди, снегопады, штормы. Антициклоны несут ясную сухую погоду: летом жаркую, зимой – морозную. Процесс зарождения циклонов и антициклонов достаточно сложный, поэтому описывать его здесь мы не будем. Единственное, что нужно знать, это что циклоны и антициклоны возникают на атмосферных фронтах. Атмосферные фронты – зона столкновения воздушных масс. Чтобы понять, где и когда произойдет столкновение, нужно знать положение и траекторию смещения фронта. Положение и траектория пока остается «ручной» работой синоптика. Для этого они находят признаки фронта - анализируют скорость и направление ветра, атмосферное давление, облачность и многие другие значения на разных высотах, затем заносят эти данные в специальную программу, и эта программа модулируют время и место прохождения фронта.

Все описанные действия называются сбором анализов. Далее синоптики переходит к постановке диагноза. То есть проверяет, правильно ли он определил положение фронта. Для этого он открывает спутниковые снимки, заносит туда свои координаты фронта, которые он определил и смотрит, есть ли на этом участке облачность. Если есть, значит, расчеты синоптика верны.

А дальше синоптик переходит к самому прогнозу. Для этого он использует так называемые модели прогноза погоды. Это специальные программы, которые уже показывают, какая погода будет в будущем - от часа до десяти дней и даже нескольких месяцев вперед. Эти модели используют данные метеостанций, зондов, спутников, радаров, установленных как на земле, так и на самолетах, метеорологических буев и даже кораблей. А далее с помощью заложенных в них системы уравнений составляют прогноз. Поскольку вычисления очень сложные, для запуска моделей используются самые мощные в мире суперкомпьютерные системы. Возникает резонный вопрос: почему синоптику сразу не открыть эту модель и не опубликовать ее прогноз? Зачем все эти манипуляции с картами, высчитыванием траектории движения атмосферных фронтов и прочее? Все дело в погрешностях. Не смотря на то, что вычислениями занимаются суперкомпьютеры, модели прогноза погоды еще не совершенны - они не до конца точно учитывают рельеф местности, именно поэтому синоптик собирает необходимые данные, и корректирует прогноз, сделанный этими моделями.

Погодные телеграммы

Каждый день в 11.00 в Пермском Гидрометцентре проходят летучки. На них один из специалистов оглашает составленный им прогноз погоды на ближайшие сутки, который корректируется в процессе коллективного обсуждения. Готовый прогноз публикуется на официальном сайте Пермского Гидрометцентра и рассылается в городскую администрацию, губернатору, в МЧС, спасателям и другим службам и ведомствам.

Пока я слушал обсуждение, в кабинет вошел человек и вручил Евгении Пищальниковой телеграмму. Да-да, самую настоящую телеграмму!

Телеграмма из Екатеринбурга

Фото: Борис МЕРКУШЕВ. Перейти в Фотобанк КП

- Это прогноз погоды для на четырех регионов, в том числе и для Прикамья, от специалистов нашего управление из Свердловской области, - объясняет Пищальникова. – По регламенту мы даем прогноз только на ближайшие сутки, в телеграмме же прогноз на вторые и третьи сутки. Но нам разрешено корректировать их прогноз, отправив в управление соответствующее уведомление.

Метеорологические сутки и точность прогнозов

Чтобы жители Пермского края правильно «читали» прогноз Пермского Гидрометцентра, нужно понимать, что такое метеорологические сутки. Общепринято считать, что: 00-06 – ночь, 06-12 – утро, 12-18 – день, 18-00 – вечер.

- Но у нас, синоптиков, свои метеорологические сутки. Они разделены временем измерения осадков. В нашем регионе осадки измеряются в 8.00 и в 20.00. Следовательно, в 8.00 у нас начинается день, а в 20.00 - ночь. Поэтому, когда мы говорим, что ночью возможны дожди, это значит, что они могут начаться уже после 20.00. Многие люди этого не знают и делают выводы, что наши прогнозы иногда неверны.

- Зачастую циклоны и антициклоны живут 5-7 дней. Именно поэтому синоптики не устают говорить, что точным считается прогноз, сделанный только на этот период. Чем дальше – тем прогноз становится менее точным. Точность краткосрочного прогноза в сухих цифрах высока, по территории Пермского края более 95%. Но прогноз и наше восприятие фактической погоды вещи разные! В прогнозе погоды может быть сказано, что ожидается 25 градусов тепла, и вы пошли на работу в легком платье или футболке, но не учли скорость ветра и влажность, и вот вы уже мерзнете! А на термометре правда 25 градусов, а настроение испорчено неверным ожиданием от прогноза погоды, - объясняет Пищальникова.

Из первых рук

Евгения Пищальникова ведет свой телеграмм-канал «О погоде из первых рук». В нем специалист не только рассказывает о погоде, но и делится красивыми фотографиями и видеозаписями природных явлений, которые происходят в нашем регионе. Поэтому, если вы хотите знать о том, что нам приготовила небесная канцелярия на ближайшие дни или просто посмотреть на природу во всей ее красе – буйную и спокойную, обязательно подписываетесь на канал: https://t.me/meteoperm

Народный синоптик

Следующим нашим специалистом стал доктор географических наук, доцент кафедры картографии и геоинформатики ПГНИУ Андрей Шихов. По образованию Андрей не метеоролог, но публикуя свои прогнозы в течение 12 лет, заслужил славу народного синоптика.

Андрей Шихов анализирует метеоданные

Фото: Борис МЕРКУШЕВ. Перейти в Фотобанк КП

- Еще в далеком 2006 году автор первого специализированного метеорологического ресурса, профессиональный синоптик с многолетним опытом работы отмечал, что в открытом доступе в интернете есть все, что необходимо для работы синоптика. С тех пор данных стало на порядок больше, и они стали на порядок качественнее, соответственно и прогнозы стали намного точнее, - говорит Андрей Шихов.

Как и Евгения Пищальникова для составления прогнозов на неделю Андрей Шихов опирается на прогностические модели. А для составления прогноза на ближайшие часы Андрей Шихов использует данные с метеостанций, спутников и радиолокаторов, поступающие в режиме реального времени.

- Прогноз на ближайшие часы в основном касается не температурного фона, а надвигающихся сильного ветра, гроз, осадков или других неблагоприятных явлений, - говорит Шихов. - Самые важные инструменты наблюдения за такими явлениями – это радиолокаторы, метеорологические спутники и грозопеленгаторы. Все эти данные также можно найти в интернете, хотя данные радиолокаторов несколько загрублены. С помощью этих данных мы видим положение зон осадков, гроз, градовые очаги, и можем оценить, как они будут перемещаться в ближайшие несколько часов, используя информацию о скорости и направлении ветра на разных высотах в атмосфере. Таким образом, можно спрогнозировать вероятность сильных ливней, гроз, града и шквалов на ближайшие часы в той или иной части региона.

Андрей Шихов, как и Евгения Пищальникова, также ведет свой телеграм-канал "Опасные природные явления". Где он выкладывает информацию о надвигающейся непогоде, публикует прогноза на ближайшее время, а также рассказывает о самых знаковых событиях, которые происходят с погодой Пермского края и соседних регионов. Подписывайтесь на канал Андрея Шихова: https://t.me/weather_GIS_psu

Яндекс.Погода

В 2015 году мы разработали уникальную технологию Meteum, которая умеет строить прогноз погоды с точностью до районов города, - говорится в описании сервиса. - Она сочетает классические метеорологические модели и технологии машинного обучения. Это позволяет уточнить существующие модели и учесть локальные особенности, а, следовательно, — давать более точный прогноз и делать меньше ошибок. Но в таком деле, как прогнозирование погоды, к точности можно стремиться бесконечно. Поэтому в 2021 году мы усовершенствовали технологию и представили Meteum 2.0. Она полагается не только на данные технических средств, но и на сигналы пользователей, а также использует новый метод машинного обучения CatBoost. Вот как это работает.

1.У нас есть пять источников прогноза из национальных центров США, Канады, Японии и Европы, а также наш собственный прогноз, который мы рассчитываем на основе модели WRF. Эти прогнозы рассчитываются с использованием традиционных метеомоделей. Чтобы получить уточнённый прогноз, Meteum 2.0 обрабатывает данные с помощью системы прогнозирования на основе CatBoost. Модель CatBoost, помимо данных от исходных метеомоделей, умеет учитывать дополнительные факторы: высоту солнца над горизонтом, удаленность от водоема и номер дня в году. Всё это тоже влияет на погоду.

2.Помимо метеомоделей, для составления прогноза погоды мы применяем данные с метеорадаров и спутниковые снимки. Метеорологические радары находятся на поверхности Земли и делают трёхмерные снимки атмосферы в радиусе 200 километров. Спутники размещаются на геостационарной орбите и фотографируют Землю из космоса — на их снимках видны зоны облачности. По данным с радаров и спутников составляется карта осадков. Это краткосрочный прогноз, с помощью которого можно с точностью до минут понять, когда начнётся и когда закончится дождь.

3.Наконец, еще один важный источник данных в Meteum 2.0 — сигналы от пользователей. Те, кто пользуется Яндекс.Погодой или приложением Яндекс, наверняка замечали, что время от времени мы спрашиваем, идёт ли сейчас дождь, и показываем два варианта: «Да» и «Нет». Ответить на вопрос — доли секунды, но между тем такие ответы сильно помогают улучшить качество прогноза. Благодаря сообщениям от пользователей краткосрочный прогноз осадков стал на 20% точнее.

Гисметео

В основе прогноза лежат данные с метеостанций, спутников и радаров. Кроме этого, Гисметео использует AI-технологии, такие как машинное обучение и нейронные сети, для анализа больших объемов данных и определения трендов. Для составления прогноза на 3 дня вперед, Гисметео учитывает множество факторов, таких как температура воздуха и воды, давление, скорость ветра, влажность, количество осадков и т.д. Все эти факторы анализируются в режиме реального времени и учитываются при составлении прогноза.

Еще одним фактором, который повышает точность прогноза, является рассмотрение местности и географических особенностей. Гисметео учитывает топографию местности, близость к водным объектам, наличие гор и другие особенности, которые могут повлиять на погоду. А чтобы улучшить точность прогноза, Гисметео использует исторические данные о погоде. Это позволяет сравнить текущие данные с прошлыми случаями и определить наиболее вероятный исход.

Эксперимент «КП»

Прогноз Евгении Пищальниковой

Четверг, 28 сентября, облачная погода с прояснениями, без существенных осадков с умеренным западным ветром.

Температура воздуха ночью в Пермском крае ожидается на уровне +5…+10, днем +13…+18. В Перми без существенных осадков, ночью около +8, днем около +16.

В пятницу, 29 сентября, выпадут небольшие и умеренные дожди. Ветер умеренный западной четверти. Температура воздуха ночью в Пермском крае составит +6…+11, днем прогрев будет слабым, столбик термометра поднимется до +10…+15. В Перми дождливо будет и ночью и днем, пригодится зонт! Температура воздуха ночью составит +8…10, днем +11…+13.

В субботу, 30 сентября, ночью небольшой дождь выпадет в центральных и восточных районах, в том числе в Перми. Утром сформируются туманы. В дневное время обойдется без осадков. Ветер ночью слабый переменных направлений, днем умеренный южный. Температур воздуха ночью в Пермском крае окажется на уровне +3…+8, в Перми около +7, днем +10…+15 - по краю, в Перми около +13.

В воскресенье, 1 октября, погоду в регионе будет определять теплый сектор обширного циклона, в результате будет тепло, но во второй половине дня выпадут кратковременные дожди. Температурный фон ночью +5…+10 в Пермском крае, +6…+8 - в Перми, в горах и низинах может опуститься до 0. Днем воздух прогреется до +15…+20 в Пермском крае, на востоке до +12…+14, в Перми +15…+17 градусов.

В понедельник, 2 октября, через регион будет проходить фронтальный раздел, принесет кратковременные дожди, но еще тепло: ночью в Пермском крае будет +7…+12, в Перми +10…+12, днем +15…+20 - по краю, в Перми +16…+18.

Прогноз Андрея Шихова

- В ближайшие пять суток в Пермском крае сохранится умеренно теплая погода с температурой воздуха на 2-5 выше климатической нормы, а 2 октября на 7-10 теплее нормы. Вероятность осадков при этом увеличится в связи с постепенным разрушением антициклона над Европейской частью России, - прогнозирует Андрей Шихов.

В ночь на четверг, 28 сентября, ожидается переменная облачность, слабый ветер, температура воздуха +4…+9 по краю и +6…+8 в Перми. Днем постепенное увеличение облачности, ветер западный 3-8 м/с, температура воздуха по краю от +12…+14 на северо-востоке до +18 на юго-западе, в Перми +15…+17 .

В ночь на пятницу, 29 сентября, по западу края, а утром и днем – на большей части края ожидаются слабые и умеренные дожди. При этом ночь будет облачной и теплой +6…+11 - по краю, в Перми до +10, а днем ожидается +10…+15 по краю и +12…+14 в Перми. За сутки может выпасть 2-7 мм осадков.

В ночь на субботу, 30 сентября, в тылу циклона ожидается вторжение холода в Зауралье, оно затронет и восточные районы края, где похолодает до 0…+3 . На остальной территории ночью +5…+10 и небольшие дожди. Днем ветер слабый, по мере усиления антициклона ожидается уменьшение облачности, температура воздуха по краю +10…+15 (но на востоке +6…+9), в Перми +11…+13 .

В воскресенье, 1 октября, в течение дня ожидается заток тепла со Среднего Поволжья. Ночью будет переменная облачность и температура воздуха от +3…+5 на востоке до +10 на юго-западе, в Перми +6…+8 . Днем при умеренном юго-западном ветре (5-10 м/с) потеплеет до +13…+18 , в Перми до +15…+17 . Небольшие дожди возможны на севере края.

В ночь на понедельник, 2 октября, поступит еще более теплая (тропическая) воздушная масса с юго-запада в теплом секторе циклона с центром над Архангельской областью. Поэтому будет очень тепло (+8…+13 ) с умеренным юго-западным ветром. Днем по мере приближения холодного фронта с северо-запада облачность увеличится, на севере края ожидаются дожди. Но температура воздуха повысится до +15…+20 , в Перми до +18..+20 , лишь на севере прохладнее (до +12 ). Вероятно, это будет самый теплый октябрьский день в Перми за 4 года, с октября 2019 г.

Прогноз сервиса Яндекс.Погода

Пермь

Фото: cкриншот с сервиса Яндекс.Погода. Прогноз погоды для города Чердынь

Так как сервис Яндекс.Погода не составляет прогноз для Пермского края в целом, а только по отдельно взятым городам и населенным пунктам, посовещавшись с Евгенией Пещальниковой мы решили взять из сервиса прогноз для одного самых северных городов - Чердыни и одного из самых южных городов - Чайковского. Таким образом мы сможем сравнить температуру, данную сервисом, в этих городах с минимальными и максимальными температурными значениями, которые дали Андрей Шихов и Евгения Пищальникова.

Чердынь

Фото: cкриншот с сервиса Яндекс.Погода. Прогноз погоды для города Чердынь

Чайковский

Фото: cкриншот с сервиса Яндекс.Погода. Прогноз погоды для города Чайковский

Гисметео

Данные с сервиса Гисметео мы брали также, как и с сервиса Яндекс.Погода.

Пермь

Фото: cкриншот с сервиса Гисметео

Чердынь

Фото: cкриншот с сервиса Гисметео. Прогноз погоды для города Чердынь

Чайковский

Фото: cкриншот с сервиса Гисметео. Прогноз погоды для города Чайковского

Как мы видим, в прогнозе наших синоптиков и в прогнозе сервисов разница, пусть небольшая, но все же есть. Это касается и дождей и температурных значений. В течение пяти дней мы будем наблюдать за тем, что реально происходит за окном в Перми, Чердыни и Чайковском, и в конце нашего эксперимента опубликуем результаты.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

В Перми уникальную коллекцию краснокнижных змей выселяют на улицу

По словам арендаторов, администрация района отказывается продлевать договор аренды помещения зооэкзотариума, в котором находятся две стони животных (Подробнее...)