Излагаются основные закономерности общей циркуляции атмосферы, используемые в методах долгосрочных метеорологических прогнозов. Рассматриваются принципиальные основы методов, применяемых в различных странах мира.

Учебное пособие написано в соответствии с программой курса «Долгосрочные прогнозы погоды», читаемого в гидрометеорологических институтах и на географических факультетах университетов. Может также служить пособием для специалистов по гидрометеорологическим прогнозам и работников других профессий, интересующихся проблемой долгосрочного метеорологического прогноза.

Первое учебное пособие по курсу «Долгосрочные прогнозы погоды» было опубликовано в 1960 г. [Гирс А. А., Основы долгосрочных прогнозов погоды. Л., Гидрометеоиздат, 1960] и использовалось в гидрометеорологических институтах и университетах СССР, а также в учебных заведениях некоторых зарубежных стран.

Вместе с тем проводимые в СССР и за рубежом всесторонние исследования общей циркуляции атмосферы с целью установления закономерностей, имеющих прогностическое значение, и прежде всего для разработки методов долгосрочных прогнозов погоды потребовали внесения изменений в существующее учебное пособие.

Данная книга существенно отличается от первого её варианта как по содержанию, так и по структуре и написана в соответствии с ныне действующей программой курса «Долгосрочные прогнозы погоды» для гидрометеорологических институтов и университетов.

Книга состоит из двух частей. В первой рассматриваются основные закономерности общей циркуляции атмосферы, имеющие прогностическое значение, во второй части излагаются методы долгосрочных прогнозов малой и большой заблаговременности, которые во многом базируются на этих закономерностях.

Такая структура курса имеет аналогию с курсом краткосрочной синоптики, в котором сначала изучаются закономерности циклонической деятельности (воздушные массы, фронты, облачные системы, вихревые образования и др.), а затем рассматриваются конкретные методы краткосрочных прогнозов погоды или отдельных метеоэлементов.

Книга начинается с рассмотрения средней многолетней картины общей циркуляции атмосферы (нормы) с целью выявления климатических закономерностей, имеющих прогностическое значение. Рассмотрение таких норм в данном курсе принципиально отличается от рассмотрения их в курсах климатологии. Дело в том, что в долгосрочных прогнозах обычно предсказываются не нормы, а отклонения от них (аномалии). Поэтому для составления долгосрочного прогноза надо знать не только характер средних многолетних полей, но и их структурные особенности, с которыми связано возникновение тех или иных аномалий. В курсах же климатологии общая циркуляция рассматривается в основном лишь как циркуляционный фактор климата, обусловливающий те или иные его особенности.

Для изучения структуры климатических полей необходимо знать реально наблюдаемые на ежедневных синоптических картах типы макросиноптических процессов, аномальное развитие которых и формирует те или иные аномалии метеорологического режима и погоды. Поэтому во второй главе книги рассматриваются основные классификации макросиноптических процессов для северного полушария и приводятся средние типовые карты аномалий метеоэлементов (температуры и давления воздуха, осадков), свойственные каждому типу процессов в северном полушарии. В этой же главе рассмотрен ряд количественных характеристик атмосферной циркуляции (индексов), фиксирующих те или иные особенности общей циркуляции атмосферы и, следовательно, её структурные элементы.

Для предсказания выявленных структурных элементов (аномалий) необходимо знать причины их возникновения. В связи с этим в третьей главе подробно рассматриваются основные факторы, определяющие характер общей циркуляции атмосферы и её структурные особенности. При этом делается попытка выявить роль этих факторов в формировании тех или иных особенностей циркуляции атмосферы и изменение этой роли во времени.

Четвёртая глава посвящена изучению некоторых закономерностей многолетних колебаний атмосферной циркуляции и их прогностического значения. С многолетними колебаниями атмосферной циркуляции связано возникновение длительных однозначных тенденций в изменении различных характеристик атмосферы и гидросферы. Поэтому, по мнению авторов, учёт таких тенденций при разработке методов и составлении долгосрочных прогнозов крайне необходим и от степени этого учёта во многом зависит качество таких прогнозов и методов.

Вторая часть книги начинается анализом принципов современных подходов к решению проблемы долгосрочных прогнозов погоды (пятая глава). При этом основное внимание уделяется синоптическому, макроциркуляционному и физико-статистическому направлениям, а также гидродинамическому моделированию процессов общей циркуляции атмосферы и его прогностическому значению.

В шестой главе рассматриваются приёмы определения эффективности методов и оценки качества долгосрочных метеорологических прогнозов. Такой порядок изложения материала связан с тем, что в дальнейшем, при рассмотрении конкретных методов долгосрочных прогнозов, мы будем приводить их оценки, полученные авторами метода или другими специалистами. Естественно поэтому, что студентам уже должны быть известны существующие в разных странах приёмы оценки долгосрочных прогнозов, их достоинства и недостатки.

Седьмая и восьмая главы посвящены довольно подробному рассмотрению принципиальных основ отечественных методов долгосрочных прогнозов, а именно, синоптического метода школы Б. П. Мультановского — С. Т. Пагавы и макроциркуляционного метода школы Г. Я. Вангенгейма. Первый из этих методов, позволивший уже с 1922 г. начать официальный выпуск долгосрочных прогнозов, лежит в основе прогностической деятельности Гидрометцентра СССР. Второй метод уже в течение 30 лет применяется для официального составления долгосрочных прогнозов по Арктике.

Остальные главы (9—12) посвящены рассмотрению методов, применяемых в зарубежных странах. Среди них имеются методы, представляющие собой более или менее оформившуюся систему взглядов, на которых базируется официальная служба прогнозов в этих странах. К числу таких относятся методы, разработанные в США, Англии, Японии.

В других странах исследования по этой проблеме находятся лишь в первоначальной стадии. Однако в этих исследованиях в настоящее время уже получен ряд интересных прогностических зависимостей, иллюстрирующих разнообразие подходов к решению этой проблемы. Ознакомление с ними студентов позволит существенно расширить их кругозор и представления о современном состоянии рассматриваемой области знаний в мире. Обзор современного состояния методов долгосрочных прогнозов в разных странах мира дан в последней главе книги.

Составление такого обзора, равно как и изложение официальных методов, применяемых в США, Англии и Японии, оказалось возможным благодаря помощи авторам со стороны метеослужб и научно-исследовательских институтов ряда зарубежных стран, которые предоставили в наше распоряжение много ценных сведений и литературу…

Предисловие

Книги на ту же тему

1. Численные методы решения задач динамики атмосферы и океана: Сборник статей, Дмитриева-Арраго Л. Р., Руховец Л. В., Шнееров Б. Е., ред., 1968
2. Проблемы предсказуемости состояния атмосферы и гидродинамический долгосрочный прогноз погоды, Мусаелян Ш. А., 1984
3. Тепловой режим океана и долгосрочные прогнозы погоды, Угрюмов А. И., 1981
4. Анализ и предсказание погоды численными методами, Томпсон Ф., 1962
5. Долгосрочные гидрометеорологические прогнозы в Северной Атлантике, Кондратович К. В., 1977
6. Численные методы прогноза погоды, Белов П. Н., Борисенков Е. П., Панин Б. Д., 1989
7. Численные методы краткосрочного прогноза погоды, Гандин Л. С., Дубов А. С., 1968
8. Спектральные модели общей циркуляции атмосферы и численного прогноза погоды, Машкович С. А., 1986
9. Метеорология и климатология: учебник. — 7-е изд., Хромов С. П., Петросянц М. А., 2006
10. Проблемы общей циркуляции атмосферы: Труды 3-й Всесоюзной конференции по общей циркуляции атмосферы, Погосян Х. П., ред., 1972
11. Прогноз температуры воды в океане, Глаголева М. Г., Скриптунова Л. И., 1979
12. Математические модели циркуляции в океане, Марчук Г. И., Кочергин В. П., Саркисян А. С., Бубнов М. А., Залесный В. Б., Климок В. И., Кордзадзе А. А., Кузин В. И., Протасов А. В., Сухоруков В. А., Цветова Е. А., Щербаков А. В., 1980
13. Климат и циркуляция океана, Манабе С., Брайен К., 1972
14. Моделирование и прогноз верхних слоёв океана, Краус Э. Б., ред., 1979
15. Численное решение задач динамики атмосферы и океана, Марчук Г. И., 1974
16. Физика атмосферы, Хргиан А. Х., 1953
17. Модели глобальной атмосферы и Мирового океана: алгоритмы и суперкомпьютерные технологии: Учебное пособие, Толстых М. А., Ибраев Р. А., Володин Е. М., Ушаков К. В., Калмыков В. В., Шляева А. В., Мизяк В. Г., Хабеев Р. Н., 2013
18. Моделирование тепло- и влагообмена поверхности суши с атмосферой, Гусев Е. М., Насонова О. Н., 2010
19. Углекислый газ в атмосфере, Бах В., Крейн А., Берже А., Лонгетто А., ред., 1987