7.5.2. Синоптичний аналіз і прогноз погоди

Аналіз синоптичних карт, а також інших допоміжних матеріалів, (аерологічні діаграми, вертикальні розрізи й ін.) полягає в наступному. По відомостям, нанесеним на карту, установлюється фактичний стан атмосфери в момент спостережень: розподіл і характер повітряних мас і фронтів, розташування і властивості атмосферних збурювань, розташування і характер хмарності й опадів, розподіл температури й ін. Атмосферні збурювання, фронти і повітряні маси, досліджувані за допомогою синоптичних карт, називаються синоптичними об'єктам. Складаючи карти від терміну до терміну, можна стежити по них за змінами стану атмосфери, зокрема за переміщенням і еволюцією атмосферних збурювань, переміщенням, трансформацією і взаємодією повітряних мас і ін. Відображення атмосферних умов на синоптичних картах дає зручну можливість і для інформації про стан погоди.

Головне і більш важке завдання полягає, однак, не в інформації, а в прогнозі очікуваних змін погоди, насамперед на короткий термін уперед (на 1…2 доби).

Ця задача зводиться, по-перше, до визначення, як у наступні кілька десятків годин повинні будуть переміститися і змінитися синоптичні об'єкти  атмосферні збурювання, фронти і повітряні маси. Це так званий прогноз синоптичного положення. Потім роблять висновок про те, як у зв'язку з цими переміщеннями і змінами повинні мінятися умови погоди в розглянутому районі. Саме останнє потрібно споживачу прогнозів.

При прогнозі синоптичного положення приходиться користатися насамперед екстраполяцією в часі, тобто припускати, що на деякий проміжок часу атмосферні процеси будуть відбуватися з тими ж швидкостями або прискореннями, з якими відбувалися дотепер. Це, звичайно, грубий прийом, що може привести до великих помилок, але в більшості випадків застосовуваний з достатнім успіхом. Він уточнюється за допомогою використання тих зв'язків між атмосферними процесами, що встановлені емпірично за багато років аналізу синоптичних карт або, які випливають із законів динаміки і термодинаміки атмосфери.

Про погоду, пов'язану з майбутнім положенням і властивостями збурювань, мас і фронтів, судять по фактичних властивостях цих синоптичних об'єктів, з огляду на знов-таки можливу зміну цих властивостей.

При всій простоті прийомів синоптичного аналізу їхнє застосування являє собою нелегку задачу і вимагає великого практичного досвіду у прогнозиста (синоптика). Від помилок, іноді навіть грубих, сучасні короткострокові прогнози погоди не вільні. Однак у загальному якість прогнозів виявляється задовільною для багатьох потреб практики. Засоби, що витрачаються на службу погоди, у багато разів перекриваються тими вигодами, що вона приносить.

Можливості поліпшення прогнозів погоди в даний час бачать у вишукуванні і введенні в службу погоди обчислювальних методів прогнозу. Такі методи зводяться до чисельного інтегрування за часом (за допомогою електронних обчислювальних машин) рівнянь динаміки і термодинаміки атмосфери, у які підставляються початкові значення атмосферних умов у ряді точок, узяті зі спостережень. Робота в цьому напрямку ведеться дуже інтенсивно. Однак, розроблені дотепер методи відносяться переважно, лише до визначення баричного поля. Перехід від баричного поля до погоди приходиться робити вже добре відомими способами. Навіть у визначенні баричного поля поки не досягнуто вирішальних практичних успіхів: вірогідність прогнозів залишається того ж порядку, що і вдалість прогнозів звичайними синоптичними методами. Пояснюється це складністю атмосферних процесів для математичного формулювання задачі. Стан атмосфери і закономірності атмосферних процесів в алгоритмах приходиться спрощувати, що, звичайно, відбивається на відповідності результатів обчислення дійсності.

Ще складніше задача довгострокових прогнозів погоди на декаду, місяць, сезон. Ступінь точності тут набагато нижче, ніж у прогнозах короткострокових. Раціональна постановка задачі довгострокового прогнозу повинна зводитися до визначення якихось загальних характеристик погоди майбутнього: ступеня зональності чи меридіональності циркуляції, середніх місячних температур, відхилень опадів від норми, самих загальних рис у ході температури. Навряд чи коли-небудь, люди досягнуть можливості відповісти на запитання: чи буде в такому місці дощ такого числа в майбутньому році? Складний комплекс умов, що будуть визначати такий дощ або його відсутність, часто не можна передбачати навіть напередодні, тим більше неможливо це зробити на довгий час уперед.

Але і задача визначення загальних характеристик погоди на довгий час уперед ще далека від задовільного вирішення. Аналіз щоденних синоптичних карт вже не підходить для цієї мети. Це спонукає до застосування способів узагальненого представлення атмосферних умов, як збірні чи середні карти за ті чи інші періоди часу. Спроби застосування для довгострокових прогнозів таких прийомів, як облік інерції в ході атмосферних процесів (тобто збереження знака аномалії погоди на якийсь час уперед), приводили до самих обмежених успіхів. Обмежені результати далі і численні визначення кореляційних зв'язків між ходом метеорологічних елементів у різних місцях і в різні періоди року, а також і спроби вишукування періодів і ритмів у ході атмосферних процесів на значних відрізках часу. Більш плідним і розповсюдженим є прийом підбора аналогів, що виходить із припущення, що за подібними початковими умовами в різних випадках випливає подібний подальший розвиток. Однак таким припущенням варто користатися з дуже великою обережністю, тому що вже невеликі розходження в початкових умовах можуть зовсім змінити весь подальший хід процесів.

Істотне значення для рішення задачі довгострокових прогнозів має зіставлення атмосферних процесів із процесами у світовому океані, оскільки між двома цими сферами Землі відбувається взаємний обмін теплом і вологою.

Представляється плідним зіставлення атмосферних процесів із сонячною активністю, тобто з явищами, що відбуваються на поверхні Сонця (плями та ін.). Зв'язки між атмосферними процесами і сонячною активністю, безсумнівно, існують, хоча вони відомі ще далеко не до кінця і мало пояснені. Оскільки в Сонячних процесах виявляється визначена циклічність і вони передують визначеним змінам в атмосфері, це може бути використане з метою довгострокового прогнозу погоди. Але і на цьому шляху досягнень ще небагато. Є спроби складання довгострокових прогнозів на базі рівнянь гідродинаміки, але вони ще не одержали практичного значення.

На пошуки раціональних методів довгострокових прогнозів спрямовані зараз енергійні зусилля, тому що це найважливіша практична задача метеорології, що чекає вирішення. Поки вірогідність прогнозів не занадто значно перевищує випадкові збіги.