Перспективная оценка будущего климата.
Как объяснялось выше, основываясь на текущем наблюдении за состоянием атмосферы, предсказание погоды может предоставить подробную метеорологическую информацию по конкретному месту и времени во временных масштабах порядка двух недель. Как оказалось, существует некая предсказуемость аномалий температуры и осадков на более длительные сроки вплоть до нескольких сезонов. Это происходит за счет взаимодействий между атмосферой, океанами и поверхностью суши, которые становятся важными в масштабах сезона. Однако долгосрочные изменения в системе земля-атмосфера в климатических временных масштабах (десятилетия-столетия) зависят от факторов, которые изменяют баланс входящей и уходящей энергии в системе земля-атмосфера. Эти факторы могут быть естественными (например, изменения в солнечной мощности излучение или вулканы) или антропогенными (например, увеличение массы парниковых газов). Поскольку моделирование возможных будущих состояний климата зависит от предписанных сценариев этих факторов, то более точно их называют как «перспективные оценки», а не «предсказания» или «прогнозы». Для того чтобы выполнять перспективные оценки климата, требуются модели климата, основывающиеся на физических процессах, с тем, чтобы представлять тонкие механизмы обратной связи, которые являются важнейшими во временных масштабах климата. Физические процессы и обратные механизмы связи, которые не являются важными в ЧПП, или даже во временных масштабах сезонного предсказания становятся важными при попытке моделировать климат на длительные периоды, например, взаимодействие между облачностью и радиацией и механизмы обратной связи, механизм обратной связи водяного пара, динамика и процессы океана. Обработка этих ключевых свойств очень важна для того, чтобы воспроизводить многие аспекты климата реалистично, хотя остается много неопределенностей, связанных с облачностью и аэрозолями и их радиационными воздействиями и многими океанским процессами. Понимание основных климатических процессов (например, таких как включение динамики морского льда и более реалистичный перенос океанского тепла) за последние несколько лет заметно улучшилось. В настоящее время многие модели позволяют удовлетворительно моделировать климат без необходимости применения нефизических поправок потоков тепла и воды при взаимодействии океана и атмосферы, используемых в моделях раннего периода. Более того, моделирование, которое включает оценку природного и антропогенного воздействия, вполне в состоянии воспроизвести изменения, произошедшие в приземной температуре за двадцатое столетие. Эта крупномасштабная согласованность между моделями и наблюдениями ведет к уверенности в оценках темпов потепления, рассчитанных на следующий век. Моделирование естественной изменчивости, например, Эль-Ниньо, циркуляции муссона, северо-атлантическое колебание также улучшилось. Одним из факторов, которые ограничивают уверенность в перспективной оценке изменения климата, является неопределенность внешнего воздействия (например, в предсказании будущей концентрации атмосферной двуокиси углерода и других парниковых газов и аэрозольных нагрузок).
Многоходовая метеоклиматическая программа. Несмотря на уже имеющийся мощный научный задел в метеорологии и в климатологических исследованиях и даже вопреки колоссальным затратам на организацию технологической базы для решения текущих метеорологических задач, - реальные результаты краткосрочного и сезонного метеопрогнозирования для локальных областей и масштабных регионов, - все еще недостаточны. Катастрофические погодно-климатические изменения (рекордные дожди, обвальные снегопады, резкие и глубокие перепады давления и температуры, тайфуны, торнадо и т.п.) стали повседневной и непредсказуемой опасностью для наиболее плотно заселенных регионов Европы, Азии, Африки и Америки. Впервые за исторически обозримое время погодные катастрофы стали прямой угрозой для больших городов, для транспортной и энергетической инфраструктуры обширных национальных территорий, для выживания городского и сельского населения, стали катализатором необратимых потерь среди местной флоры и фауны.
Специалисты-метеорологи считают все происходящее следствием глобального потепления – в том числе по техногенным причинам, - и, соответственно, результатом разбалансировки связанных тепломассобменных метеопроцессов. По мнению специалистов, адаптация общества к новым метеоусловиям произойдет в длительной многоходовой программе.
На первом этапе должна быть предельно усилена технология сбора и накопления метеоданных. Параллельно должны быть развиты мощные математические методы адекватного моделирования метеопроцессов, ориентированные на компьютерное исполнение.
На втором этапе программы, даже без научной полноты теории – в режиме «черного ящика», - в метеотехнологии проявится возможность предсказывать изменения климата.
Параллельно с научным уточнением, на третьем этапе программы в метеотехнологию будут внедрены более мощные и, безусловно, более точные инженерные методы наблюдений и прогнозирования.
На четвертом – завершающем этапе программы, с уровня достигнутой решающей полноты научных знаний, - с необходимостью проявятся принципиально новые технические возможности безопасного управления погодой и климатом – в целом.
Ясно, что без стартового усиления технологии сбора и накопления метеоданных все последующие этапы стратегической метеоклиматической программы невыполнимы: плановые результаты первого этапа могут быть достигнуты только с расширением сети наблюдательных метеопостов, с усилением их радио-оснащения и с подключением к обработке массивов накопленных данных больших вычислительных мощностей – адекватной математики и сетевых средств распределенных компьютерных вычислений. Международные метеоклиматические программы (ООН, ЕС), а также программы некоторых региональных объединений (к примеру: Японии, Китая, Малайзии и Южной Кореи, - в рамках южно-азиатской метеоклиматической программы штормового мониторинга и других задач) и отдельных стран уже сейчас предусматривают резкое технологическое усиление действующей системы метеопостов и иной инфраструктуры метео-наблюдений. Предполагается, что усиление технологии будет ориентировано на использование Internet-возможностей, на применение мощных логико-математических пакетов фильтрации, накопления, систематизации и обработки данных, на организацию высокопроизводительных региональных вычислительных центров на базе супер-компьютеров, связанных с распределением вычислений в Internet, с использованием мобильных и спутниковых средств связи, а также с комплектованием метеопостов современным радиомониторинговым оборудованием, включая специальные изотропные и направленные антенны. При этом, специалисты-метеорологи отмечают необходимость развертывания метеопостов конкретно в городских условиях. Эта необходимость особенно резко усиливается для мегаполисов и географически-протяженных (вытянутых) населенных пунктов. Хронологически-близкие погодные катастрофы в Центральной Европе (Германия, Австрия, Чехия, Словакия, Венгрия, - по телевизионным сводкам новостей в течение всего 2003 г.), в США (граничащие с Канадой северные штаты, города Нью-Йорк, Чикаго и Детройт) и в других районах мира, включая Украину (за тот же период), подтверждают особую уязвимость городов перед климатическими факторами и заведомую необходимость погодного мониторинга внутри городского периметра. Однако, действующие технологии радионаблюдения для задач метеорологии и климатологии неприменимы к использованию в городской среде; причем, именно в силу их работы в комплексе со специализированными антеннами, неприспособленными для адресной городской эксплуатации. Инженерным выходом из данного положения представляется использование для «городских» метеопостов суррогатных антенн на ДВ-КВ-диапазоны, в качестве которых могут быть адаптированы действующие в городском периметре строения, инженерные сооружения, различные сети коммуникаций и иные антенные объекты, определенные проектом «AntenNet». Помимо режимов пассивной локации метеофеноменов и сигналов от зондов, специальной авиации и спутников - с помощью таких антенн, - для реального расширения числа решаемых на месте метеоклиматических задач могут быть применены режимы квази-активной радиолокации с теми же объектами, использующими эффект внешнего облучения метеообъектов опорными частотами действующих в регионе ТВ-и радио -вещания и/или несущими частотами местной мобильной связи в КВ/УКВ-диапазонах.