Почему ИИ не может дать прогноз погоды так же качественно, как человек

Более ста лет Национальная гидрометеорологическая служба Казахстана работает в режиме 24/7 в любых условиях. Синоптики круглосуточно ведут мониторинг многочисленных данных, не позволяя себе отлучиться с поста дольше, чем на 10–15 минут. Точность прогнозов в последние годы достигла 90–95%, в некоторых регионах – все 100%. Подробнее о том, как работают казахстанские синоптики, Informburo.kz рассказали в филиале РГП "Казгидромет" по Алматы и Алматинской области.

В общих чертах

Метеорологическая информация обновляется каждые три часа. Когда Казахстан был в шестом часовом поясе и разница с нулевым меридианом была шесть часов, информация поступала в 03.00, 06.00, 09.00, 12.00, 15.00, 18.00, 21.00, 00.00. Сейчас Казахстан в пятом часовом поясе – соответственно, всё сместилось на час раньше. Но сбоев нет, процесс отлажен, есть только некоторые особенности в зависимости от региона.

"Наш филиал занимается прогнозами общего пользования и гражданскими прогнозами. Мы делаем прогнозы по городу Алматы, Алматинской области, по городу Конаеву. Также делаем основную часть прогнозов по туристическим маршрутам, поскольку наш регион – туристический. Кроме того, составляем прогноз погоды по горным районам Казахстана, в частности, для ВКО, Абайской, Жамбылской, Туркестанской областей и Жетысу. Это естественно, поскольку мы живём в горах, их видим, ощущаем, знаем особенности местности", – рассказывает глава отдела метеорологических прогнозов филиала "Казгидромет" по Алматы и Алматинской области Даулет Кисебаев.

Станции названных регионов отправляют филиалу свои данные, где эксперты их анализируют, формируют в единый отчёт и высылают потребителям, в основном это специализированные службы (департаменты по ЧС, "Казселезащита", гидрологические службы).

"И хотя зона наших интересов – Алматы и Алматинская область, мы получаем и анализируем данные не только по своему региону и по всей республике, но и данные соседних государств. Для составления прогнозов погоды мы работаем с данными, которые предоставляют мировые центры прогнозов, в частности, Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды, Северо-Евразийский Климатический Центр", – отмечает Даулет Кисебаев.

День синоптика

Итак, рабочие сутки синоптика начинаются в восемь утра. Заступая на смену, синоптик принимает от своего коллеги отчёт за прошедшие сутки: были ли в минувшую смену опасные явления погоды, отмечалось ли усиление ветра, какова была максимальная и минимальная температура и так далее. Затем обрабатываются данные метеорологического зондирования атмосферы и карты абсолютной и относительной топографии.

"Итак, мы смотрим, какие у нас атмосферные фронты от Атлантики и до Байкала, изотермы (линии температур), зоны сухого и влажного воздуха. Далее карты", – рассказывает Даулет Кисебаев.

На картах абсолютной топографии проводятся атмосферные фронты, изотермы (линии равного значения температуры), зоны сухого и влажного воздуха, очаги роста и падения атмосферного давления. На карте относительной топографии также проводятся атмосферные фронты и очаги холода и тепла, а также их смещение. Все это делается на бумажных картах. От руки.

АТ 850 – карта, показывающая, что происходит в атмосфере на высоте 1,5 км. На ней рисуются атмосферные фронты, места сближения и встреч масс холодного и теплого воздуха.

АТ 700 – карта, показывающая, что происходит в атмосфере на высоте трёх километров. На ней синоптики наносят очаги роста и падения давления, оси основных гребней и ложбин, отмечают, где какие баррические образования. Низкие – это циклоны, высокие – антициклоны. "Здесь же мы отмечаем зону сухого и влажного воздуха. АТ 700 – это основная карта, по которой смотрим траектории. 

АТ 500 – карта, показывающая, что происходит в атмосфере на высоте семи километров. Здесь синоптики также обозначают циклоны и антициклоны, смещение основных гребней и ложбин, очаги роста и падения давления. По этой карте они смотрят, где могут образоваться осадки не только фронтального характера, но и внутримассовые осадки.

АТ 500 на 1000 – это разница в слое 500 миллибар и 1000 миллибар. Карта, показывающая очаги холода и тепла и куда идёт смещение. 

На вопрос, почему карты рисуются вручную в ХХI веке в кабинете, оснащённом несколькими компьютерами, на мониторах которых открыты различные программы и отображены разные виды карт, информации, а обновление происходит в режиме реального времени, Даулет Кисебаев отвечает:

"Да, карты можно обрабатывать и на компьютерах. И мы однозначно это умеем делать. Но! Человеческий мозг думает по-другому. Машина не всегда учитывает детали местности, некоторые данные усредняет. Некоторые локальные особенности и природные явления не замечает. Например, ветер в Джунгарских воротах Жетысусского Алатау в районе озера Жаланышколь. Кто там бывал, знает силу этого ветра, порой сбивающего с ног. Для расчёта сильных этого ветра, для более точного прогноза необходима детализированная обработка полученной информации, что пока под силу только человеку".

Ещё один пример того, как технологии пока уступают человеку – автоматизированное наблюдение за погодными условиями (к слову, такое кольцо метеостанций установлено вокруг Алматы, по примеру Москвы). Как рассказывает Даулет Кисебаев, автоматические метеорологические станции работают непрерывно, наблюдая ежеминутно извлекая до 15-20 метеопараметров. Если наблюдаются резкие изменения в скоростях и направлении ветра, температуре или осадках, автоматика это обязательно зафиксирует. Но, оказывается, автоматические системы наблюдения не зафиксируют такие опасные явления погоды, как грозы (молнии, гром), пыльные бури, град. Эти явления погоды фиксируют только на стационарных станциях, где специалисты-метеорологи делают замеры каждые три часа. 

Палитра инструментов

Как отмечает Даулет Кисебаев, "Казгидромет" – очень большая и интересная организация, обладающая обширной сетью станций, 15-ю филиалами в областных центрах и головным офисом в Астане. Работают в "Казгидромет" опытные специалисты, которые постоянно повышают уровень своей квалификации: в центрах и организациях, стран Центральной Азии, Индии, России, Китае, Японии и Европы.

Одна из основных деятельностей РГП «Казгидромет» - мониторинг: метеорологический, гидрологический и экологический. На основании данных мониторинга, глобальных и региональных численных моделей, осуществляется составление различного вида прогностической информации. Основными показателями для составления метеорологических прогнозов погоды являются наблюдения за опасными явлениями погоды, облачностью, осадками, скоростью и направлением ветра, температурой воздуха, давлением.

У "Казгидромет" есть доступ к разнообразным международным приложениям, закрытым специализированным порталам, базам данным.

Используются спутниковые снимки Европейской организации спутниковой метеорологии; ФГБУ «Научно-исследовательского центра космической гидрометеорологии «Планета» Росгидромета, Метеорологического и океанографического центра хранения спутниковых данных, Центра по применению космической техники (Индия) и т.д. Есть доступ к информации и спутниковым снимкам, которые обновляются каждый час и каждые 15 минут. Благодаря снимкам с космоса специалисты видят очаги облачности и пути их движения, грозы, пыльные бури их маршруты передвижения и т.д.

"Недавно мы получили доступ к метеорологическому радару РГП "КазАэроНавигации". Теперь на постоянной основе мы имеем данные радиозондирования атмосферы. Запускаемый радиозонд может проводить исследования на высоте до 35 километров. На территории Казахстана девять станций метеорологического зондирования. Благодаря метеорологическому зондированию мы имеем возможность отслеживать очаги неустойчивости в атмосфере (грозы, град, шквалы), также данных наблюдений по высотам основных изобарических поверхностей позволяют формировать карты абсолютной и относительной топографии, которые в дальнейшем используются в прогнозировании. Надо отметить, что из стран Центральной Азии аэрологические наблюдений проводит только Казахстан", – объясняет метеоролог.

Качество метеорологических прогнозов напрямую зависит от количества поступающей и обработанной информации, чем больше данных, тем точнее прогноз, тем больше возможность своевременного предупреждения об опасных явлениях погоды.

Опыт показывает, интуиция подсказывает

Но современных технологий синоптику в каждодневном труде недостаточно. В деле прогнозирования без специфичных знаний, опыта и интуиции не обойтись.

Как рассказывает Даулет Кисебаев, метеоролог должен хорошо знать климатические особенности своего края и тех регионов, откуда приходят воздушные массы. Например, синоптикам Западного Казахстана нет нужды знать и учитывать климатические особенности нашего региона, потому что все воздушные массы идут с запада. Поэтому им надо знать особенность России, а алматинским специалистам – особенности Западного Казахстана. Но чем больше синоптик знает локальных явлений и климатических особенностей, тем точнее будет его прогноз.

К слову, настольной книгой инженеров-синоптиков является синоптический справочник правил и атмосферных процессов по Средней Азии и Казахстану, составленный ещё в 1944 году советским климатологом Виктором Антоновичем Джорджио.

"Специалист синоптик постоянно держит в голове определённую серию атмосферных процессов, таких как: вторжение холодных воздушных масс с севера, северо-запада и запада, термическая депрессия, периферия антициклона и т.д. это синоптические процессы, обуславливают те или иные погодные условия на территории Казахстана и Центральной Азии.  Хоть эта типизация и разработана в середине ХХ века, но до сих пор актуальна, поскольку процессы стационарны, закономерность сохраняется", – подчёркивает казахстанский специалист.

Даулет Кисебаев считает, что в деле прогнозирования надо прислушиваться и к интуиции, которая формируется с годами наравне с опытом и подкрепляется знаниями, основанными в том числе на архивных данных. В качестве примера метеоролог приводит минувший грозовой июль 2024 года, когда бывалые алматинцы авторитетно заявляли, что "такого июля в мегаполисе никогда не было".

"На самом деле такие же июли были в 2016, 1993 и 1988 годах. Может, их было и больше, если копнуть архивы глубже. В июле среднемесячная температура воздуха была в пределах климатической нормы, как и в указанные годы. Осадков было больше нормы. Норма осадков в июле по Алматы 43 мм. В этом году выпало почти 82 мм. Но в те годы около 100 мм. Поэтому нельзя сказать, что таких случаев не было", – оперирует фактами Даулет Кисебаев.

Зонтик в ясную погоду

"Оправдываемость прогнозов по Алматинской области от 90 до 100%, по Алматы – от 95 до 100%", – заявляет представитель алматинского "Казгидромета".

И здесь многие алматинцы захотели бы поспорить со специалистами. Но все козыри в их руках.

"Люди должны учитывать, что прогноз – это прогноз, а синоптики – не боги. Мы стараемся максимально охватить все данные и явления, но не всегда это получается в полной мере. Бывает так, что внезапно увеличилась скорость ветра, синоптические процессы пошли быстрее, или наоборот. Поэтому у синоптиков есть такое понятие, как "заблаговременность ± 2 часа"", – поясняет Даулет Кисебаев.

Что касается интенсивности осадков и в целом видового многообразия дождей, то обывателям полезно знать следующее:  на интенсивность осадков и их последствия влияют не только климатические особенности, рельеф местности, но и городская застройка.

Градация такая: 

- кратковременный дождь – дождь продолжительностью не более 3-х часов;

- продолжительный дождь - дождь продолжительностью более 6-ти часов (обложной или ливневой);

- временами дождь – выпадение осадков за период прогноза два раза и более, каждое продолжительностью менее 3-х часов;

- небольшой дождь – количество выпавших осадков от 0.0 до 0.9 мм, («слегка смоченный асфальт»)

- умеренный дождь - количество выпавших осадков от 1 до 14.9 мм («мокрый асфальт и лужи»);

- сильный дождь – от 15 мм («возможны подтопления пониженных форм рельефа»).

- очень сильный дождь в селеопасных районах - более 30 мм, для равнинной территории более 40 мм («достаем лодки»). 

"В прогнозах погоды большое внимание уделяется прогнозированию не только количества, но и интенсивности осадков, – рассказывает эксперт. – Относительно недавно был случай, когда после очередного дождя затопило проспект Аль-Фараби. Ситуация была такова: в предыдущую ночь выпало 16 мм осадков, а это считается сильный дождь. Но эти 16 мм выпали за четыре с половиной часа. Осадки шли и растекались равномерно. Подтопления не было. А на следующий день выпало 9 мм осадков. 9 мм – это слабый кратковременный дождь. Но этот объём выпал всего за 45 минут! Интенсивность очень большая. При этом почва была настолько увлажнена, что не впитывала влагу. Это и обусловило подтопление".

Что касается СМС от службы 112 с оповещением о штормовом предупреждении, об осадках, о пожароопасности: надо понимать, что гражданам приходит сокращённый вариант, а не полный текст. А в полном тексте указывается, что, например, именно на северо-западе Алматинской области сохранится пожароопасность. В СМС нет возможности передать полные данные. Но подробные прогнозы и полные тексты штормовых предупреждений с указанием территорий всегда публикуются на сайте "Казгидромета".

Кстати, как говорит Даулет Кисебаев, мониторинг всемирных данных показывает, что в северном полушарии прогнозы оправдываются лучше, чем в южных и тропических широтах, потому что в северном полушарии процессы более устойчивые.

А самый точный прогноз – это прогноз до трёх дней.