Метеорологи ГГФ и ученые ММФ ТГУ занимаются мезомасштабным моделированием атмосферных явлений, что позволяет повысить точность прогноза погоды. Исследователи используют возможности суперкомпьютера СКИФ Cyberia для прогнозирования пространственной локализации грозовых и градовых ячеек, метеорологической дальности видимости, оценки вероятности обледенения самолетов во время взлета и посадки, представляющих большую опасность для авиалайнеров.
– Большинство прогнозов сегодня строится на решении сложных математических уравнений, которые описывают физические процессы, происходящие между атмосферой и подстилающей поверхностью Земли, - говорит заведующая кафедрой метеорологии и климатологии ГГФ ТГУ Валентина Горбатенко. – Построение мезомасштабных моделей дает возможность рассчитать вероятность возникновения опасных природных явлений на отдельно взятой территории. Это особенно актуально для Сибири, имеющей крайне редкую сеть наземных метеорологических станций.
Точность модели любого метеорологического процесса, и созданного на ее основе прогноза погоды, напрямую зависит от того знания характеристик атмосферы региона как по вертикали, так и по горизонтали. Для построения моделей математики ТГУ применяли данные метеорологических станций и замеров, сделанных с помощью лидаров, температурных профилемеров и другой современной аппаратуры, созданной учеными Института оптики атмосферы имени В. Е. Зуева СО РАН и Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН. Наряду с этим в процессе моделирования были использованы теоретические знания метеорологов о том, как протекают физические процессы в атмосфере, и какова их изменчивость в Томской области.
– Ученые механико-математического факультета создали несколько моделей для решения разных задач, в том числе оценки вероятности обледенения самолетов во время взлета и посадки, – говорит Валентина Горбатенко. – В этом явлении главную роль играет изменение температуры по вертикали в сочетании с уровнем влажности над аэропортом. Имея такую модель, закладывая определенный шаг по времени и учитывая стартовые погодные условия, можно воссоздать процесс, который будет в атмосфере через какое-то время, а, значит, точнее спрогнозировать вероятность обледенения самолета или ограничения метеорологической дальности видимости.
Кроме того, исследователи ТГУ работают над созданием модели для прогноза пространственной локализации грозовых ячеек над территорией Сибири. Как отмечает ученый-метеоролог, методы, используемые сегодня синоптиками, дают возможность достаточно точно предсказать вероятность грозы или града над отдельным регионом, но дать прогноз по точной локализации явления они не позволяют.
Сделать это можно с помощью математического моделирования, зная мезомасштабные особенности распределения температуры и влажности в атмосфере региона и задав нужный шаг по времени и пространству. Решив такие уравнения, можно предвычислить положение конвективных кластеров, которые продуцируют грозу и град, и таким образом сделать прогноз более точным.
По словам Валентины Горбатенко, тандем метеорологов и математиков планирует продолжить работу в данном направлении. Среди направлений, актуальных для практики успешного прогноза погоды можно выделить прогноз шквалов, образование которых сегодня плохо предсказуемо, распространение и перемещение загрязнений в атмосфере Томска, ряд других актуальных задач.