В атмосфере происходят многообразные физические процессы, непрерывно изменяющие ее состояние. Физическое состояние атмосферы у земной поверхности и в нижних 30—40 км в данный момент времени называется погодой. Погода характеризуется метеорологическими величинами (температура, давление, влажность воздуха, ветер, облачность, атмосферные осадки) н атмосферными явлениями (гроза, туман, пыльная буря, метель и др.). Изменения..погоды у земной поверхности оказывают влияние на очень многие области хозяйственной деятельности человека и особенно на сельское хозяйство. Погода в более высоких слоях влияет на работу авиации. Атмосферные процессы на разных высотах связаны между собой, поэтому для понимания причин изменения погоды у земной поверхности необходимо изучать всю толщу атмосферы, по крайней мере до 30—40 км. Методы прогноза погоды различны для разной заблаговре-менности. Прогнозы погоды на I—3 сут называются краткосрочными, на 4—10 сут— среднесрочными и на месяц и сезон — долгосрочными. 42.1. Задача составления краткосрочных и среднесрочных прогнозов погоды распадается на два этапа: прогноз синоптического положения и прогноз собственно погоды. Прогноз синоптического положения выполняется путем численного интегрирования по времени уравнений динамики и термодинамики атмосферы. В качестве начальных данных используются фактические значения метеорологических величин, полученные из наземных и высотных наблюдений за сроки, исходные для начала интегрирования, т.е. 03 и 15 ч московского времени. Численное интегрирование уравнений гидротермодинамики атмосферы стало возможным благодаря появлению электронно-вычислительных машин. Интегрирование обычно ведется шагами по времени на регулярной сетке точек (например, 2,5X2,5° долготы) с использованием по вертикали до 15 уровней. В наиболее развитых численных моделях атмосферы, которые используются для интегрирования, учитываются самые важные физические факторы: горизонтальный турбулентный обмен, географическое распре деление альбедо, шероховатость поверхности, влагосодержание почвы, распределение снега, льда, а также орография. В результате интегрирования рассчитываются будущие поля давления, температуры и ветра у поверхности земли, а также будущий рельеф главных изобарических поверхностей на 24, 36, 48, 72, 96 и !20 ч вперед и температура на этих поверхностях. Использование численного метода прогноза синоптического положения возможно только при полной автоматизации всего процесса вычисления прогностических полей давления и других величин, т.е. с использованием ЭВМ в службе погоды 42.3. Прогнозы на средние сроки (4—10 дней) опираются натекущую информацию о развитии синоптических процессовв течение всего сезона, исходный для начала интегрирования. Однако в среднесрочных прогнозах уже нет возможности прогнозировать изменения погоды по дням, так как невозможно проследить за изменением свойств воздушных масс на протяжении всего прогнозируемогопериода. Поэтому прогнозируются средняя температура (либо аномалия температуры) и среднее количество осадков на предстоящие 10 дней, а также величины максимальной и мини мальной температуры в течение будущих 5—7 сут. Для составления таких прогнозов используются статистические методы,в которых характеристики прогнозируемых гидродинамическим методом барических и температурных полей используются как предикторы (предсказатели), а прогнозируемые элементы рассчитываются с помощью уравнений множественной регрессии. Уравнения множественной регрессии получают по архивнымданным о характеристиках барических и температурных полей и соответствующей сред недекад ной или максимальной и мини мальной температуры за 5—7 сут. Как видим, применение этого метода среднесрочного прогноза связано с обработкой большого объема числовой информации и громоздкими статистическимирасчетами. Поэтому его использование возможно только при наличии достаточно производительных ЭВМ. 42.4. Долгосрочным прогнозом в нашей стране принято считать прогноз на месяц и сезон вперед. Прежде всего нужно определить, какой смысл вкладывается в термин «долгосрочный прогноз погоды». Очевидно, что он определяется предсказуемо стью тех или иных явлений погоды. В настоящее время установлено, что предсказуемость характера погоды в какой-то день в данном месте не превышает двух недель. Иными словами, как бы ни совершенствовались методы прогноза погоды, принципиальноневозможно за пределами двух недель предсказать конкретное явление погоды, например, будет ли в таком-то месте дождь такого-то числа. Это связано, во-первых, с тем, что мы никогда не знаем точно начальное состояние атмосферы и, во-вторых, что при интегрировании уравнений динамики и термодинамики атмосферымы допускаем определенные ошибки при их численном решении, при приближенном описании физических процессов, происходящих в атмосфере, ее взаимодействии с подстилающей поверхностью и космосом. Таким образом, нет надежды получить метод прогноза, который бы позволил предвычислить погоду по дням напредстоящий месяц или сезон и тем более на большие сроки.