Наблюдать, измерять, исследовать: чем занимаются метеорологи и как стать профессионалом в этой сфере

По сравнению со многими научными областями, профессия метеоролога считается довольно редкой, но востребованной. Такие специалисты помогают не только оценить и спрогнозировать погодные условия — от них зависит работа целых отраслей промышленности, сельского хозяйства, защита населения от стихийных бедствий. В чем особенности этой профессии и как она появилась? Как выглядели первые в истории заметки о погоде? В каких вузах готовят метеорологов? Читайте в нашем материале.

От гидрологов до аэрологов

Многие воспринимают метеорологов как специалистов, занимающихся исключительно прогнозированием погоды. Однако спектр направлений у этой профессии гораздо шире, чем может показаться на первый взгляд.

В области гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды можно выделить такие специальности, как климатолог, аэролог, синоптик, метеоролог, гидролог, океанолог и многие другие. Они изучают физико-химические процессы в атмосфере, поверхностных водах суши, океане и почве, геомагнитную обстановку, криосферу. Хотя у каждого из этих направлений есть своя специфика, они сильно влияют друг на друга: в природе все взаимосвязано, поэтому знания одного ученого не обходятся без знаний другого.

«Работа гидрологов невозможна без информации о текущей и прогнозируемой погоде. Для подготовки прогноза весеннего половодья, сроков вскрытия рек, дождевых паводков необходим долгосрочный прогноз погоды, характеристика снежного покрова и глубины промерзания почвы, знание климатических особенностей региона», — рассказывает заведующий кафедрой мониторинга окружающей среды Института повышения квалификации (ИПК) Росгидромета, кандидат географических наук Леонид Васильев.

Экологам, в свою очередь, нужно иметь информацию о текущей погоде и гидрологической обстановке на реках и водохранилищах, краткосрочном и долгосрочном метеорологическом и гидрологическом прогнозе.

Кроме того, метеорология может охватывать разные научные области. Например, медицинская метеорология изучает влияние атмосферных процессов на человека и другие живые организмы. Агрометеорологи исследуют атмосферные условия, имеющие значение для сельского хозяйства. Специалисты по физической метеорологии занимаются разработкой радиолокационных и космических методов исследования атмосферных явлений.

Еще одно популярное заблуждение: метеорологи и синоптики — это одно и то же. Хотя эти профессии взаимосвязаны, различия у них все же есть.

Служба невских наводнений

Со специальностями разобрались. Как возникли эти научные направления? История наблюдений за погодой и небесными явлениями берет свое начало с древних времен. Один из первых научных трудов в этой области под названием «Метеорологика» (греч. мετεωρολογικά — «рассуждение о небесных явлениях») написал греческий философ Аристотель в IV веке до н. э. В своем труде он рассматривал различные природные процессы, причем не только дождь или град, но и землетрясения, и даже движение комет.

Со временем систематические наблюдения за погодой стали вопросом не только научного, но и государственного значения. Это было необходимо, чтобы отслеживать влияние погоды на урожай, мореплавание, ведение военных действий, а по мере развития научно-технического прогресса, и на другие сферы.

В России ежедневные записи о погоде начали вести во второй половине XVII века, по приказу царя Алексея Михайловича. Хотя сейчас эти заметки могут показаться довольно общими, с точки зрения истории метеорологии выглядят весьма интересными. Например, в сохранившихся до наших дней документах можно встретить такие наблюдения: «День был красен, а в 1-м часу ночи шел дожжик до 2-го часа ночи» или «На Москве реке лед взломало». Позднее император Петр I ввел в русском флоте вахтенные журналы, куда записывались наблюдения за погодой. При Екатерине II в Петербурге появилась служба невских наводнений.

Значимой датой в истории отечественной метеорологии является 26 апреля 1834 год, когда в Санкт-Петербурге при Горном ведомстве учредили Нормальную магнитно-метеорологическую обсерваторию. Этот день стал отправной точкой для формирования постоянной сети геофизических наблюдений в России, и именно его принято отмечать как дату основания Гидрометеорологической службы России.

Еще одним важным событием является создание Главной физической обсерватории, ГФО (ныне — Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова). С 1872 года в этой службе составляли ежедневные синоптические карты Европы и Сибири, выпускали метеорологические бюллетени. В стране начала массово развиваться сеть пунктов гидрологических наблюдений на крупных реках и озерах.

Погодные уравнения

В XX веке гидрометеорологическая служба продолжала активно развиваться. Уже к 1923 году на территории России действовало 673 станции. Значимый вклад в отечественную и мировую метеорологическую науку внесли ученые того времени, чьи идеи и разработки позволили расширить область исследований.

«С 1930 года для изучения верхних слоев атмосферы начали применять радиозонд, изобретенный советским метеорологом Павлом Молчановым. Однако достаточно частую мировую сеть аэрологических станций, с которых такие устройства запускались, удалось создать лишь после Второй мировой войны. В результате в 1946–1953 годы оправдываемость прогнозов погоды резко возросла», — говорит Леонид Васильев.

В 1940 году член-корреспондент Академии наук, математик и гидромеханик Илья Кибель впервые в мире теоретически обосновал возможность прогноза погоды на основе фундаментальных законов физики, выраженных в форме уравнений гидротермодинамики. Он также разработал методику количественного прогноза давления и температуры воздуха на сутки. Благодаря этому удалось внедрить в практику оперативные подходы для численного прогноза.

Новый этап в развитии исследований, повысивших точность прогнозов, пришелся на вторую половину XX века. В этот период стали активно использовать электронные вычислительные машины (ЭВМ), запускать метеорологические спутники и создавать научно-экспериментальные базы. В гидрометеорологической службе появились новые научные организации, в том числе Арктический и антарктический научно-исследовательский институт (ААНИИ) с сетью полярных станций, дрейфующими станциями «Северный полюс» и полярными радиометеоцентрами.

Тогда же впервые заговорили о масштабных климатических изменениях. На одной из конференций геофизик, академик Михаил Будыко, разработавший «энерго-балансовую» модель климата, предположил, что в будущем наступит глобальное потепление, а в следующем веке температура воздуха увеличится на несколько градусов. Хотя его мнение на тот момент не получило поддержки, спустя несколько десятилетий рост средней температуры воздуха у земной поверхности достиг рекордно высоких значений, которые соответствовали прогнозу ученого. Сейчас это крупнейшее открытие в области современного изучения климата уже не вызывает сомнений.

Термин «мониторинг», который в наше время часто используют в контексте метеонаблюдений, в российскую науку внес ученый, геофизик Юрий Израэль. Он предложил методы для контроля за загрязнением окружающей среды и разработал основные принципы экологического мониторинга. После аварии на Чернобыльской АЭС Израэль руководил работами по оценке радиоактивного загрязнения, на основе которых принимались решения об эвакуации и отчуждении непригодных для жизни территорий. Коллективная монография «Антропогенные изменения климата» Юрия Израэля и Михаила Будыко, опубликованная в 1980-е годы, долгое время служила главным настольным пособием для специалистов, работающих в этой области.

Современные вызовы

Эти и многие другие исследования советских ученых легли в основу современных методов, благодаря которым сегодня метеорологи могут моделировать прогнозы погоды и климата, исследовать атмосферу с помощью радаров, спутников и других устройств, применять суперкомпьютеры и искусственный интеллект. В настоящее время государственная наблюдательная сеть охватывает порядка 12 000 точек наблюдений, включая наземные и космические системы.

«Прогнозирование погоды и обработка больших объемов информации невозможны без применения современных численных моделей, данных космических аппаратов. За последние десятилетия на основе теоретических разделов метеорологии, методов вычислительной математики и благодаря появлению современных ЭВМ появился новый раздел метеорологии, получивший название „Численные методы прогноза погоды“, — отмечает эксперт.

Подробнее о ближайших планах специалисты рассказали на заседании итоговой коллегии Росгидромета, прошедшей этой весной, накануне Всемирного дня метеорологии. В числе актуальных задач: развитие научных исследований, которые позволят совершенствовать методы наблюдений. А также внедрение нового оборудования и цифровых технологий, способных повысить точность прогнозов и снизить риски, возникающие из-за опасных природных явлений.

Требуется метеоролог

Для решения всех этих вопросов нужны квалифицированные кадры, что делает профессию метеоролога достаточно востребованной. Но это непростая работа. Нередко людям этой профессии нужно принимать участие в экспедициях и проводить исследования на труднодоступных станциях, вдали от населенных пунктов. Необходимо хорошо разбираться в современных технологиях, уметь программировать, обрабатывать большие объемы информации и обладать аналитическим мышлением.

«Важны знания в области физики атмосферы, синоптической метеорологии, климатологии, понимание физико-географических особенностей и климатических условий территории, по которой составляются прогнозы погоды. Специалист в этой сфере должен быть стрессоустойчив и не бояться брать на себя ответственность за точность составляемых прогнозов», — говорит заведующий кафедрой мониторинга окружающей среды ИПК Росгидромета.

В большинстве своем метеорологи трудятся в Федеральной службе по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, в научно-исследовательских организациях Росгидромета и Российской академии наук, в учреждениях Минприроды России. Такие специалисты нужны и частным компаниям, например, в сфере строительства и сельского хозяйства.

«Деятельность в области метеорологии востребована в таких отраслях, как воздушный и морской транспорт, дорожная отрасль, топливно-энергетический комплекс. Информация о гидрометеорологических условиях, прогноз опасных и неблагоприятных явлений, а также погоды на различные периоды — все это служит основой для принятия управленческих решений и экономического планирования», — объясняет ученый.

За знанием

Получить образование в области метеорологии, гидрологии, океанологии и экологии можно в Российском государственном гидрометеорологическом университете (РГГМУ), МГУ имени М. В. Ломоносова, Саратовском национальном исследовательском государственном университете имени Н. Г. Чернышевского, Томском государственном университете, Иркутском государственном университете и многих других вузах. В зависимости от выбранной специальности, для поступления нужно сдать экзамены по географии, математике, информатике и русскому языку.

Тем, кто планирует связать свою жизнь с авиационной метеорологией, стоит обратить внимание на учебные программы Российского государственного гидрометеорологического университета в Санкт-Петербурге. Это единственный вуз в стране, реализующий образовательную программу «Авиационная метеорология» с углубленной подготовкой синоптиков для авиации в соответствии с требованиями Всемирной метеорологической организации (ВМО) и Международной организации гражданской авиации по обслуживанию местных авиалиний и международной аэронавигации. Подробнее об этом рассказала декан метеорологического факультета РГГМУ, доктор физико-математических наук Яна Дробжева.

«РГГМУ является единственным вузом в России, который имеет статус Регионального метеорологического учебного центра ВМО. В ходе обучения в рамках программы „Авиационная метеорология“ студенты получают знания, необходимые для метеорологического обеспечения безопасности авиационных полетов, а также о технологических и практических особенностях работы в авиационных подразделениях, включая Арктический регион», — делится специалист.

Кроме того, на метеорологическом факультете доступны такие программы, как «Метеорология и климатические риски» и «Прикладная метеорология». Первая объединяет данные в области метеорологии, климатологии и экономики. Студенты получают знания о влиянии погоды и климата на экономику, узнают о роли метеорологической информации в управлении, осваивают методы решения задач по уменьшению негативного влияния изменчивости климата на продовольственную и энергетическую безопасность, качество жизни, учатся оценивать климатические риски и решать инженерные проекты в отраслях экономики.

Впервые в этом учебном году в университете пройдет набор на программу «Физика околоземного космического пространства и атмосферы». Студенты будут изучать динамику атмосферы, состояние околоземного космического пространства и их влияние друг на друга. А также синоптическую метеорологию, климатологию, методы наблюдения атмосферных процессов и технологии их моделирования. Особое внимание будут уделять влиянию космической погоды на атмосферу, климатическую систему и использование природных ресурсов.

Учебную практику в вузе проходят с первого года обучения: на метеорологических площадках университета, а также на базе практики в поселке Даймище Ленинградской области. После третьего курса молодые специалисты направляются на производственную практику в аэропорты страны и прогностические подразделения Росгидромета, а также в МЧС, РЖД и другие организации.

Но какое бы направление студент ни выбрал, для успешного развития в этой сфере необходимо овладеть знаниями в области фундаментальных наук: математики, физики, информатики, а также физики и динамики атмосферы, климатологии и метеорологии, синоптической метеорологии и прогностических технологий.

«Важны навыки работы с метеорологическими приборами и системами наблюдения, по интерпретации спутниковых снимков и радиолокационной информации. Специалист должен уметь проводить анализ климатических данных, моделировать и прогнозировать атмосферные процессы, погоду и климат. Нужно освоить навыки, которые позволят оценивать влияние антропогенных факторов на климатические изменения, климатические риски и решения инженерных проектов в отраслях экономики», — добавила Яна Дробжева.

Кроме того, для будущих гидрологов и океанологов в Институте гидрологии и океанологии РГГМУ в этом году будет открыт набор по направлению «Прикладная гидрометеорология», а также на образовательные программы «Инженерная гидрология», «Прибрежно-морское природопользование», «Прикладная океанология» (бакалавриат).

Уроки географии

Программы по основным направлениям в области метеорологии доступны и в учреждениях среднего профессионального образования. Например, в Московском гидрометеорологическом колледже, Туапсинском и Ростовском-на-Дону гидрометеорологических техникумах. В свою очередь, для вузов и колледжей, чтобы подготовить специалистов нового поколения, важно развивать практикоориентированное образование, наладить тесное сотрудничество с научно-исследовательскими институтами и укреплять материально-техническую базу, говорит заведующий кафедрой мониторинга окружающей среды ИПК Росгидромета Леонид Васильев.

В школе познакомиться с разными аспектами этой науки можно на уроках естественнонаучного цикла — географии, биологии, физики, химии. Но не стоит забывать про информатику, поскольку для научных исследований и составления прогнозов метеорологи используют специальные программы.

«Выбор профессии должен быть осознанным. Для молодых людей, решивших выбрать специальность „Метеорология“, важно знать историю развития этой науки и современные достижения, понимать востребованность профессии, иметь базовую подготовку в области точных наук и информатике, обладать знаниями в области наук о Земле», — считает Леонид Васильев.

Все эти навыки помогут будущим специалистам не только глубже понять сложные природные процессы, но и найти решения для глобальных экологических вопросов. С каждым годом климатические изменения становятся все более актуальной темой. И ключевую роль в этом играют именно метеорологи, работа которых позволит выработать эффективные стратегии и адаптироваться к новым условиям.

Анна Шиховец