К опасным природным явлениям относят атмосферные, геологические и гидрологические процессы. В 2024 году Россия столкнулась с аномально высоким числом опасных метеоявлений, всего 1234 случая. Наиболее часто специалисты Росгидромета фиксировали очень сильные дожди, град, ветер, наводнения, заморозки, природные пожары и засуху.
В конце мая в Краснодарском и Ставропольском краях пострадали сельхозкультуры на общей площади 6521 га, а в Карачаево-Черкесии были повреждены 40 социальных объектов и 142 здания. Причиной тому стали крупный град, дожди и сильный ветер. В июне и в июле в Московской и Тверской областях порывы сильного ветра достигали 26 м/с. В перечисленных регионах фиксировали многочисленные повреждения автомобилей, поваленные деревья, из числа пострадавших были погибшие.
«Заморозки на Европейской части России, которые зарегистрировал Гидрометцентр, были настолько частыми и сильными, что погибли завязи плодово-ягодных деревьев. В Сибирском, Дальневосточном и Южном федеральных округах зарегистрировано 373 случая опасных явлений, это связано с большими территориями округов и активными атмосферными процессами. В Центральном и Поволжском округах число опасных явлений увеличилось на 40%», – рассказал Юрий Варакин, заместитель директора по работе Ситуационного центра Гидрометцентра России, почетный работник гидрометеослужбы России.
Наибольшее количество метеорологических опасных явлений и комплексов метеорологических явлений наблюдали в теплый период года, с мая по август. Влияет на эти процессы активная конвекция по всей территории России.
Мониторинг, прогнозирование и методы борьбы
Как удается предотвратить опасные природные явления, и каким образом выстроена система реагирования на чрезвычайные ситуации? Росгидромет ежеминутно собирает и анализирует данные с государственной наблюдательной сети, разрабатывает модели прогнозирования и проводит информационные кампании.
«Весной, особенно в паводкоопасный период, Росгидромет заранее публикует предварительный прогноз прохождения половодья и паводков, а затем выпускает ежедневные прогнозы об опасных и неблагоприятных явлениях на реках, озерах и водохранилищах России. В это время работают местные группы с участием Росводресурсов, Гидрометцентра и региональных управлений Росгидромета, формируются федеральные штабы и комиссии под руководством МЧС. На еженедельных совещаниях мы совместно разрабатываем меры для минимизации возможного ущерба. А в пожароопасный период действует межведомственная группа Минприроды, в которую входят Рослесхоз, Росгидромет и другие организации», – прокомментировал Юрий Варакин.
До недавнего времени в ряде регионов остро стоял вопрос с природными пожарами, но за последние пять лет их площади удалось сократить в Республике Саха, Западной Сибири и на Дальнем Востоке. Например, еще в 2022 году правительство Якутии подписало договор с Росгидрометом.
Согласно документу для предотвращения пожаров в регионе начали использовать самолеты-зондировщики, вызывающие искусственные осадки.
Технология проста – с помощью пиропатронов в облака распыляют специальные вещества – йодид серебра (AgI) или хлорид натрия (NaCl).
Как Росгидромет предупреждает об опасных природных явлениях
Примером отлаженного взаимодействия Росгидромета и МЧС с операторами сотовой связи служат СМС, информирующие население об опасных погодных явлениях. В зависимости от региона, на телефон могут присылать сообщения о штормах, пожарах, наводнениях или других угрозах. Для информирования населения также составляют оперативные прогнозы, готовят экспертные комментарии и разъяснительные материалы, которые публикуют в ведущих изданиях и транслируют по радио и телевидению. Специализированные прогнозы получают и коммерческие компании, зависящие от погоды.
Ежедневно в Ситуационный центр в режиме 24/7 поступают сведения об опасных природных явлениях. Для оперативного реагирования центр направляет данные правительствам и губернаторам регионов, главам республик. Региональным и муниципальным властям прогнозы службы дают возможность принять превентивные меры и защитить людей в зоне риска.
«Мы занимаемся прогнозированием чрезвычайных ситуаций, сотрудничая с Минтрансом, Минэнерго, МЧС и Минстроем. Наши прогнозы важны для реагирования на аварии в воздухе, на воде и суше, а также для поисково-спасательных работ. Например, при волнении моря свыше 1,5-2 метров мы предупреждаем о невозможности водолазных работ. При разрыве рельсов на Байкало-Амурской магистрали мы прогнозируем время восстановления и координируем работу бригад при температуре -50°С. Также мы учитываем осадки во время наводнений и помогаем Рослесхозу и Авиалесоохране в планировании действий по ликвидации пожаров в пожароопасные периоды», – поделился Юрий Варакин.
В состав Росгидромета входят департаменты по округам, управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, научно-исследовательские учреждения, военизированные службы, Главный вычислительный центр и другие организации. В ведении службы находится 17 федеральных научно-исследовательских учреждений (НИУ). Два из них имеют статус государственных научных центров РФ, это Арктический и антарктический научно-исследовательский институт и Гидрометцентр России.
«Морские прогнозы обеспечивают безопасность судоходства и портов, а сельскохозяйственные рекомендации помогают оптимально обрабатывать поля и планировать вылеты агродронов. Для промышленности, строительства и дорожной отрасли разрабатываются метеорологические прогнозы, учитывающие погодные факторы. Все данные доступны на специализированных сайтах, что позволяет быстро получать информацию для планирования. Росгидромет постоянно улучшает методы мониторинга и прогнозирования, внедряя современные цифровые технологии», – объяснил Виктор Чулков, начальник Центра специализированного обслуживания Приморского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.
Очень удобна в использовании система Гидрометцентра Информер «Метеопредупреждения», к которой подключены все субъекты РФ. На обновляемой карте сайта зеленый цвет означает отсутствие угроз, желтый извещает о потенциально опасной погоде, оранжевый предупреждает об опасности и вероятности стихийных бедствий, красный – о высоком уровне опасности и возможности крупных разрушений и катастроф.
Национальные космические системы на службе Росгидромета
Наряду с наземными центрами мониторинга Росгидромет использует и спутниковые системы, что позволяет существенно расширить спектр наблюдений. Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии «Планета» (НИЦ «Планета») отвечает за эксплуатацию и развитие национальных космических систем мониторинга в гидрометеорологии, океанографии, гелиогеофизики и окружающей среды, а также за прием и обработку данных с зарубежных метеорологических спутников.
Филиалы центра находятся в Москве, Долгопрудном, Обнинске, Новосибирске и Хабаровске, что позволяет принимать информацию со спутников по всей территории РФ.
«Работа с данными дистанционного зондирования включает обработку спутниковых данных для мониторинга облачности, осадков, скорости ветра, наводнений, пожаров и тропических циклонов. В условиях отсутствия наземных наблюдений эти данные незаменимы, например, для отслеживания тайфунов на Дальнем Востоке. Также развиваются технологии мониторинга снежного и ледяного покровов, что важно для оценки ледовой обстановки и предотвращения наводнений. Мы используем данные российских спутников об атмосферном зондировании, распределении температуры и влажности на различных высотах для прогнозирования погоды», – объяснил Артем Максимов, заместитель директора по научной работе НИЦ «Планета».
Запуск гидрометеорологических спутников для «Планеты» осуществляет ГК «Роскосмос». Для каждой космической системы создается наземный комплекс приема и обработки данных с крупными антенными установками. На сегодняшний день орбитальная космическая группировка Росгидромета включает уже 20 спутников, что стало рекордом в современной истории Гидрометслужбы России. Объем принимаемых данных – более 1,5 Тбайт/сутки.
Из российских космических систем для метеонаблюдений можно отметить геостационарную «Электро-Л». Три ее спутника снимают данные каждые 15 минут, позволяя отслеживать облачность, сильный дождь, град и тропические циклоны. Интересно, что высокоэллиптическая система «Арктика-М», не имеющая аналогов в мире, включает два спутника, которые обеспечивают круглосуточный мониторинг перемещения воздушных масс в Арктическом регионе с той же периодичностью. Кроме того, низкоорбитальная система «Метеор-М» использует аппаратуру для атмосферного зондирования и мониторинга температуры и влажности, предоставляет информацию о пожарах, ледовой обстановке и снежном покрове.
«Из инноваций отмечу, что впервые в мире была разработана система двухсторонней радиосвязи через космические аппараты «Электро-Л» и «Арктика-М». США, Европейский союз и Япония планируют создать подобную систему не ранее 2028 года. Проект позволяет обмениваться данными между наблюдательными пунктами и станциями в России, что дает возможность управлять наблюдениями дистанционно. В планах и проведение летных испытаний трех новых космических аппаратов, предусмотренных к запуску в рамках федеральной космической программы», – резюмировал Игорь Шумаков, руководитель Росгидромета.
Предусмотренные для космических систем специализированные комплексы обработки данных включают основной и резервный антенный комплекс. В сотрудничестве с различными институтами и РАН разрабатываются комплексы тематической обработки спутниковой информации. Центры НИЦ «Планета» ежесуточно выпускают 694 вида информационной продукции, это могут быть параметры облачности, карты метеорологических параметров, ледовой обстановки или разливов рек.
Система сбора данных и методы корректировки с помощью ИИ
Полученные посредством государственной наблюдательной сети данные проходят математическое моделирование на суперкомпьютере в главном вычислительном центре Росгидромета. Для анализа и интерпретации информации применяются технологии искусственного интеллекта, что значительно повышает точность прогнозов. В основном рассчитываются прогнозы погоды на суперкомпьютере, для этого необходимы огромные вычислительные ресурсы. Установленный комплекс обладает производительностью в 1,2 петафлопса, что соответствует квадриллиону операций с плавающей точкой двойной точности в секунду. Он функционирует на физических процессорах.
Методы ИИ важны при построении карт параметров облачности и подстилающей поверхности, когда используют инфракрасные каналы (ИК). Данные ИК метеоспутника «Арктика-М» №1 содержат искажения, это означает, что стандартные методы устранения дефектов здесь не подходят, так как приводят к критическим потерям детализации изображений.
«Мы применяем методы искусственного интеллекта, в частности нейронные сети как часть машинного обучения. Для этого был специально разработан программный модуль, который устраняет дефекты в исходных данных инфракрасных каналов без потерь. Этот модуль интегрирован в комплекс предварительной обработки, что позволяет получать тематические продукты без ограничений. Это могут быть данные мониторинга ледяного покрова, водяного пара в атмосфере, озона», – отметил Артем Максимов.
Модернизация и задачи на 2025 год
С целью изучения климатических изменений, мониторинга ледяного покрова и оценки экосистемы Росгидромет проводит научные исследования на ледостойкой самодвижущейся платформе «Северный полюс» в Арктике. Она предназначена для круглогодичных экспедиций в высоких широтах Северного Ледовитого океана. Кроме того, служба продолжает восстанавливать государственную наблюдательную сеть в ДНР, ЛНР, Запорожской и Херсонской областях. Непрерывно обновляется и техническая база службы, в 2025 году запланирован переход на отечественные средства измерения, включая образцы, представленные белорусскими партнерами.
В условиях глобального изменения климата ежегодно увеличивается число опасных природных явлений. Поэтому исследования Росгидромета – не просто цифры, эти данные обеспечивают безопасность населения, помогают избежать трагедий и минимизировать ущерб. Миллионам людей прогнозы федеральной службы позволяют планировать работу и отдых, а также корректировать маршруты передвижения. По оценке Всемирной метеорологической организации, Росгидромет входит в пятерку ведущих мировых служб погоды, опыт России активно перенимают страны СНГ, Индия, Китай и другие государства.
Светлана Минеева
