Андрей Николаевич, какие опасные метеорологические явления наблюдаются в Пермском крае?
– Согласно критериям Уральского управления гидрометслужбы, в Пермском крае наблюдается порядка 20 видов опасных метеорологических явлений.
Сложно выделить самые опасные явления, потому что их можно по-разному оценивать. Например, считать процент явлений, реально наносящих ущерб. Сильный дождь соответствует критериям опасного, но только в 10-20 % случаев есть задокументированный ущерб. А для такого явления, как шквал 25 м/с и более, ущерб фиксируется примерно в 70 % случаев.
С другой стороны, можно брать ущерб экономический. Тогда самыми опасными станут агрометеорологические явления. Это, например, засухи. От них ущерб порой исчисляется сотнями миллионов рублей.
Если брать случаи гибели людей, то самым опасным явлением станут шквалистые ветры. Факты гибели из-за них в Пермском крае фиксируются раз в несколько лет. В то же время есть такое явление как аномально низкие температуры, которое тоже может приводить к жертвам из-за переохлаждений, обморожений.
Наверное, можно считать, что самое опасное явление по совокупности показателей – это сильный шквал с большим охватом территории. Это очень редкое явление, которое бывает примерно раз в 10 лет. Например, можно вспомнить шквал 22 мая 2001 года. Тогда в Перми было двое погибших, 14 пострадавших и очень большой ущерб, связанный с разного рода разрушениями. По ценам 2001 года ущерб составил 55 миллионов рублей, то есть сегодня это уже сотни миллионов рублей.
Какие примеры самых опасных явлений вы можете вспомнить за последние годы?
– Можно назвать летние конвективные явления. 7 июня 2009 года над северо-западом Пермского края и над Республикой Коми произошла мощная «вспышка» торнадо. Порядка 24 смерчей было зафиксировано в общей сложности, из них около десяти затронули Прикамье. Это уникальное явление находится в пятерке самых выдающихся вспышек торнадо в России за последние несколько десятилетий.
2010 год стал самым экстремальным по совокупности опасных явлений за определенный период. Сначала была очень холодная зима 2009-2010 годов с несколькими волнами сильных морозов. Потом очень жаркое лето с пожарами и большим ущербом от засухи и маловодья. В то же лето было довольно много конвективных явлений: град, шквалистые ветры. Интересным оказалось начало зимы, когда с 24 ноября по 7 декабря 2010 года выпало порядка полуметра снега. Это привело к очень большим проблемам с транспортом, пробки на федеральных трассах стояли несколько дней. Согласно нашей базе данных, 2010 год до сих пор занимает первое место по количеству опасных метеорологических явлений.
Вы рассказали про вспышку торнадо. Как вообще смерчи образуются в Пермском крае?
– Они образуются точно так же, как и в любом другом регионе России. Есть такое обывательское представление, что смерчи образуются где-то над степями, над прериями, по аналогии с США. На самом деле ничего подобного. Как раз леса очень сильно способствуют возникновению такого рода явлений, потому что они обеспечивают повышение относительной влажности воздуха, а это необходимо, чтобы образовался смерч. Еще нужен низкий уровень конденсации. Его можно определить по облакам. Если нижняя граница облаков расположена ниже высоты 1,5-2 км, то вероятность возникновения смерчей увеличивается. Над лесами такие условия формируются часто, поэтому большинство самых мощных смерчей фиксируются в лесной зоне.
Ваша докторская диссертация и другие проекты во многом касаются темы смерчей.
– Да, именно так. Я и мои коллеги активно работаем по этой теме с 2016 года. Существует картографический сервис «Смерчи в лесной зоне России»: http://tornado.psu.ru/. Мы занимаемся выявлением смерчей по повреждениям лесов, ветровалам и собираем базу данных смерчей в лесных зонах России. За период с 2001 года по настоящее время выявлено порядка 750 случаев.
В прошлом году мы опубликовали базу данных по смерчам в Пермском крае с 1984 года до сегодняшнего дня. Зафиксировано порядка 60 случаев. Это не значит, что у нас каждый год бывает по 2-3 смерча. Из всех этих случаев как минимум 20 % произошли в один день – 7 июня 2009 года. В Пермском крае бывает примерно один сильный смерч за 10 лет. Они наблюдались в 1984, 1993, 2005, 2006, 2009 и 2018 годах. Учитывая, что территория региона огромная, это в общем-то очень низкая повторяемость. Поэтому если вы живете в Пермском крае, вероятность увидеть торнадо довольно низкая. Вероятность от него пострадать – еще ниже. Однако это событие хоть и редкое, но реально опасное. Часто смерчи приводят к масштабному ущербу.
Есть ли у вас видео смерчей?
– В России довольно много снимают подобных видео, в том числе даже внутри смерча. Например, два таких видео были сняты во время Янаульского смерча в Башкирии 29 августа 2014 г. В той местности проходил смерч, он был достаточно продолжительным и принес серьезные разрушения. В итоге получилась интересная видеозапись. Представьте себе типичный деревенский двор, где навалена всякая утварь. По мере приближения смерча это все начинает улетать: сначала маленькие объекты, потом большие. Шансов такое увидеть своими глазами не так много.
Как используется космический мониторинг метеорологических явлений?
– Это на самом деле очень многогранная тема. Сейчас в открытом доступе есть спутниковые снимки с сотен различных спутников, платформ. Они очень разные, поэтому используются для огромного количества задач – от метеорологии до мониторинга облачности из космоса.
Откуда вы получаете данные космического мониторинга?
– Можно сказать, что все удачные научные проекты, в которых я участвовал, были связаны с использованием многолетних рядов снимков из космоса. У нас есть открытые спутниковые данные с нескольких источников – Европейское космическое агентство, американское НАСА, интересные японские данные. Они представляют открытые данные за длительный период времени (более 20 лет), которые доступны для всего научного сообщества. Если нам нужны более детальные снимки – мониторинг лесов, полей, сельхозугодий, то мы обращаемся к программе Landsat. Это американская миссия, которая была изначально коммерческой, но в 2008 году ее сделали бесплатной и отдали все данные в распоряжение научного сообщества.
С помощью информации из разных источников мы получаем довольно детальную картину того, что происходило с ландшафтами и лесами за последние 38 лет. Это дает огромный простор для научных исследований, которые раньше просто невозможно было проводить из-за недостатка таких данных. Кроме того, наиболее продвинутые мировые лаборатории, особенно те, кто сотрудничает с какими-то IT-гигантами, могут позволить себе автоматизированно обрабатывать этот огромный массив данных, сотни снимков на каждую точку Земли за последние 38 лет. На их основе можно создавать очень интересные продукты. Позже этот продукт может быть ценен не только сам по себе, но и как источник данных о чем-то еще.
Именно так мы сделали в исследовании смерчей и ветровалов. Начали систематически работать над проектом после того, как одна лаборатория Мэрилендского университета совместно с компанией Google опубликовала данные о повреждениях лесов на земле в глобальном масштабе за последние 30 лет. Они просто опубликовали данные, но не определили связь с явлениями для каждого объекта. Тут открылся огромный простор для исследователей по всему миру. Мы, например, стали проводить исследования не на базе самих снимков, а на базе уже готовых обработанных результатов.
Возможно ли прогнозировать с помощью метода космического мониторинга? Будет ли это эффективно?
– Прогноз бывает на разные уровни заблаговременности. Есть такое понятие как наукастинг – текущий прогноз погоды на срок до трех часов. Это те самые штормовые предупреждения, которые должны доводиться до людей. В принципе они базируются на метеорологических радарах, однако большая часть территории Пермского края не покрыта радарами. Конечно, можно использовать снимки спутников для такого рода прогнозов, но они будут гораздо менее точными, чем прогнозы на основе радарных данных.
Вторая история связана с тем, что на метеорологических спутниках есть не только обычные сенсоры, которые позволяют получать снимки, но и множество разных приборов, передающих информацию о распределении в толще атмосферы температуры, влажности, скорости ветра. Эта именно информация, она не является сама по себе прогнозом, но содержит ценнейшие данные для математических моделей атмосферы, которые как раз используются для получения прогнозов погоды на срок до двух недель. Мы все привыкли иметь дело как раз с такими прогнозами. Это делают все мировые прогностические центры, в том числе и наш Гидрометцентр России.
Наиболее часто для прогнозов погоды используется метод математического моделирования. Его суть состоит в том, что модель усваивает все данные, поступающие с различных источников: метеостанций, радиозондов, спутников. Дальше решается серьезная система уравнений, которая требует огромного объема вычислений. Общеизвестный факт, что все самые мощные суперкомпьютеры – это компьютеры метеорологических центров.
То есть космический мониторинг не является методом прогнозирования. Возможно только узкое применение для очень краткосрочного прогноза, если у вас нет радаров. У этого метода достаточно ограниченные возможности, поэтому он не используется и для прогнозов – это метод сбора объективной информации о состоянии поверхности земли, океана, облачности и так далее.
Актуальны ли вопросы изменения климата, всемирного потепления для Пермского края?
– Да, конечно. Самые очевидные изменения климата в Перми – это рост среднегодовой температуры и количества осадков. Среднегодовая температура Перми выросла примерно на 1,5 градуса за 40 лет. Это укладывается в глобальный тренд, который составляет +1,1 за аналогичный период. Это существенный рост. Среднее годовое количество осадков также выросло с 610 до 690 мм рт. ст. Одно из проявлений изменения климата – увеличение повторяемости блокирующих антициклонов. Такие долгоживущие антициклоны в одних регионах приводят к засухам, а в других – к экстремальным осадкам.
Для отдельных метеозависимых отраслей вопросы изменения климата особенно актуальны. Например, для сельского хозяйства. Здесь происходят сложные процессы. Мы, с одной стороны, имеем улучшение климатических условий для сельскохозяйственного производства. Например, рост средней температуры вегетационного периода.
Самое главное принципиальное изменение здесь – очень редкими стали майские возвраты холодов со снегопадами, которые до 2002 года происходили примерно каждые три года. Например, в 1996 году или в 2002-м в третьей декаде мая снег лежал толстым слоем, шел 2-3 дня, а дневная температура была в отдельные дни ниже нуля.
Сейчас земледелие становится менее рискованным. Это важно и для дачников, и для сельхозпроизводителей, позволяет увеличивать урожайность и снижать риски.
С другой стороны, за последнее десятилетие в целом мы наблюдаем рост осадков. Он идет опережающими темпами относительно роста летней температуры. В прошлом десятилетии мы наблюдали три случая масштабного переувлажнения почвы, которое признавалось опасным явлением, вводился режим чрезвычайной ситуации в сельском хозяйстве, невозможно было провести уборку урожая именно из-за дождей.
Были и засухи 2010 и 2021 годов. То есть как минимум можно говорить, что не снижается повторяемость крупных аномалий, которые ведут к опасным агрометеорологическим явлениям. Это доказывает и статистика: из 13 последних летних сезонов шесть были с экстремальными условиями по осадкам – либо очень дождливыми (2015, 2017, 2019 годы), либо экстремально сухими (2010, 2021, 2022 годы).
Можно констатировать, что риски Пермского края, которые раньше были связаны с заморозками и поздними снегопадами, теперь сместились в сторону экстремальных осадков или, наоборот, засух.
