Каждый год град причиняет огромные финансовые убытки во всём мире.
Но мы всё ещё не можем предсказать, когда ударит град. Учёные-климатологи всего мира объединяются, чтобы добиться прогресса в этих прогнозах.

В октябре 2010 года сильные грозы обрушились на расположенный в пустыне город Феникс с множеством торнадо и крупными градами до 5 сантиметров в диаметре. За несколько коротких часов ураган нанёс тяжёлый материальный ущерб в размере 2,7 миллиарда долларов, почти полностью вызванный повреждениями автомобилей, разбитыми окнами и разрушенными крышами от града.

Феникс не одинок. Из года в год град является одним из самых дорогостоящих стихийных бедствий для большей части мира. В Соединённых Штатах каждый год в результате ливня с градом убытки составляют около 10 миллиардов долларов. Это также одно из самых сложных событий для прогнозирования даже для стандартного трёхдневного прогноза погоды, не говоря уже о масштабах изменения климата на десятилетия.

Вследствие актуального экономического стимула, учёные долгое время изо всех сил пытались дать точные прогнозы того, когда и где ударит сильный град. Новый обзор, проведённый международной группой экспертов по граду, надеется пролить свет на сложную проблему прогнозирования града. В обзоре, опубликованном в февральском номере журнала Nature Reviews Earth and Environment, подробно рассматриваются доступные исследования града по всему миру с целью определения его текущих режимов и прогнозирования того, может ли изменение климата усилить распространение сильного града.

Построение лучшей модели

Для образования граду необходимы три компонента: конвекция (тёплый воздух поднимается, а холодный опускается), влажность в воздухе и разные скорости ветра на земле и на высотах в атмосфере. Каждый из них должен быть подходящим для создания условий, при которых может образовываться град, но даже в этом случае нет гарантии, что град упадёт на землю перед таянием.

«Настоящая проблема, к которой мы приходим, заключается в том, что даже когда атмосфера выглядит так, как будто она действительно способна образовать град, на самом деле это происходит довольно редко», - сказал Тим Раупах (Tim Raupach), учёный-климатолог из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии и ведущий автор обзора. Тем не менее, моделирование этих «компонентов» - лучший подход, который сейчас есть у разработчиков моделей.

Редкость фактического возникновения града создаёт то, что работающий с данными учёный Майкл Типпетт (Michael Tippett) называет «двойным ударом» - плохим сбором данных: грозы, как правило, небольшие по масштабу и непродолжительны, поэтому их трудно наблюдать. Типпетт - адъюнкт-профессор прикладной физики Колумбийского университета, не принимавший участия в этом исследовании. По его словам, если град не попадает на площадку для наблюдения за градом или не улавливается радаром, данные о нём обычно состоят из сообщений отдельных людей, оказавшихся в зоне выпадения града. Оказывается, сообщения в целом не так уж и надёжны. Даже самые лучшие данные отчётов о градах могут иметь серьёзные недостатки.

«Проблема с данными из социальных источников, с которой вы сталкиваетесь, заключается в том, что в целом люди переоценивают размер града», - сказал Раупах. Краудсорсинговые* отчёты могут быть просто фотографией града в чьей-то руке, что делает невозможным его точное измерение. («У всех руки разного размера», - сказал Джулиан Бримелоу (Julian Brimelow), физик из Министерства окружающей среды и изменения климата Канады, не принимавший участия в исследовании.).

Сообщения о граде также собираются в местах, где люди обычно бывают во время шторма, например, на дорогах и в городах. Записи о градах, как правило, охватывают короткий период времени, лишь небольшую территорию или содержат человеческие заблуждения, которые затрудняют использование данных для научного моделирования. Многие данные поступают из страховых отчётов, которые не пригодны для научного анализа погоды. В результате, по словам Бримелоу, получилась «мешанина стандартов» для сообщений о градах. «И это зависит от страны и времени».

Технологии обнаружения града совершенствуются, и такие инструменты, как лидар и дроны, становятся всё более доступными. Краудсорсинговые данные также становятся всё более распространёнными. Однако эти улучшения в отчётности по-прежнему не устраняют необходимости в точных долгосрочных наблюдениях.

«Для таких вещей, как изменение климата, нам нужны высококачественные и длинные ряды данных», - сказал Типпетт. «Так что, даже если мы повсюду поставим градоулавливающие площадки, придётся подождать 40 лет. Вот почему привлекателен подход к моделированию «компонентов». Мы думаем, что можем сделать разумные оценки этих крупномасштабных переменных и, по крайней мере, получить косвенное представление о том, как они меняются».

«Мы очень мало знаем о ливнях отчасти потому, что они представляют собой такие мелкомасштабные явления», - сказала Оливия Ромппайнен-Мартиус (Olivia Romppainen-Martius), соавтор обзора и учёный-климатолог из Бернского университета. «Только сейчас стало понятно, что данных не хватает и что нужно потратить некоторое время и усилия на их сбор. Эти данные понадобятся для проверки наших моделей на основе наблюдений».

Расшифровка данных о граде

Чтобы разобраться в «мешанине данных», Раупах и его команда просмотрели все эти записи и попытались обобщить общие тенденции для всех континентов, кроме Антарктиды. То, что они обнаружили, было далеко от ясности.
«Иногда вы получаете противоречивые результаты на двух метеостанциях, расположенных всего в нескольких километрах друг от друга», - сказал Раупах. «Итак, мы попытались сделать шаг назад и определить по каждому региону, какое направление обычно указывают результаты? Я не ожидал увидеть такую ​​изменчивость тенденций в столь маленьком масштабе».

Хотя результаты часто противоречили друг другу - например, разные источники для США отражали увеличение, уменьшение и отсутствие изменений в граде - команда все же смогла сделать несколько важных выводов. «Последствия от града на самом деле зависят от его размера: чем он больше, тем больший ущерб он может нанести», - сказал Раупах. Хотя исследование не смогло определить области, где град может быть более частым, оно выявило важные тенденции и пробелы в данных и заложило основу для более точного прогнозирования града и международного сотрудничества по этому вопросу.

«Они проделали отличную работу по обобщению всей этой информации», - сказал Бримелоу. «В некоторых областях могли быть противоречивые сигналы…. Это действительно в значительной степени сводится к тому, чтобы иметь более точные данные».
В этом помогает формирование международной команды. «У нас были источники из разных регионов мира, поделившихся своей локальной информацией», - сказала Ромппайнен-Мартиус. Раупах поддержал это мнение. «Мы пытались найти кого-нибудь из каждого региона, который мы освещали, и в итоге получили эту замечательную команду. Это были большие совместные усилия».

* Краудсортинг - Привлечение к решению тех или иных проблем инновационной производственной деятельности широкого круга лиц для использования их творческих способностей, знаний и опыта по типу субподрядной работы на добровольных началах с применением информационных технологий. Википедия.

Ссылка: https://eos.org/articles/severe-hailstorms-are-costly-and-hard-to-predict