Предвычисление бурь и наводнений — пятница, 16 апреля 2010-го

Речная математика

Просмотров: 2072

Если вы возьмете в руки Ежедневный гидрометеорологический бюллетень, выпускаемый Центральным институтом прогнозов, вы увидите на первой странице синоптическую карту погоды, а на последней — синоптическую карту воды.



Тут тоже кружками отмечены станции, а около кружков показано значками и цифрами, что делается с водой.



Глядя на карту, вы сразу видите, где реки еще покрыты льдом, а где уже начался ледоход.



В Ярославле, в Костроме — полыньи, в Куйбышеве — вода на льду, в Мозыре, на Припяти,— затор, в Киеве, на Днепре,— подвижка льда, в Полтаве, на Ворскле,— ледоход, в Краснодаре, на Кубани,— чисто.



Какой великан мог бы увидеть все это сразу, при одном только взгляде на страну!



От Вильнюса до Астрахани проходит по карте извилистая, зубчатая линия. К югу от нее реки чисты ото льда.



Просматривая цифры около кружков, вы видите, где вода еще прибывает, где уже идет спад уровня.



Это то, что было на реках вчера, в восемь часов утра.



А что будет завтра, через месяц, через несколько месяцев?



В бюллетенях ЦИП можно найти и прогноз.



Вот два выпуска долгосрочного гидрометеорологического прогноза: один — на апрель, другой — на всю весну. Сначала идет прогноз погоды, а вслед за ним прогноз вскрытия рек и весеннего половодья.



«Вскрытие рек начнется на реках Прут, Нарев, Западный Буг, Прегель в последней декаде февраля и к началу апреля распространится до рек бассейна озера Ильмень и верхней Оки...»



«Весеннее половодье на реках юга и запада Европейской части СССР ожидается...»



Как же это гидролог может угадать, когда начнется вскрытие рек и каким будет половодье?



Когда-то Ломоносов вместо «прогноз» говорил «предзнание». Это слово объясняет, в чем секрет прогноза. Чтобы предсказывать, надо не гадать, а знать наперед. А знать наперед может только тот, кто знает законы, управляющие жизнью природы.



Когда гидролог смотрит на карту, он помнит, что перед ним не просто случайное сборище рек, а сложный механизм, в котором все связано: весеннее половодье и снег, выпавший зимой, вскрытие рек и воздушные потоки, идущие с океана.



Почему река, на берегу которой мы живем, вскрылась гораздо раньше, чем всегда?



Чтобы в этом разобраться, надо заглянуть в машину планеты и посмотреть, как передается движение от одной зубчатки к другой.



Река вскрылась раньше потому, что воздух был теплее, чем всегда. А воздух был теплее потому, что он пришел с запада и принес тепло с океана. А в океан этот воздух попал из Арктики.



В январе холодный арктический воздух вторгся в северную Атлантику. Он шел над теплой водой и отнимал у нее тепло.



Капитаны торговых судов сообщили по радио: температура воды в океане на 0,8 градуса ниже нормы.



Чтобы вода в кастрюле остыла на несколько десятых градуса, ей надо потерять совсем немного тепла. Но когда не в кастрюле, а в океане вода остывает на 0,8 градуса, потеря тепла должна быть огромна.



И это тепло не исчезло — его взял у воды арктический воздух.



Но, взяв такой груз, холодный арктический воздух перестал быть холодным арктическим.



Он превратился в морской полярный и понес свой груз с океана на материк. К весне он добрался до русских равнин и, отдав тепло нашим льдам и снегам, заставил реки вскрыться раньше времени.



Все могло пойти и по-другому, если бы арктический воздух попал в наши края, минуя океан.



В северной Атлантике вода была бы теплее: ведь ей не пришлось бы отдавать свое тепло холодному воздуху. А у нас было бы холоднее, чем всегда, и реки вскрылись бы с опозданием.



Гидролог Г. Р. Брегман внимательно изучал «Морской метеорологический ежегодник» Датского метеорологического института.



В этом ежегоднике с 1895 года печатались карты Атлантического океана, где океан был разделен на квадраты и в каждом квадрате была указана температура воды.



Г. Р. Брегман сопоставил эти цифры и показатели атмо сферной циркуляции со сроками вскрытия русских рек.



Казалось бы, какая может быть тут связь: температуру воды измеряли зимой офицеры торговых судов в Атлантике; срок вскрытия рек отмечали весной наблюдатели на Каме, на Оке, на Волге.



Но гидролог знает, что все в мире связано.



Холодный воздух из Арктики идет зимой над северной Атлантикой и отнимает у воды тепло. Вода делается холоднее, а воздух теплее. Воздух идет все дальше и дальше. С океана он направляется на материк и заставляет наши реки вскрываться раньше времени.



А если циркуляция происходит иначе, если холодный воздух из Арктики вторгается в нашу страну, минуя океан, вода в океане остается теплой, но зато у нас весна запаздывает, реки вскрываются позже.



Для того чтобы облегчить расчет, Г. Р. Брегман изобразил все это в виде графиков. Графиков получилось несколько: один для больших рек северо-запада, другой — для рек бассейна верхнего Днепра и Западной Двины, третий — для бассейна Северной Двины и т. д.



Такой график еще в январе говорит гидрологу, когда вскроется река — раньше или позже срока.



Так великая связь вещей дает гидрологу силу видеть то, чего еще нет.



Но вслед за вскрытием по реке проходит весенний паводок.



Как определить, много ли пройдет воды, высоко ли она поднимается?



Тут опять надо вспомнить о связи вещей. Весеннее половодье и снег, выпавший зимой,— это два звена одной и той же цепи.



Чтобы узнать, каким будет половодье, гидролог подсчитывает, сколько снегу лежит в бассейне реки.



Перед гидрологом на столе — донесения снегомерных постов.



По высоте снега и по его плотности надо определить, сколько воды запасла зима во всех своих сугробах, во всей этой белой снеговой толще, которая покрывает землю на пространстве в десятки или тысячи квадратных километров.



Но вот подсчет закончен. Если снега запасено немного, то и воды от него немного получится.



Но если запасы снега велики, это еще совсем не значит, что по руслу пройдет много воды.



Русло — это труба, по которой вода вытекает из бассейна. Но у речного бассейна — дырявое днище. Часть воды уходит сквозь дыры в почву.



И гидрологу надо прикинуть, какая же у него будет утечка.



Если почва покрыта ледяной корочкой, вода в почву не пойдет. Значит, больше воды дойдет до реки.



Но может случиться и так, что корочки нет, а вода все-таки в почву не идет.



Почему? Потому что в почве и без того много воды — еще с осени.



Вот и оказывается, что весной надо вспоминать осень — много ли тогда было дождей.



Все это надо знать, чтобы рассчитать, сколько воды пройдет по реке.



Гидрологу надо ответить и на другой вопрос: высоко ли поднимется вода?



Если она поднимется выше, чем обычно, она может причинить немало неприятностей.



Половодье не раз изображали писатели и художники в книгах и на картинах. Но оно производит не менее сильное впечатление, когда о нем рассказывается в обыкновенной бухгалтерской книге — языком цифр.



Сквозь столбцы многозначных чисел в графе убытков вы словно видите затопленные и разрушенные дороги, мосты, заводы, дома, электростанции, занесенные песком и илом луга, огороды и пашни, унесенные водой доски и бревна.



Чтобы всех этих убытков и разрушений не было, надо бороться с водой, не давать ей буйствовать и грабить. А для этого надо заранее знать, есть ли угроза затопления.



До какой высоты поднимется река?



Это будет зависеть от того, сколько талой воды попадет в русло.



Но гидрологу надо знать и другое: как будет таять снег.



Если снег будет таять быстро, паводок будет выше, чем в том случае, если талая вода будет прибывать в реку понемногу.



И возникает новая задача — узнать, быстро ли будет таять снег.



Отчего снег тает весной?



Каждый знает, что в ясный, солнечный день снег тает быстре, чем в облачный.



Это происходит потому, что солнечные лучи пробираются в глубь снега и оплавляют веточки и лучи снежных кристаллов. Снег начинает таять, даже если термометр показывает пять градусов мороза.



Значит, можно сделать такой вывод: если весна будет безоблачная, снег будет быстрее таять и паводок будет выше.



Но бывает, что все небо закрыто облаками, а снег все-таки тает.



Он тает оттого, что ему отдают тепло воздушные потоки, которые пришли с моря, из теплых краев.



Чем теплее воздух весной, тем и снег тает быстрее.



Если снег растает в пять дней, паводок будет гораздо выше, чем если снег будет таять целый месяц.



И все-таки дело тут обстоит сложнее, чем может показаться с первого взгляда. Здесь еще много значит, как движутся фронт и тыл снеготаяния. Это впервые заметил и облек в математическую форму профессор М. А. Великанов,



Гидролог смотрит на карту. На карте бассейн реки похож на листок, сорванный с ветки: посредине — русло, к нему, как жилки, тянутся притоки.



Если фронт будет двигаться сверху, притоки будут включаться постепенно, один за другим: сначала верхние, потом нижние. И вода в реке будет прибывать постепенно.



А если фронт движется сбоку, он захватит сразу и верхние и нижние притоки. Вода одновременно подойдет к реке по большому числу подводящих путей. Несколько паводочных волн сложатся в одну большую, и паводок будет выше, чем всегда.



Так гидролог старается охватить взглядом все, что делается и в толще снега, и в глубине почвы. Его тревожит и судьба маленького снежного кристаллика, и жизнь всей реки со всеми ее притоками.



Но гидролог должен не только представлять себе картину будущего половодья. Он должен уметь эту картину изображать в цифрах.



От гидролога требуют, чтобы он точно сказал: поднимется ли вода выше такой-то отметки. Иной раз один сантиметр решает, затопит вода улицы города или не затопит. Одна капля переполняет чашу.



Вот какой разговор произошел однажды при мне между начальником Гидрометслужбы и одним из гидропрогнозистов:



— Ну, как в Уральске?



— Уровень восемьсот.



— Неприятности могут быть?



— К двадцать восьмому — двадцать девятому ожидаем девятьсот двадцать. Есть угроза мосту, пристани, низко расположенной части города.



— А предупреждения давали?



— Конечно, давали.



Разговор этот происходил 20 апреля.



А 29 апреля вода действительно начала затоплять город.



Для точности надо добавить, что прогноз тут был дан не за девять дней, а гораздо раньше — еще в начале марта.



В начале марта было уже известно, что в бассейне реки Урал накопилось за зиму больше снега, чем обычно. А синоптики-метеорологи предупреждали, что снег будет таять быстро, весна будет теплая и дружная.



В долгосрочном прогнозе было сказано, что паводок на Урале будет значительно выше нормы.



Но как гидрологи узнали потом, что самый высокий уровень в Уральске будет как раз 28-го или 29-го числа, а не раньше и не позже?



Каждые пять дней им сообщали снегомерщики, как идет таяние снега. Гидрологи знали, что снег в речном бассейне тронулся в путь.



И надо было рассчитать, сколько талым водам понадобится времени на дорогу.



Тут помогли наблюдения за прежние годы.



После того как сходил последний снег, половодье продолжалось обычно еще дней двадцать.



Значит, талым водам нужно было двадцать дней, чтобы добежать со всего речного бассейна до реки, а по реке до Уральска.



По дороге сколько-то воды терялось, уходило в почву или — паром — в воздух. Сколько-то воды добавлялось от подземных вод, от дождей.



Приняв все это в расчет, гидрологи построили кривую паводка. А на этой кривой уже было ясно видно, в какую декаду и в какой день апреля паводок достигнет вершины.



Примерно так же рассчитывают гидрологи и дождевой паводок.



У них есть карта речного бассейна. На карте проведены линии равного добегания: от первой, ближайшей линии вода добегает до города за сутки, от второй — за двое суток, от третьей — за трое.



И вот над бассейном прошел доджь — выпало столько-то миллиметров воды.



Гидролог сразу же распределяет весь этот дождь по дням: сколько добежит в первый день, сколько во второй, сколько в третий.



Он чертит кривую и смотрит по кривой, когда вода в реке поднимается до самого высокого уровня.



Есть и другие способы прогнозов. Но стоит ли рассказывать о каждом способе? Если читатель захочет стать гидропрогнозистом, он возьмется за учебник, где все это рассказано подробно. А мне хотелось только показать, какое это сложное и трудное дело — предсказывание паводков.



Впрочем, если спросить гидрологов, они скажут, что краткосрочный прогноз уровня воды в реке дать гораздо легче, чем прогноз погоды.



Составляя прогноз паводка, гидролог уже знает, сколько у него выпало дождя или снега.



А у синоптика-метеоролога нет таких данных: он не в состоянии подсчитать, сколько у него воды в облаках. Давая прогноз, он говорит: ожидается дождь. А сколько выпадет дождя? Этого синоптик сказать еще не может.



Немудрено, что гидрологические прогнозы оправдываются лучше, чем метеорологические.



Краткосрочные прогнозы уровня оправдываются в девяноста пяти — девяноста восьми случаях из ста, а краткосрочные прогнозы погоды — в восьмидесяти — девяноста случаях.



Да и шагает гидролог в будущее гораздо дальше, чем метеоролог.



Долгосрочный прогноз погоды дается, самое большее, на сезон



А прогнозы уровня Каспийского моря даются на год вперед: в марте — на следующий март.

twitter.com facebook.com vkontakte.ru odnoklassniki.ru mail.ru ya.ru rutvit.ru myspace.com technorati.com digg.com friendfeed.com pikabu.ru blogger.com liveinternet.ru livejournal.ru memori.ru google.com bobrdobr.ru mister-wong.ru yahoo.com yandex.ru del.icio.us

Оставьте комментарий!

Не регистрировать/аноним

Используйте нормальные имена. Ваш комментарий будет опубликован после проверки.

Если вы уже зарегистрированы как комментатор или хотите зарегистрироваться, укажите пароль и свой действующий email.

(При регистрации на указанный адрес придет письмо с кодом активации и ссылкой на ваш персональный аккаунт, где вы сможете изменить свои данные, включая адрес сайта, ник, описание, контакты и т.д.)



grin LOL cheese smile wink smirk rolleyes confused surprised big surprise tongue laugh tongue rolleye tongue wink raspberry blank stare long face ohh grrr gulp oh oh downer red face sick shut eye hmmm mad angry zipper kiss shock cool smile cool smirk cool grin cool hmm cool mad cool cheese vampire snake excaim question

(обязательно)