Занимательное дождеведение: дождь в истории, науке и искусстве - Синтия Барнетт

Предоставляемая Эббе услуга мгновенно стала популярной. В возрасте всего тридцати лет он получил прозвище «Старик-Предсказатель». Выяснилось также, что прогнозы могут спасать жизнь многим людям и кораблям. Петиция из региона Великих озер, который только в 1869 году пережил 1914 кораблекрушений, призывала Конгресс учредить метеорологическое агентство и национальную телеграфную службу погоды, чтобы отслеживать «происхождение и развитие этих больших штормов».

Конгресс удовлетворил ходатайство, и в начале 1870 года президент Улисс Грант подписал резолюцию о том, что военному министру надлежит возглавить метеорологические наблюдения на военных станциях по всей стране, а также «уведомлять северные озера и побережья по магнитному телеграфу и при помощи морских сигналов о приближении и силе штормов». Генерал Альберт Майер, начальник связи Сухопутных войск и личный друг Гранта, по своим каналам внедрил метеорологию в военное ведомство. Теперь управление связи могло в мирное время не сокращаться, а расти. Майер взялся за прогнозы с такой же самоотверженностью, с какой раньше создавал систему связи. Он быстро переманил Эббе из Обсерватории штата Цинциннати. Эббе штамповал свои ежедневные «Вероятности» и обучал новое поколение метеорологов искусству прогнозирования. Сигнализация, которую Майер разрабатывал для военного времени, превратилась теперь в систему флажков, которые вывешивались в городах и морских портах для предупреждения о надвигающихся штормах. В 1880 году, когда он умер, одна газета написала в некрологе: «Ни один осмотрительный моряк не рискует выйти из порта, когда горит красный свет или реет красный флаг».

По сей день, если вы видите развевающийся красный флажок с черным квадратом в центре, остерегайтесь приближающегося шторма – и вспоминайте добрым словом генерала Майера и американскую Службу связи.

В окрашенном в грозовые серые тона здании, принадлежащем федеральному правительству, в центре Эшвилла в штате Северная Каролина сто шестьдесят ученых и прочих сотрудников Национального центра климатических данных НОАА работают с метеорологическими данными – новыми, со спутниковых снимков, переданных минуту назад, и старыми, вплоть до 40-х годов XVIII века. Двадцать миллионов страниц наблюдений, среди которых немало рукописных, и еще миллиарды компьютерных записей представляют собой самый большой в мире архив данных о погоде. В подвальном помещении журналы капитанов кораблей и военных офицеров, передающих сводки со всего мира, сложены в стопки полутораметровой высоты. На многих из них стоит подпись «Ваш покорный слуга», выполненная изящным округлым шрифтом.

• «Примесь дождя» – часто повторяющаяся запись XIX века. Тогда это была столь же привычная мера, как щепотка соли для нас.

• «Дождь бил мне в лицо с силой стрел, а давление походило на то, какое испытываешь, мчась галопом на быстрой лошади», – гласит суровое наблюдение, сделанное в 1831 году нью-йоркским флотским инженером Уильямом Редфилдом, который противостоял штормам, стараясь определить вращательную природу циклонов.

Если и есть общее звено в прошлой и нынешней науке о дожде, то это мистификация до определенной степени. По бесчисленным причинам, помимо штормовых предупреждений, спасающих жизнь, мы, люди, страстно жаждем предвидеть дождь – чтобы управлять водоснабжением больших городов, прикидывать, когда сеять озимую пшеницу, планировать концерт на открытой площадке или выбирать день свадьбы. Но несмотря на то что современная метеорология по точности превосходит старые «вероятности», до сих пор чрезвычайно трудно предсказывать дождь или рассчитывать на него. Это классический пример теории хаоса. В «Парке юрского периода» Джефф Голдблюм поучает Лору Дерн: «Бабочка машет крылышками в Пекине, а в Центральном парке вместе солнца идет дождь». Реальным ученым, стоявшим за «теорией бабочки», был покойный метеоролог Эдвард Лоренц из Массачусетского технологического института, который первым осознал, что крохотные и далекие триггеры могут менять погоду таким образом, что невозможно предсказать это с помощью математических моделей. Погодное приложение на вашем смартфоне не сможет сообщить вам, что перед вашим домом вот-вот польет как из ведра, а ваш задний двор останется совершенно сухим. Быть может, оно вообще не предскажет никакого дождя.

С детства наблюдающему за облаками метеорологу Скотту Стивенсу, который нашел дело всей своей жизни к моменту своего пятилетия, в Национальном центре климатических данных поручено отвечать на запросы информации о прошлой и прогнозируемой погоде. Помимо миллиарда посетителей сайта агентства, он принимает звонки от полицейских детективов и страховых следователей, которым необходимо знать, сколько осадков выпало в час преступления или на месте несчастного случая. Инженеры, эксплуатирующие плотины, выясняют средние годовые показатели. Прорабы на стройке решают, нанимать ли бригаду. А то и вовсе какой-нибудь чудак открыл, как управлять ураганами (чуть позже мы к этому еще вернемся). Эти и еще десять тысяч заинтересованных сторон, которые каждый год звонят в центр, могли бы найти исторические данные и прогнозы в интернете, но им нужна человеческая проницательность. «Модели погоды отлично справляются с прогнозированием температур, скорости и направления ветра, – рассказывает мне Стивенс. – А вот с осадками получается хуже».

Так обстоит дело даже в эпоху больших данных, когда суперкомпьютеры ежедневно перемалывают миллиарды единиц глобальной метеорологической информации – с орбитальных спутников Земли, радаров, наземных датчиков на тысячах станций, с тысяч буев и судов в море, авиационных метеорологических приборов и тысячи бежевых шаров-пилотов с закрепленными на них белыми ящиками, называемыми радиозондами, которые ежедневно утром и после полудня запускаются из разных точек по всему миру. (Если вы когда-нибудь натолкнетесь на большой спущенный шар, привязанный к обыкновенному белому ящику, возможно, издающий странные звуки и слегка пахнущий серой, не тревожьтесь и верните его отправителю, который указан внутри на контейнере для оплаченных почтовых отправлений.)

В конце 40-х годов прошлого века военные предоставили в распоряжение Бюро погоды технические средства, которые стали одним из самых ценных инструментов предсказания осадков, – двадцать пять лишних радаров. Это событие положило начало новой эпохе метеорологических наблюдений. Сеть разрослась, в нее вошли 155 допплеровских радиолокаторов, которые позволяют метеорологам заглядывать в облака, и лидаров – лазерных дальномеров, способных моделировать наводнения. США и Япония совместно осуществляют спутниковую программу по измерению глобальных осадков. Все эти данные закачиваются в сверхскоростные компьютеры НОАА для прогнозирования погоды, которые умеют обрабатывать триллионы вычислений в секунду, постоянно повышая точность прогнозов. Сегодня четырехдневный прогноз осадков столь же точен, как прогноз на один день тридцать лет назад. Спутники и суперкомпьютеры особенно усовершенствовали прогнозы тропических бурь: Национальный центр по ураганам предсказал оползень на юге Нью-Джерси вследствие урагана «Сэнди» за пять дней.

И все же дождь продолжает бросать вызов большим данным, регулярно опровергая прогнозы о его нулевой вероятности, равно как и утверждение бывшего редактора журнала Wired Криса Андерсона о «мире, где огромные массивы данных и прикладная математика заменяют любой другой инструмент, который можно было бы задействовать». Что касается высокотехнологичных дождевых прогнозов, то чрезвычайно интересно, в какой степени их улучшают люди – метеорологи, подобные Стивенсу. Статистика Национальной службы погоды показывает, что по сравнению с чисто компьютерным методом метеорологи повышают точность прогнозирования осадков на 25 процентов.

Компьютерные прогнозы дождя не только все еще нуждаются в человеческой интуиции метеорологов, но и точно так же выигрывают от физического сбора осадков, измеряемых в дождемерах по всему миру, по сравнению с использованием только радиолокационных данных и спутниковых снимков. Климатолог Нолан Дескен из штата Колорадо был задет за живое этим открытием почти двадцать лет назад. Используемая Национальной службой погоды метеорологическая система Nexrad (допплеровский метеорадар нового поколения) не смогла обнаружить необычное изменение осадков при буре, которая образовалась прямо над Форт-Коллинзом, где живет Дескен. 28 июля 1997 года многие жители укладывались спать под аккомпанемент дождя, барабанившего по крышам, и ничто не предвещало дальнейших событий. До полуночи буря выплеснула два дюйма осадков на значительную часть региона, но юго-западу Форт-Коллинза досталось целых четырнадцать дюймов. Дожди раздули податливую реку Спринг-Крик до ливневого паводка, который затопил дома и вынудил людей забираться в пижамах на деревья и кровли. Пять человек смыло, и они погибли. Дескен так и не простил себя за то, что в ту ночь не позвонил в Службу погоды; он и вообразить не мог, что радар не улавливает таких сильных дождей.