«Эффект бабочки»: почему нельзя точно вычислить ураган?

Оказывается, что низкий уровень побережья Мексиканского залива по отношению к уровню океана способствует тому, что нагонные наводнения во время штормов и ураганов проходят вглубь материка на десятки километров. А Новый Орлеан так вообще расположен ниже уровня океана. В итоге, когда в 2005 году вода поднялась выше уровня городских дамб, а насосы не справились, город оказался затоплен.

Особенностью урагана «Катрина» стала не столько скорость ветра, которая, к примеру, была меньше, чем у прошедшего недавно урагана «Лора», сколько размеры и кинетическая энергия. Это все равно, что сравнивать грузовик и пулю: пуля летит быстро, но у нее маленькая масса, она наносит урон, но очень локальный, а мощный грузовик, если врежется, может разнести половину дома. Так вот «Катрина» была тем самым грузовиком – одним из десяти самых мощных ураганов за всю историю наблюдений в Мексиканском заливе.

Касаясь глобального потепления на Земле, которое в Арктике происходит с катастрофической скоростью, климатологи указывают на две основные теории о том, как это повлияет на увеличение числа и силы тропических штормов и ураганов. Первая теория сводится к тому, что чем теплее поверхность океана, тем больше энергии поступает в атмосферу, и тем сильнее будут ураганы. Вторая теория говорит, что не всё так просто и для формирования урагана необходимы несколько факторов. Важно не только тепло, но и чтобы оно распространялось высоко вверх. Это эффект печной трубы – чем выше труба, тем лучше тяга. Для «высокой трубы» нужно, чтобы наверху был слабый ветер. Однако из-за глобального изменения климата, как гласит теория, эти условия не будут соблюдаться, и ураганы, возможно, будут чаще формироваться, но их интенсивность будет меньше.

Кроме того, прогностические возможности ученых за прошедшие 15 лет улучшились по ряду аспектов в 5-10 раз. Например, существенно выросли возможности предсказания траектории движения ураганов. Так, маршрут урагана «Лора» был спрогнозирован довольно точно ещё за 5 дней, а 15 лет назад об этом могли говорить лишь в самый последний момент. То, что было тогда с технической точки зрения, и что есть сейчас – это день и ночь. Сейчас можно смоделировать процессы с горизонтальным разрешением величиной до одного километра и менее, а совсем недано считались хорошими модели с разрешением 5-10 километров. Тем не менее, говорить о кардинальном улучшении знаний человечества в прогнозировании сложных погодных явлений всё ещё рано.

С точки зрения понимания физики процессов всё давно и хорошо изучено. Вопрос в том, как это всё просчитать на компьютере. К сожалению, даже возможности современных суперкомпьютеров ограничены. Если просто считать уравнение, вы будете получать один и тот же результат. Но в природе всё не так просто, там много случайных процессов. Это тот самый «эффект бабочки», когда минимальные изменения в начальных условиях модели через какое-то время приводят к очень большим изменениям в результате. Учесть «взмах крыла» этой бабочки практически невозможно, поэтому все прогнозы имеют какой-то предел.