Архив данных ВМО об экстремальных метеорологических и климатических явлениях

В 2005 году показ по телевидению урагана Катрина, смертельно опасного тропического циклона, обрушившегося на побережье Северной Америки возле Нового Орлеана, был одновременно печальным и захватывающим зрелищем. Во время просмотра я был поражён комментарием, услышанным мною несколько раз от разных репортёров: «Это самый разрушительный ураган за всё время». Будучи ученым — специалистом в области наук об атмосфере, я сразу понял, насколько ошибочно это утверждение. Например, в то время как Катрина унесла жизни более 1 800 человек, число жертв ужасного тропического циклона 1970 года, который обрушился на Восточный Пакистан (сегодня это Бангладеш), составило 300 тысяч. Однако я также понял, что официальное число жертв или другую информацию об экстремальном метеорологическом явлении совсем непросто раскрыть или сделать доступной для широкой общественности. В то время не было всеобъемлющей официальной базы данных об экстремальных метеорологических и климатических явлениях, которая содержала бы данные о «самых жарких», «самых холодных», «самых ветреных», «самых смертоносных» и других экстремальных явлениях на нашей планете.

Я связался с некоторыми из моих коллег (Джеем Лоримором, Роджером Эдвардсом и Крисом Лэндси), и мы написали статью о наиболее известных и распространённых метеорологических и климатических экстремальных явлениях на Земле для «Бюллетеня Американского метеорологического общества» (Cerveny et al., 2006). В этой статье мы также поддержали идею создания официальной глобальной базы данных о метеорологических и климатических экстремальных явлениях. Вскоре после её опубликования мне позвонил Томас Петерсон, который позднее стал президентом Комиссии ВМО по климатологии (ККл). Он попросил меня представить подгруппу ККл, председателем которой он был в то время, и предложил создать официальный архив данных ВМО об экстремальных метеорологических и климатических явлениях. Я выполнил его просьбу, и в 2007 году ККл создала мировые архивы данных ВМО об экстремальных метеорологических и климатических явлениях (wmo.asu.edu/).

Прежде чем вдаваться в подробности относительно этого Архива, следует рассмотреть один важный вопрос: «Почему всё-таки нам нужен мировой архив данных об экстремальных метеорологических явлениях?» Существуют шесть основных причин.

• Возможно, наиболее важным является то, что знание о существующих метеорологических и климатических экстремальных явлениях представляется решающим для точного определения, насколько интенсивно и быстро меняется климат на нашей планете. Знания об экстремальных  явлениях позволяют нам определить базовые уровни с тем, чтобы мы могли дать точную оценку изменению климата. Например, в 2015 году обширная волна тепла вдоль побережья Антарктического полуострова привела к самой высокой температуре (17,5 °С), когда-либо отмеченной на континентальной территории Антарктики и близлежащем острове (Skansi et al., 2017). Наш Архив пополняется значительно чаще, чем мы считали возможным в первые дни осуществления проекта по созданию этого Архива.
• Знание о  метеорологических и климатических экстремальных явлениях чрезвычайно важно для решения медицинских и инженерно-технических проблем. Например, если человек проектирует здание или мост, важно точно знать, какой силы может достигнуть ветер. Подобные проблемы существуют относительно температуры и других метеорологических переменных. Насколько высоких и низких значений может достигнуть температура? Наш организм существует в определенной совокупности условий, и Архив помогает определить эти условия.
• Наша оценка глобальных метеорологических и климатических экстремальных явлений иногда может способствовать развитию фундаментальных наук об атмосфере. Например, результатом одного из наших последних исследований самой большой продолжительности и самого большого расстояния вспышек молнии явилось то, что устоявшееся фундаментальное метеорологическое определение «молнии» пришлось переработать (Lang et al., 2016).
• Как упоминалось выше, иногда средства массовой информации склонны преувеличивать значение явления, особенно это касается метеорологических явлений. Нам нужны официальные и доступные данные об экстремальных метеорологических явлениях, чтобы помочь средствам массовой информации давать правильную оценку этих явлений!
• Возможно, кому-то покажется удивительным то, что во многих местах отмечают крупные метеорологические явления и хранят память о них. Например, знак огромного размера в обсерватории на горе Вашингтон в штате Нью-Гэмпшир, США, свидетельствует о давнем рекорде наивысшей скорости ветра (231 миля/ч или 372 км/ч), который лишь недавно был превзойдён порывом ветра на небольшом острове около Австралии (см. Courtney et al., 2012). Другие места имеют подобные памятные знаки, напоминающие об экстремальных явлениях.
• И, наконец, люди часто восхищаются погодой, и особенно они любят экстремальные метеорологические явления — самые жаркие, самые холодные, самые ветреные и т. д. Поэтому наличие надёжного перечня этих экстремальных явлений помогает поддерживать интерес людей к погоде. В частности, с момента создания Архива данных ВМО об экстремальных метеорологических и климатических явлениях я обнаружил, что дети любят слушать рассказы об экстремальных метеорологических явлениях. Поддержание интереса детей к погоде посредством этих экстремальных явлений способствует чьим-то возможным будущим карьерам в области атмосферных наук и гарантирует наличие в будущем квалифицированных метеорологов и климатологов.

Однако несмотря на то, что некоторые страны имеют свои комитеты по определению погодных рекордов на национальном уровне, до 2007 года никакого официального архива данных в мире не было. Архив ВМО хранит официальные данные со всего мира, а также данные об экстремальных явлениях по регионам и полушариям, связанных с некоторыми особыми типами погоды. В настоящее время архив содержит экстремальные значения темпе­ратуры, давления, осадков, града, ветра и молнии, а также два особых типа штормов, торнадо и тропи­ческих циклонов. Одна широко известная метеорологическая переменная — снегопад — отсутствует из-за потенциальных проблем, касающихся единообразия официальных измерений по всему миру.

Процесс оценки

Во время создания архива мы предполагали, что должны будем оценивать новое экстремальное явление каждые несколько лет. С 2007 года мы фактически оценили свыше 15 потенциальных экстремальных явлений в рамках процесса, который за последнее десятилетие стал систематизированным.

После первоначальной оценки нового потенциального экстремального явления и имеющихся фактов, проведенной руководством ККл и докладчиком по метеорологическим и климатическим экстремальным явлениям, собирается специальный комитет по оценке, в состав которого входят ведущие международные учёные в области атмосферы. За годы, прошедшие с момента создания комитета, в его состав входили учёные из Австралии, Аргентины, Армении, Бангладеш, Германии, Египта, Зимбабве, Израиля, Индии, Испании, Италии, Канады, Китая, Колумбии, Кубы, Кувейта, Ливии, Маврикия, Марокко, Мексики, Монголии, Новой Зеландии, Пакистана, Соединённого Королевства, США, Турции, Франции,  Швеции, Швейцарии, ЮАР, Японии и некоторых других Членов ВМО.

Фотокопия оригинального листа регистрационного журнала наблюдателя в Азизии за сентябрь 1922 г., на котором в качестве заявленной рекордной температуры, зарегистрированной 22 сентября 1922 г., показаны ошибочно занесённые значения.

Члены этого комитета выбираются с учётом специфики их знаний, включая знание местного климата, понимание факторов, влияющих на экстремальное явление, произошедшее в конкретном месте, или особых климатических явлений, характерных для всего мира, и специализированные знания. Докладчик вместе с членом комитета, представляющим территорию потенциального экстремального явления, и другими членами составляет информационно-аналитическую справку об имеющихся информации и данных относительно наблюдения экстремального явления. Эта справка включает подробные данные о точном географическом положении места наблюдения, типе прибора, используемого для наблюдения (и подробности его калибровки, технического обслуживания и работы), синоптических особенностях (региональная погода) явления и любой существенной и необычной или уникальной информации, касающейся наблюдения. Члены комитета рассматривают отчёт и обсуждают все аспекты потенциального экстремального явления, пытаясь ответить на пять ключевых вопросов.

1. Необходимо ли иметь больше исходных данных или документации по этому явлению, чтобы определить его достоверность или недостоверность? Существуют ли другие данные или другие результаты анализов относительно времени/места этого экстремального явления?
2. Есть ли проблемы, вызывающие озабоченность относительно прибора, его калибровки, процедур измерения или других процессов/процедур, связанных с измерением явления?
3. Есть ли проблемы, связанные с природой явления (обширное высокое давление на континенте), которые подвергли бы сомнению достоверность данных?
4. Существуют ли какие-либо другие вызывающие тревогу проблемы, связанные с этим явлением?
5. По большому счету, поддерживает или опровергает имеющаяся документация находящийся на рассмотрении мировой погодный рекорд?

До сих пор такие дискуссии осуществлялись по  электронной почте под руководством докладчика. После обсуждения комитет доводит своё решение до сведения докладчика для окончательного заключения, и наблюдение либо принимается для включения в Архив, либо отклоняется.

Широко известные рекорды

Одним из наиболее известных исследований было двухлетнее исследование давнишнего наблюдения за температурой, достигшей 56 °С и зарегистрированной в 1922 году в Эль-Азизии на территории Ливии, находившейся в то время под контролем Италии (El  Fadli et al., 2013). Международный комитет, состоящий из 13 учёных, включая учёных из Италии и Ливии, пришёл к выводу, что наблюдение некорректно из-за ошибки в записи температуры. Это сообщение было сделано после исследования, проводившегося в опасной обстановке во время революции в Ливии в 2011 году. Комитет выдвинул пять основных проблем, связанных с этим рекордом:

• проблемы с приборным оснащением;
• вероятный недостаток опыта у наблюдателя;
• расположение наблюдательной площадки над поверхностью, покрытой материалом, подобным асфальту, который не является характерным для местного пустынного грунта;
• недостаточное соответствие между экстремальным значением и значениями в других близлежащих местах;
• недостаточное соответствие с последующими температурами, зарегистрированными на этой площадке.

Карты, на которых показано географическое положение подтверждённых показателей самой большой продолжительности и самого большого расстояния вспышек молнии для Земли

Комитет пришел к заключению, что наиболее вероятным развитием событий в 1922 году является то, что новый и неопытный наблюдатель, не обученный работе с неподходящим образом заменённым прибором, показания которого могли быть легко неправильно истолкованы, неправильно занёс показания в журнал наблюдений, что впоследствии привело к ошибке примерно на семь градусов по Цельсию. Это сообщение стало мировой новостью. После сообщения в печати 13 сентября 2012 года посещаемость сайта ВМО, посвящённого экстремальным явлениям, подскочила от среднего числа посещений 150 в день до более чем 24  000 посещений за трёхдневный период. Второй пик произошёл спустя 4 месяца, когда в газете «Нью-Йорк Таймс» была опубликована статья с дополнительной информацией об этом сообщении (Shimizu et al., 2014).

Несколько других исследований вызвали такой же интерес.

В 2011 году был признан новый рекорд самого сильного порыва ветра, не связанный с торнадо — 408 км/ч, который был зафиксирован автоматической регистрирующей метеорологической станцией во время тропического циклона Оливия 10 апреля 1996 года на острове Бэрроу (Австралия). Прежний рекорд — 372 км/ч — был зарегистрирован в апреле 1934 года над вершиной горы Вашингтон, США. Группа экспертов по оценке включала представителей Австралии и обсерватории, расположенной на горе Вашингтон (Courtney et al., 2012).

Два мировых рекорда по осадкам были установлены в 2009 году на острове Реюньон, которые были связаны с прохождением тропического циклона Гамеде в 2007 году. Во-первых, экстремальная интенсивность дождевых осадков (3  929 мм за 72 часа), зарегистрированная в районе кратера вулкана Коммерсон (Cratère Commerson), стала мировым рекордом для этого периода. Во-вторых, дождемер в зоне этого кратера зарегистрировал мировой рекорд суммарного количества осадков — 4  869 мм за 4 дня (96 часов) (Quetelard et al., 2009).

Рекорд в Западном полушарии был установлен в 2012 году по весу градин, достигавшему 0,879 кг или 1,9375 фунта (диаметр: 203,2 мм или 8 дюймов), которые выпали 23 июля 2010 года в Вивиане, штат Южная Дакота, США. Однако самой тяжёлой градиной по-прежнему остается градина весом 1,02 кг (2,25 фунта), выпавшая 14 апреля 1986 года в округе Гопалганж, Бангладеш.

Рекордная высота волны была признана в 2014 году, а именно: «Наибольшая значимая высота волны, измеренная буем». Значимая высота 19 метров (62,3 фута) была зарегистрирована автоматическим буем в 06:00 час UTC (Всемирное координированное время) 4 февраля 2013 года в cеверной части Атлантического океана. Буй-волнограф является частью сети морских автоматических метеорологических станций (МАМС) Метеорологического бюро Соединенного Королевства. Это экстремальное значение высоты волны было зарегистрировано после прохождения очень интенсивного холодного фронта, вызвавшего ветер силой до 43,8 узлов (22,5 м/с или 50 миль/ч).

Два рекорда были признаны в 2016 году для
(а) самого длинного зарегистрированного расстояния и (б) самой большой зарегистрированной продол­жительности единичной вспышки молнии, которые отмечены соответственно в Оклахоме (США) и на юге Франции. Вспышка молнии над Оклахомой в 2007 году прошла горизонтальное расстояние, равное 321 км (199,5 милям). Молния над южной частью Франции в 2012 году продолжалась непрерывно в течение 7,74 секунды (Lang et al., 2016).

Три новых рекорда самой высокой температуры, зарегистрированной в Антарктическом регионе, были признаны ВМО в 2017 году. Самая высокая температура для «Антарктического региона» (который, согласно определению ВМО и ООН, включает всю сушу и ледовую поверхность южнее 60° ю.ш.) — 19,8 °С (67,6 °F) — наблюдалась 30 января 1982 года на научно-исследовательской станции Сигни в заливе Борге на острове Сигни. Самая высокая температура для «Антарктического континента» (под которым подразумевается основная континентальная суша и прилегающие острова) — 17,5 °С (63,5 °F) — была зарегистрирована 24 марта 2015 года на научно-исследовательской базе Аргентины «Эсперанса», расположенной у северной оконечности Антарктического полуострова. И, наконец, самая высокая температура для Антарктического плато (на уровне 2  500 м (8  202 фута) или выше) — 7,0 °С (19,4 °F) — была зарегистрирована 28 декабря 1980 года на автоматической метеорологической станции в точке D-80, расположенной на материковой территории Земли Адели. Самой низкой температурой для Антарктического региона и всего мира, которая зарегистрирована на тот момент наземными средствами измерения, остаётся рекордное значение –89,2 °С, зафиксированное на станции Восток 21 июля 1983 года (Skansi et al., 2017).

В 2017 году Комитет по оценке закончил всестороннее исследование существующих экстремальных показателей смертности, связанной с пятью конкретными метеорологическими явлениями, чтобы определить самое большое документально подтверждённое количество жертв, связанных с каждым явлением. Ниже приводятся пять установленных и подтверждённых исторически достоверных экстремальных показателей смертности.

• «Самый высокий показатель смертности (непрямой удар молнии), связанной с молнией», — 469 человек погибли при возгорании цистерны с нефтью, вызванном молнией в Дронке, Египет, 2 ноября 1994 года.
• «Самый высокий показатель смертности, напрямую связанной с одной вспышкой молнии», — 23 декабря 1975 года от одного удара молнии погиб 21 человек в одной из хижин в племенных землях Маника в Зимбабве (в то время страна называлась Родезией).
• «Самый высокий показатель смертности, связанной с тропическим циклоном», — около 300 000 человек погибло непосредственно в результате прохождения тропического циклона через Бангладеш (в то время страна называлась Восточным Пакистаном) 12—13 ноября 1970 года.
• «Самый высокий показатель смертности, связанной с торнадо», — около 1 300 человек погибло в результате торнадо, случившегося 26 апреля 1989 года, который разрушил округ Маникгандж в Бангладеш.
• «Самый высокий показатель смертности, связанной с выпадением града», — 246 человек погибли в результате сильного ливня с градом, произошедшего вблизи Морадабада, Индия, 30 апреля 1888 года (Cerveny et al., 2017).

В настоящее время проводятся два исследования относительно очень высоких температур, наблюдавшихся в 2016 году в Кувейте и Пакистане, и экстремально сильных ветров, зарегистрированных в Японии в 2004 году.

 

«Живое» хранилище данных

Ключевым фактором является то, что все экстремальные явления в Архиве ВМО принимаются и заносятся в перечни, до тех пор пока не будут представлены имеющие решающее значение факты для опровержения существующего или обоснования нового рекорда. Другими словами, Архив является «живым» хранилищем данных. В мире, переживающем изменение климата, ежедневно появляются новые рекорды, и долг, и обязанность Архива состоит в том, чтобы мировые данные о метеорологических и климатических экстремальных явлениях были как можно более полными, точными и актуальными. Действительно, с момента  возникновения Архива ВМО мы регулярно получаем запросы от других организаций, «регистрирующих рекорды», таких как Книга мировых рекордов Гиннеса, касающиеся области нашей профессиональной компетенции, которая включает погодные рекорды.

Изучение и вынесение решений по мировым метеорологическим и климатическим рекордам оказалось очень полезным делом как для научного сообщества, так и для общественности. Это повысило информированность населения относительно деятельности ВМО и предоставило ценную услугу самым разным людям и организациям, не входящим в сообщество по изучению атмосферы.

В пределах глобальной организации по изучению атмосферы деятельность Архива ВМО оказывает реальную помощь в развитии науки. Благодаря использованию анализа новых экстремальных явлений, таких как экстремальные показатели расстояния и продолжительности молний, который стал возможным в связи с появлением новых технологий, а также анализа традиционных источников данных и измерительных приборов (например, исследование экстремальных температур и скорости ветра), работа многих ученых, вносящих свой вклад в развитие Архива, позволяет нам повторно проанализировать новые, а также прошлые метеорологические рекорды значительно более подробно и с большей точностью, чем прежде. По существу, окончательным результатом является ещё более качественный набор данных для анализа важных глобальных и региональных проблем, включая изменение климата. При постоянной поддержке и потрясающей работе многих учёных, входящих в состав многочисленных специальных комитетов по оценке, ВМО будет продолжать устанавливать стандарт глобального мониторинга и принятия решения относительно метеорологических и климатических экстремальных явлений.

Литература

Cerveny, R.S. and Pierre Bessemoulin, Christopher C.  Burt, Mary Ann Cooper, M.D., Zhang Cunjie, Ashraf Dewan, Jonathan Finch, Ronald L. Holle, Laurence Kalkstein, Andries Kruger, Tsz-cheung Lee, Rodney Martínez, M. Mohapatra, D.R. Pattanaik, Thomas C. Peterson, Scott Sheridan, Blair Trewin, Andrew Tait, M.M.Abdel Wahab, 2017: WMO Assessment of Weather and Climate Mortality Extremes:  Lightning, Tropical Cyclones, Tornadoes, and Hail, J. Wea. Clim. Soc. doi.org/10.1175/WCAS-D-16-0120.1

Cerveny, R.S., J. Lawrimore, R. Edwards, C. Landsea 2006: Extreme Weather Records:  Compilation, Adjudication and Publication, Bulletin of the American Meteorological Society 88 (6): 853-860.

Courtney, J., Steve Buchan, Randall S. Cerveny, Pierre Bessemoulin, Thomas C. Peterson, Jose M. Rubiera Torres, John Beven, John King, Blair Trewin, and Kenneth Rancourt, 2012: Documentation and Verification of the World Extreme Wind Gust Record:  113.3 m s-1 on Barrow Island Australia during passage of Tropical Cyclone Olivia, Australian Meteorological and Oceanographic Journal, 62(1): 1-9.

El Fadli, K, R.S. Cerveny, C.C. Burt, P. Eden, D. Parker, M. Brunet, T.C. Peterson, G. Mordacchini, V. Pelino, P. Bessemoulin, J.L. Stella, F. Driouech, M.M Abdel wahab, M.B. Pace, 2013: World Meteorological Organization Assessment of the Purported World Record 58ºC Temperature Extreme at El Azizia, Libya (13 September 1922), Bulletin of the American Meteorological Society. doi: dx.doi.org/10.1175/BAMS-D-12-00093.1 (print version in Feb, 2013)

Lang, T.J., Stéphane Pédeboy, William Rison, Randall S. Cerveny, Joan Montanyà, Serge Chauzy, Donald R. MacGorman, Ronald L. Holle, Eldo E. Ávila, Yijun Zhang, Gregory Carbin, Edward R. Mansell, Yuriy Kuleshov, Thomas C. Peterson, Manola Brunet, Fatima Driouech, and Daniel S. Krahenbuhl, 2016: WMO World Record Lightning Extremes: Longest Reported Flash Distance and Longest Reported Flash Duration,  Bulletin of the American Meteorological Society, dx.doi.org/10.1175/BAMS-D-16-0061.1

Quetelard, H., Bessemoulin, P., Cerveny R.S., Peterson, T.C., Burton, A., and Y. Boodhoo, 2009, World record rainfalls (72-hour and four-day accumulations) at Cratère Commerson, Réunion Island, during the passage of Tropical Cyclone Gamede, Bulletin of the American Meteorological Society, 90(5): 603-608

Shimizu, M., Randall S. Cerveny, Elizabeth A. Wentz, Kevin E. McHugh, 2014: Geographic and Virtual Dissemination of an International Climatic Announcement, Bulletin of the American Meteorological Society, 95(7):987-989.

Skansi, M. de Los Milagros, John King, Matthew A. Lazzara, Randall S. Cerveny, Jose Luis Stella, Susan Solomon, Phil Jones, David Bromwich, James Renwick, Christopher C. Burt, Thomas C. Peterson, Manola Brunet, Fatima Driouech, Russell Vose, and Daniel Krahenbuhl, 2017: Evaluating Highest Temperature Extremes for the Antarctic Region.  EOS Earth & Space Science News (American Geophysical Union), 97: doi.org/10.1029/2017EO068325.