Метеорологическое агентство Японии: от прогнозов погоды к землетрясениям, цунами и вулканам

Цунами, возникшее из-за Великого восточно-японского землетрясения 11 марта 2011 г., унесло более 18 000 жизней, и с тех пор Япония страдала от ряда других стихийных бедствий. Оползни, случившиеся в результате проливных дождей в префектуре Хиросима в августе 2014 г., привели к смерти около 70 человек, а в следующем месяце количество погибших и пропавших без вести во время извержения вулкана Онтакэ , расположенного в центральной части Хонсю,  составило 63 человека. Это извержение стало самым трагичным за семь десятков лет, прошедших после окончания Второй мировой войны. В сентябре 2015 года сильные дожди во время тайфуна привели к разливу реки Кинугава в преф. Ибараки, из-за чего было затоплено множество домов и сельскохозяйственных угодий на широкой площади в городе Дзёсо и окрестностях.

Наводнение в г. Дзёсо преф. Ибараки после разлива реки Кинугава в сентябре 2015 г. (Фотография Фурукавы Такэхико)

Информационная инфраструктура как часть повседневной жизни

В последнее время, когда происходят такие стихийные бедствия, метеорологическое агентство оказывается в центре внимания, и по телевидению одну за другой транслируют пресс-конференции с начальником отдела прогнозов, или с главой отдела наблюдения за землетрясениями и цунами. Агентство живёт очень насыщенной жизнью. Само собой, оно активно работает не только в таких экстренных случаях. Метеорологическое агентство является частью необходимой в повседневной жизни информационной инфраструктуры, предоставляя ежедневные сводки погоды.

Вначале поговорим о вариантах прогнозирования погоды. Прогнозы бывают точечные, то есть почасовые, кратковременные (на 1-2 дня), недельные, на месяц и т. д.

В случае землетрясения сообщают о районе его эпицентра, интенсивность толчков в различных регионах, а кроме того, через несколько минут оповещают о возможности цунами, и если она есть, то говорят, через какое время волна должна достичь берега. Более того, есть система раннего оповещения, которая через ТВ, радио и мобильные телефоны предупреждает о начале землетрясения даже до того, как почувствуются сами толчки. Ведётся и круглосуточное наблюдение за вулканической активностью. Для отслеживания изменений в течениях Куросио и Оясио, а также для прогнозирования волнения на море работают несколько наблюдательных судов, дрейфующие буи-зонды, береговые волномеры.

Люди склонны считать метеорологическое агентство организацией, которая прогнозирует погоду, и редко замечают всё разнообразие услуг, которое оно предоставляет, и не представляют все системы слежения и технологии прогнозирования, используемые для создания прогнозов погоды, организацию и бюджет агентства.

Разнообразие услуг

История нынешнего Японского метеорологического агентства начинается с основания в 1875 году Токийской метеорологической обсерватории при Министерстве внутренних дел. В ней работало менее 10 человек, которыми руководил иностранный специалист. В 1887 году она была переименована в Центральную метеорологическую обсерваторию, а в 1895 году её передали под управление Министерства образования.  После Второй мировой войны она оказалась в составе Министерства транспорта, а в 1956 году ей был присвоен статус правительственного агентства. После реорганизации центрального правительства агентство стало внеминистерским бюро при Министерстве земли, инфраструктуры и транспорта (сейчас Министерство земли, инфраструктуры, транспорта и туризма), подобно Японскому агентству по туризму и Береговой охране Японии. Практически всё время существования агентства им руководили и в нём работали практически только профессионалы-эксперты, и в этом смысле это исключительная организация среди государственных служб.

Современное Метеорологическое агентство Японии занимается самыми разными природными явлениями не только в атмосфере, но и на суше и на море.  Помимо обычной службы прогнозов погоды оно создаёт прогнозы для гражданской авиации, отслеживает наводнения, оползни, землетрясения, вулканическую активность и цунами. Агентство также измеряет содержание двуокиси углерода в атмосфере и мощность озонового слоя. Это очень широкое поле деятельности – для сравнения, Национальная метеорологическая служба США, Метеорологическое бюро Великобритании, аналогичные службы в Китае и Южной Корее занимаются в основном погодой.

Деятельность агентства определяет Акт о метеорологической службе. Этот закон был принят в 1952 году, когда закончился период оккупации Японии. В следующем году Япония стала членом Всемирной метеорологической организации – специализированного межправительственного учреждения ООН (членом ООН Япония стала тремя годами позднее, в 1956 году).

Агентство работает круглые сутки

Главное управление агентства в Токио включает пять отделов – административный, отделы прогнозирования, наблюдения, сейсмологии и вулканологии, и отдел мировой окружающей среды и моря. Они разделены на 21 отделение, такие как отделение прогнозов, отделение наблюдения за землетрясениями и цунами, отделение атмосферной окружающей среды. Среди дополнительных органов агентства – Институт метеорологических исследований, Метеорологический колледж и Метеорологический спутниковый центр.

Кроме того, у агентства есть шесть местных представительств, которые заведуют 50 местными метеорологическими управлениями. В каждом из этих управлений работает около 30 человек, которые посменно круглые сутки выполняют ежедневные работы по созданию прогнозов, оповещений и т. п. Они также отслеживают состояние приземной атмосферы, в том числе температуру, давление и ветер.

Метеостанция в Метеорологическом управлении Мито, преф. Ибараки (фотография Фурукавы Такэхико)

Метеорологическое агентство также управляет авиационными метеослужбами в Нарите, Ханэде и других аэропортах страны для обеспечения безопасности авиасообщений.

Всего в Метеорологическом агентстве работает около 5200 человек, годовой бюджет его составляет 60 млрд йен, 40% из него расходуется на оборудование.

AMeDAS – автоматическая система наблюдения за погодой

Метеорологическое агентство Японии долгое время является лидером по использованию передовых информационных технологий. В середине 1950-х годов оно начало использовать «метеорадар» – систему круглосуточного наблюдения за осадками, создав сеть станций, охватившую всю страну. В 1974 году впервые в мире стала использоваться автоматическая система слежения AMeDAS (Automated Meteorological Data Acquisition System), собирающая метеорологическую информацию. Сейчас станции AMeDAS расположены в 1300 точках страны, а начиналось всё с создания системы передачи данных по телефонным проводам в сотрудничестве с национальной телефонной компанией NTT.

Станция автоматического наблюдения за погодой AMeDAS в Косино, преф. Фукуи (фотография Метеорологического агентства Японии)

Карта с сайта Метеорологического агентства, показывающая количество осадков по всей стране по данным «метеорадара» и системы AMeDAS

Используя данные «метеорадара» и системы AMeDAS, агентство в виде карт публикует информацию в реальном времени о погоде в данный момент и прогнозы на несколько часов.

Метеорологическое агентство также использует радиозонды – устройства, оснащённые радиопередатчиком, которые при помощи воздушных шаров поднимаются на высоту до 30 километров и измеряют давление, температуру, влажность и скорость ветра. Эти одноразовые устройства, стоимость которых составляет несколько десятков тысяч йен, ежедневно запускают в шестнадцати точках страны.

Отправка радиозонда со станции на острове Хатидзёсима (фотография Метеорологического агентства Японии)

Спутниковая фотография с «Химавари», на которой виден тайфун и его центр (фотография Метеорологического агентства Японии)

В 1977 году агентство запустило первый метеоспутник «Химавари», а летом 2015 года ввело уже восьмой такой спутник. Они находятся на геостационарных орбитах в 35 000 км над экватором и являются важными источниками информации о тайфунах и других природных явлениях. Визуальные данные, получаемые спутниками, содержат информацию о температуре у поверхности земли, движениях облаков, что впоследствии используется для многочисленных прогнозов погоды, о чём я ещё скажу далее.

Основой системы раннего предупреждения о землетрясениях и цунами является сеть сейсмологических датчиков, расположенных в различных уголках страны как на суше, так и на морском дне. Используя их данные, Метеорологическое агентство, а также расположенная в Осаке Единая система наблюдения за сейсмической активностью (EPOS) ведут круглосуточное наблюдение, публикуют оповещения, определяют эпицентр землетрясений, вероятность цунами и т. д.

Создание цифрового прогноза с использованием суперкомпьютера

Рис. 1 Сетка вокруг земного шара, используемая при компьютерных прогнозах (фотография Метеорологического агентства Японии)

С момента появления службы погоды в эпоху Мэйдзи и до середины 1970-х годов прогнозы погоды основывались на суждениях синоптиков, анализировавших погодные карты, и во многом были субъективны. После этого прогресс метеорологии, развитие технологий наблюдения, а более всего – появление суперкомпьютеров, способных быстро обрабатывать огромные массивы данных, дали возможность создавать цифровые предсказательные модели, основанные на формулах физических законов метеодинамики.

На рис. 1 показана координационная сетка, охватывающая весь земной шар и использующаяся при построении предсказательных моделей. Для каждой из точек сетки в качестве начальных условий вводятся данные ежедневных наблюдений, и суперкомпьютеру требуется примерно час, чтобы вычислить ожидаемую температуру, давление, ветер и количество осадков. Потом на основе этих данных создаётся прогноз. В этой модели используется технология цифровой симуляции, которая революционным образом сказалась на прогнозировании погоды. С субъективного уровня оно продвинулось к объективным технологиям. Сейчас цифровая модель используется не только для краткосрочных прогнозов, но, например, и для предсказания движения тайфунов.

Система сертифицирования частных синоптиков

В последние годы метеорологическое агентство претерпело два основных изменения. Во-первых, оно передало прогнозирование погоды в руки частных компаний. При кабинете премьер-министра Хосокавы Морихиро (1993-1994) в ходе мер по либерализации различных отраслей деятельности появилась система сертифицированных синоптиков, позволившая частному бизнесу участвовать и в этой сфере. Сейчас такие синоптики работают примерно в 60 компаниях. Этим летом проводился уже 44-й экзамен на сертификат синоптика, и количество сдававших экзамен превысило 170 000 человек, из них сертификаты получило почти 10 000. В среднем экзамен успешно сдаёт около 6% участников, самому юному из которых исполнилось 12 лет. Впрочем, из имеющих сертификат по этой специальности работает едва ли тысяча человек, на такую работу устроиться очень непросто. Для них нужны новые области применения своих знаний, такие как помощь в подготовке к стихийным бедствиям в органах местного самоуправления. Насколько мне известно, система государственной сертификации синоптиков существует только в Японии, а в США квалификацию подтверждает Метеорологическое общество.

Помощь при стихийных бедствиях и международная деятельность

Вторым важным изменением в работе агентства является смещение в сторону помощи при стихийных бедствиях. В этом смысле символичным было появление в августе 2013 года системы «экстренных оповещений». Существовавшая на протяжении долгого времени до этого схема метеорологических оповещений была улучшена, чтобы соответствовать современным проблемам, связанным с глобальным потеплением и участившимися стихийными бедствиями. «Экстренное оповещение» является одной из категорий в системе оповещения, его передают местные метеостанции административным органам в пределах префектуры в тех случаях, когда ожидается, например, экстремальное климатическое явление, наблюдающееся раз в несколько десятков лет. В последнее время метеостанции напрямую дают рекомендации местным органам, отвечающим за готовность к стихийным бедствиям, и более активно взаимодействуют с главами администраций, на которых лежит обязанность давать распоряжения об эвакуации.

В заключение хочу сказать о том международном вкладе, который делает метеорологическое агентство. Оно начало обмен данными, получаемыми со спутников «Химавари», учредило ряд местных центров по предупреждению об аномально низком давлении, о вулканическом пепле на маршрутах воздушного сообщения и другие, а также командирует своих специалистов во Всемирную метеорологическую организацию (ВМО), центр которой находится в Женеве. Общий вклад Метеорологического агентства Японии в деятельность ВМО составляет около 10%, и Япония уступает только Соединённым Штатам. Кроме того, агентство участвует в создании доклада о глобальном потеплении, который разрабатывает Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК). Работа с климатическими явлениями требует широкого международного сотрудничества.

Фотография к заголовку: Китагава Садаюки, директор вулканологического отделения Метеорологического агентства, на пресс-конференции в Токио, посвящённой извержению вулкана Асо 14 сентября 2015 г. (©Jiji)