"Физика на свежем воздухе": кто такие метеорологи и климатологи

Весь мир 23 марта отмечает День метеорологии — профессиональный праздник людей, чей самоотверженный труд в жару и холод, в дождь и снег, зимой и летом даёт нам возможность уверенно смотреть в завтрашний день. Что изучают две географические науки — метеорология и климатология, где и как готовят учёных, "отвечающих" за погоду, какими инструментами они пользуются? Об этом и многом другом рассказал читателям сайта Русского географического общества заведующий кафедрой метеорологии и климатологии, доктор географических наук, заслуженный профессор Московского государственного университета имени Ломоносова, почётный работник Гидрометеослужбы России Александр Кислов.

— Александр Викторович, не будет преувеличением сказать, что погода ежедневно интересует практически каждого жителя Земли. Подобный интерес возник не сегодня, не в прошлом веке, а, судя по всему, ещё на заре цивилизации. Жизнь людей, их хозяйственная деятельность всегда зависела от предсказания дождей и засух, разливов рек и заморозков, прочих явлений природы. Когда-то в понимании человека погода была уделом богов, сейчас ею занимаются учёные. При этом мало кто доподлинно знает, каким трудом огромного количества специалистов даётся обычный на первый взгляд погодный прогноз. Кто такие метеорологи и климатологи, какое место метеорология и климатология занимают в системе географических наук?

— Я бы начал ответ с того, что сейчас границы между науками размываются. Метеорология и климатология находятся как в зоне географических, так и геофизических наук. А если принять во внимание методы исследований, то сюда надо добавить вычислительную математику и компьютерное моделирование. Причём если метеорология специализирована на атмосферных процессах, то климатология — синтетическая наука, объединяющая науки об атмосфере, океане, планетарной биогеохимии, криосфере, планетологии и астрономии. Задачи метеорологии близки к тем, которые стоят перед физикой атмосферы, только в большей степени акцентированы на прогнозах погоды. Поэтому можно привести в качестве определения высказывание Александра Христофоровича Хргиана — профессора, доктора географических наук, много лет заведовавшего кафедрой физики атмосферы физического факультета МГУ: "Физика атмосферы (метеорология) — это физика на свежем воздухе!"

— Какие основные научные дисциплины изучают студенты в процессе обучения на вашей кафедре? Что нужно знать и уметь настоящему метеорологу?

— Обучение строится так, что первый курс — это общие эколого-географические дисциплины. Со второго курса и до конца четвёртого курса идёт уже специализация. Студенты последовательно овладевают физикой и гидромеханикой атмосферы, затем — применением синоптических методов и численных решений уравнений атмосферной динамики, климатологией, приборной базой. На этом заканчивается бакалавриат. Магистратура рассматривается как продолжение бакалавриата, в ней изучается теория изменений климата, подходы к моделированию климата и др. Важную роль на протяжении всего обучения играют курсовые работы, в которых студенты под руководством преподавателей работают над конкретными научными задачами, часто в рамках научных коллективов кафедры или родственного института. Именно так во многом закладывается научный профиль будущего специалиста.

— В какие экспедиции ездят студенты кафедры, где проходят учебные практики? Какие, на ваш взгляд, самые интересные места удаётся посетить будущим метеорологам и климатологам?

— На практике студент должен получить первые навыки профессиональной деятельности. Поэтому посещение "интересных мест" носит вторичный характер. После первого курса практика общегеографическая. Она проходит на базе факультета, расположенной в Сатино, на границе Московской и Калужской областей, на реке Протва.

Учебная специальная практика по метеорологии проводится в Мурманской области, в горном массиве Хибины. Отметим, что особенность атмосферной практики в том, что нам, в отличие от коллег (геоморфологов или почвоведов), которые переезжают с места на место в поисках интересных объектов, достаточно находиться в одном пункте и ждать, когда циркуляционные системы пройдут над пунктом наблюдения, продемонстрировав весь спектр возможных погодных ситуаций.

Следующие практики — производственные. Они проводятся в учреждениях РАН и Росгидромета. При этом возможно участие в экспедициях, проводимых этими организациями (для изучения ледников, в морских экспедициях и др.). В них всегда есть место профессиональным работам в области метеорологии. Однако часто, в зависимости от специфики научных интересов студента, работа на производственной практике заключается в выполнении компьютерных экспериментов и расчётов, а также в практическом овладении навыками прогнозов погоды — в Гидрометцентре России, в метеослужбах аэропортов Москвы.

За последние несколько лет наши студенты и сотрудники побывали практически во всех природных зонах, работали в Антарктиде, на Северном полюсе, в различных горных странах, проводили морские метеорологические наблюдения в Баренцевом море и других районах.

— Есть ли у метеоролога и климатолога какие-то собственные, особенные инструменты и методы? Чем приходится чаще всего пользоваться в полевой работе и камеральных исследованиях?

— Конечно, у метеорологов имеется свой арсенал инструментов — как говорят, наблюдательных платформ. Это приземные наблюдения на метеостанциях, радиозондирование, буи в Мировом океане, измерения на гражданских самолётах во время обычных полётов, полярно-орбитальные и геостационарные спутники, вооружённые целым рядом специализированных инструментов, зондирующих атмосферу в различных интервалах электромагнитных волн. В метеорологии видов наблюдений больше, чем у других специальностей. Это потому, что все эти данные служат для единой главной цели — на их основе создаётся стартовое поле, то "начальное условие", от которого стартует прогностический расчёт метеорологических переменных.

Однако специфические наблюдения есть у всех специалистов. То, что реально отличает нашу специальность, — компьютерные расчёты. Наши задачи требуют очень "тяжёлых" вычислений, которые часто возможны только на суперкомпьютерах. Эта вычислительная компонента ставит определённые условия, определяя специфику образования, поскольку требуются не метафорические, а профессиональные знания по математике, гидромеханике, программированию. И это делается. Однако, как уже было отмечено, вместе с этим образование именно наших студентов имеет сильную эколого-географическую составляющую, поэтому наши выпускники очень хорошо знают предмет исследований. Это, казалось бы, тривиальное требование к специалисту — знать предмет исследования — выполняется далеко не всегда. Наши коллеги, пришедшие в атмосферную науку из чистой физики или математики, часто имеют очень упрощённое представление об объекте исследования. В этом аспекте наши выпускники имеют ощутимое преимущество в междисциплинарном соревновании специалистов. Однако они, конечно, всё-таки проигрывают математикам в математическом образовании и физикам — в глубоком знании физики.

— Кем может стать студент-метеоролог по окончании Московского государственного университета? В каких отраслях, сферах человеческой деятельности ему удастся применить свои знания и умения?

— Наши специалисты работают в самых разных сферах. Но главное то, что не менее 50% выпускников работают по специальности. Мы готовим гидрометеорологов (метеорологов и климатологов), и они остаются в профессии, причём не только в России, но работают и в Германии, Великобритании, Италии, Финляндии, Дании, Израиле, Китае, Австралии, Новой Зеландии, США. Причём тут имеются в виду именно граждане России (иногда уже бывшие), получившие образование на кафедре. Это говорит о том, что наша профессиональная подготовка успешна, способна выдержать международную конкуренцию.

— Какие самые важные исследования были проведены сотрудниками кафедры за долгие годы её существования, какие значимые открытия сделаны?

— Это вопрос очень трудный. Если ставить планку на нобелевский уровень, то таких открытий не сделано. Однако сотрудники кафедры работают в тесном контакте с мировым научным сообществом, поэтому в международном прогрессе науки есть и наш скромный вклад. В настоящее время работы высокого уровня проводятся на кафедре по следующим направлениям: изучение планетарной циркуляции (в том числе явления Эль-Ниньо), исследования атмосферной радиации (в том числе ультрафиолетовой радиации), изучение атмосферы крупных городов ("островов тепла", влажности / сухости и загрязнений), исследования динамики ледников, исследования вариаций климата в прошлом, настоящем и будущем. Работа ведётся как на основе различного рода данных, так и с помощью самых современных математических моделей путём компьютерных вычислений.

— Что, на ваш взгляд, самое интересное в профессии метеоролога и климатолога? Какими качествами он должен обладать? Придётся ли во время работы сталкиваться с реальными трудностями и опасностями? 

— Высокопрофессиональная деятельность очень трудна, потому что требует постоянного совершенствования. Что касается трудностей и опасностей, то с ними приходится сталкиваться каждому полевому работнику. При этом (если всё кончилось хорошо) рассказ о приключениях, как правило, носит весёлый оттенок, крайне редко вспоминают о риске, реальных трудностях, голоде и других проблемах.

Например, мною с большим юмором вспоминается история об одной моей заполярной экспедиции, в которой все запасённые на сезон продукты состояли из консервов "Селёдка в масле". Какую только еду мы из нее не готовили, но это всё равно была селёдка!

Александр Жирнов