Ким Померанец - Несчастья невских берегов. Из истории петербургских наводнений

Гидродинамический прогноз также требует учета метеорологических данных. Но он не может использовать их в общем виде, в словесной формулировке, например: «В Финском заливе ожидается ветер скоростью до 20 м/сек». Модель воспринимает только числовую информацию, причем формализованную в соответствии с программой вычислений. Ее можно извлечь из метеорологического прогноза, составленного численным гидродинамическим методом. В таком прогнозе математические уравнения применяются к условиям атмосферы и приближенно решаются на пространственно-временной сетке. Объединив гидродинамические модели атмосферы и моря, можно получить численный прогноз наводнений. Но это скорее технология прогноза. Главные же трудности состоят в сложности метеорологических процессов вообще и связанных с наводнениями в частности. В атмосфере действует несколько сил: тяжести, градиента (перепада) давления, трения, отклоняющая сила вращения Земли (Кориолисова сила). В космосе, например, всего одна – сила тяжести. Атмосферные силы сложно взаимодействуют между собой, образуя множество обратных связей. Метеорологические явления во многом неопределенны, их начальные стадии не поддаются точным измерениям, они не описываются строгой теорией. Поэтому до сих пор не существует метода предсказания места и времени образования циклона. Обнаружив атмосферный вихрь, за ним уже можно следить, но точное его развитие и истинную траекторию указать удается редко. Метеорологический прогноз по природе своей не может сравниться с астрономическими расчетами, с абсолютно точными и заблаговременными на очень долгие сроки предсказаниями, например солнечных и лунных затмений.

У метеорологии своя точность, выражаемая различными диапазонами места и времени наступления явления. «В Петербурге сегодня во второй половине дня ожидается похолодание… На востоке Ленинградской области в течение ближайших суток сохранится слабо морозная погода…» Точный прогноз погоды вообще невозможен, речь может идти только о степени вероятности его оправдания. Оправдываемость прогнозов на сутки достигает 90—95 процентов, на трое суток она снижается до 80—85 процентов, а семь удачных прогнозов на месяц из десяти считается удовлетворительным результатом. Было время, в середине 1930-х гг., когда с помощью социалистического соревнования боролись за абсолютно точный прогноз погоды, не уступающий астрономическим предвычислениям. Да и вплоть до 1960-х гг. раздавались обвинения в идеализме в адрес сторонников математических методов в метеорологии…

Итак, точность прогнозов наводнений прежде всего зависит от знаний метеорологических явлений и от точности метеопрогнозов [100] [100] Хромов СП. 100 лет нашей службы погоды // Метеорология и гидрология. 1972. № 10; Сеттон О.Г. Вызов атмосферы, Л., 1968. . Это подтверждается историей изучения петербургских наводнений. Они обратили на себя внимание сразу же после основания города. За ними стали наблюдать, их начали измерять (1715 г., футшток у стен Петропавловской крепости), сопоставлять с характером погоды. В петровское время уже знали, что «вода в Неве возвышается обыкновенно с зюйд-вестовым ветром». В 1721 г. Петр I издал указ о записях погоды, которые велись несколько лет; с 1725 г. стали применяться приборы. Материалы наблюдений и измерений, к сожалению, не сохранились. 21 сентября 1736 г. во время наводнения высотой 261 см академик В. Крафт впервые измерил скорость ветра, отметив: «…ветер дул с запада с такой жестокостью, что пробегал в одну секунду 123 фута». По-современному, это около 38 м/сек, ураган. В середине XVIII в. М.В. Ломоносов организовал в Петербурге и окрестностях станции наблюдения за погодой и опасными явлениями.

Катастрофическое наводнение 1777 г. способствовало интересу к явлению. Екатерина II издала указы о «предуведомлениях» и «эстафетных сообщениях» о погоде.

В 1780 г. опубликована на французском языке первая научная работа В. Крафта о наводнениях в Петербурге. Академия наук и Адмиралтейство пытались собрать и обобщить данные о подъемах воды за 1715—1777 гг. Вскоре после наводнения Л. Эйлер опубликовал гидродинамическое исследование о равновесии жидкости под действием ветра, а П. Фондезин – «Примечание о действии остзейских вод» с соображениями о возможности предсказывать наводнения по скорости и направлению ветра. [101] [101] Франклъ Ф.И. Гидродинамические работы Эйлера // Успехи математических наук. 1950. Вып. 4, С. 170—175

После катастрофы 1824 г. исследования стали более целенаправленными и планомерными. В 1833 г. А.Я. Купфер, будущий первый директор Главной физической обсерватории (ГФО), предложил «Проект учреждения систематических метеорологических и магнитных наблюдений в России» для предсказания погоды и, в частности, подъемов воды в Неве. Он доказывал: «Бури, производящие наводнения в нашей столице приходят к нам с запада и бывают чувствуемы в Ревеле (Таллинне) на несколько часов ранее, нежели в Петербурге. Возможно, что по наблюдениям в Ревеле можно будет узнать высоту, до которой поднимется вода в Петербурге» [102] [102] Пасецшй В.М. Адольф Яковлевич Купфер. М., 1984. С. 77. . После основания в 1849 г. ГФО увеличилось число станций и местных обсерваторий, началась передача сообщений о погоде по телеграфу, были составлены первые прогнозы погоды и штормовые предупреждения. Как уже говорилось, в 1878 г. ГФО основала водный пост «Горный институт» с автоматическим регистратором уровня воды. С тех пор сведения о наводнениях считаются вполне надежными. В 1891 г. по ряду измерений за 1878—1990 гг. установлена зависимость высоты наводнений от силы ветра и атмосферного давления. Количественные зависимости, однако, еще не были получены. Первый прогноз наводнения, удовлетворительный по точности и заблаговременности, был составлен 16 ноября 1897 г., когда вода поднялась до 242 см [103] [103] Кознов С.П. Служба погоды Петербурга– Петрограда– Ленинграда (к 100-летию организации) // Метеорология и гидрология. 1972. №9. С. 111—114. . В дальнейшем методика прогнозов совершенствовалась.

23 сентября 1924 г. в Ленинграде произошло третье катастрофическое наводнение, второе по высоте – 380 см. Прогноз Главной геофизической обсерватории (ГГО) был неудачным, заниженным по пику более чем вдвое – 183 см. В значительной мере это было связано с «крайне бедственными условиями обсерватории в отношении персонала, научной работы и оплаты труда, в отсутствии ночных дежурств и связи с местными станциями, а также с прибалтийскими странами». В конце 1920-х и в 1930-х гг. исследования и прогнозы наводнений продолжались в ГГО и организованном Северо-Западном управлении гидрометеослужбы. Были составлены правила последовательных действий синоптика при угрозе наводнений.