Льюис Фрай Ричардсон — человек, создавший современный прогноз погоды

Льюис Фрай Ричардсон занимает ключевое место в истории метеорологии как первый учёный, реализовавший идею масштабного численного прогноза погоды. Английский математик и физик родился в 1881 году, однако самое плодотворное время в научном творчестве пришлось на 1920-1930е. Будучи учёным-универсалистом, он много и активно работал в химических и физических лабораториях, совершил несколько математических прорывов, изучал и пытался моделировать международную конфликтологию, развивал математические подходы в психологии.

Хотя мысль описывать атмосферу системой гидродинамических и термодинамических уравнений возникла раньше, именно Ричардсон первым попытался комплексно «обсчитать» прогноз, положив начало современному подходу к моделированию погоды.

К двадцатому веку стало очевидно, что эмпирических правил недостаточно для прогноза атмосферных процессов, но отсутствие вычислительной техники делало задачу практически неразрешимой. Ричардсон же предпринял уникальный эксперимент: во время Первой мировой войны, находясь в санитарной службе, он вручную составил и решил систему уравнений, чтобы ретроспективно вычислить изменение давления за шестичасовой интервал для даты 20 мая 1910 года. Для вычислений он использовал только механический арифмометр Mercedes Euklid и данные наблюдений.

В 1922 году Ричардсон опубликовал результаты, которые современникам показались полным провалом: расчёт 6-часового прогноза для всего лишь одного параметра занял 6 недель и дал значение давления, далёкое от реальных показателей. Как итог – на долгие годы этот эксперимент сочли доказательством невозможности численного прогноза.

Лишь десятилетия спустя стало ясно: проблема заключалась в том, что учёный не применил метод математического сглаживания. И когда спустя десятилетия этот метод применили и провели аналогичные расчёты на первых суперкомпьютерах, оказалось, что результаты получаются достаточно точными.

Сам англичанин, несмотря на неудачу, верил, что он просто обогнал время и создал лекала для будущей «фабрики прогнозов». Эту «фабрику» в своих заметках он описывал как гигантскую залу, полную тысяч машин, которые могут круглосуточно без устали вычислять атмосферные показатели для разных точек планеты на гигантской скорости, не подвластной людям. До запуска пионерных метеорологических расчётов на базе уравнений Ричардсона на первом электронном вычислителе ENIAC оставалось 32 года, на первом суперкомпьютере Cray-1 – 54 года.

Сегодня абсолютно все национальные, международные и частные центры прогноза погоды работают на основе тех принципов численного моделирования атмосферы, которые когда-то были заложены Льюисом Фраем Ричардсоном.