Bestia ze wschodu? Porozmawiajmy o prawdziwych ekstremach

Dariusz Jaroń, Interia: Próbowałem przed naszą rozmową sprawdzić, jaka była najniższa zanotowana temperatura w Polsce i zauważyłem, że pomiar z Siedlec z 11 stycznia 1940 roku, kiedy termometry wskazały -41 stopni Celsjusza budzi wątpliwości badaczy. Dlaczego?

Dr Michał Chiliński, Wydział Biologii UW: - Kiedy mówimy o mierzeniu temperatury, zawsze mamy do czynienia z kwestią obserwatora, urządzenia pomiarowego i zastosowanego protokołu. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW) publikuje w internecie ogólnodostępne dane historyczne od 1951 roku i od tego czasu możemy łatwo przeanalizować średnie dobowe temperatury, porównując identyczne dane. Może to zrobić każdy z nas. Bardzo ważne jest też odróżnienie temperatury chwilowej, czyli obserwacji poczynionej w danej sekundzie, od średniej dobowej, która będzie mniej skrajna. Polski biegun zimna to Suwalszczyzna, zazwyczaj tamtejsze stacje pokazują najniższe średnie, natomiast pojedynczy ekstremalny pomiar mógł być oczywiście wykonany w innym miejscu w Polsce. Pomiary ekstremów dziennych prowadzone były za pomocą specjalnych termometrów stworzonych, aby zarejestrować najniższą i najwyższą temperaturę danego dnia.

Dlaczego akurat Siedlce?

- To mogła być jakaś specyficzna sytuacja synoptyczna, która spowodowała, że temperatura chwilowo znacząco spadła. Trudno jednak mówić o ekstremach w przypadku pojedynczych wartości, ponieważ nie wiemy... co one nam mówią. Jeśli mamy niską średnią dobową, to wiemy, że przez cały dzień i noc było zimno, natomiast pojedynczy pomiar, odstający od wyników z innych okolicznych stacji, w dodatku sprzed osiemdziesięciu lat, jest dziś bardzo trudny do rozszyfrowania i odpowiedzenia na pytanie, co tak naprawdę zostało wtedy zaobserwowane.

Czyli do rekordów sprzed 1951 roku, a tych w różnego typu zestawieniach anomalii pogodowych w Polsce nie brakuje, należy podchodzić z rezerwą?

- Generalnie do wszystkich pomiarów ekstremalnych należy podchodzić z rezerwą i dobrze je weryfikować. Przed rokiem 1951 także prowadzone były poprawne pomiary, rok ten wyznacza zakres, co do którego każdy prosto może dotrzeć do danych. W pozostałych przypadkach często konieczne jest zagłębienie się w archiwa i zapoznanie się z dużą liczbą danych zebranych na papierze. Historycznie pomiary instytucjonalne na terenie Polski prowadzone były już w XIX wieku. Nawet w XXI wieku zdarzają się błędy pomiarów związane z awariami aparatury. Ludzie co prawda od dawna wiedzą, jak mierzyć temperaturę, ale kluczowa pozostaje kwestia, jak dokonano pomiarów? Jak został opracowany protokół pomiarowy tak, aby zminimalizować potencjalne błędy?

Co oficjalne rekordy mówią o skrajnych temperaturach zimą w Polsce?

- Z danych historycznych udostępnionych online przez IMGW wynika, że najniższa zanotowana temperatura wyniosła -37,1 stopni Celsjusza. Pomiaru dokonano 8 stycznia 2017 roku w Jabłonce. Zapytałem jeszcze znajomego o Siedlce. Powiedział mi, że jest duża wątpliwość co do tych pomiarów. Analizując dane z 1940 roku i symulację z reanalizy, nie wygląda na to, żeby to mogła być rzeczywista temperatura. Owszem, mogło być bardzo zimno, może nawet 30-35 stopni na minusie, ale podawany rekord nie komponuje się w całość sytuacji synoptycznej tamtego dnia.

Błąd ludzki?

- Tego nie wiadomo. Nie mamy metody, żeby określić jednoznacznie, czy pomiar był poprawny czy błędny. Zostaje kwestia badań pośrednich, zobaczenie na dane z reanalizy, jak wyglądała sytuacja synoptyczna 11 stycznia 1940 roku. Weźmy pod uwagę, że trwała wojna, więcej pomiarów meteorologicznych wykonywano po zachodniej stronie Wisły. Natomiast patrząc na mapę ciśnienia z tego okresu i wyż, który się rozbudował nad Ukrainą, bardzo potężny, faktycznie mógł on dawać silnie ujemne temperatury w okolicach nawet 35-40 stopni, ale bardziej w głębi kontynentu. Dane niemieckie wskazują, że kiedy pojawił się w Polsce, mogliśmy mieć najwyżej -30 stopni Celsjusza.

Wspomniał pan kilkakrotnie o reanalizie. Na czym ona polega w meteorologii?

- To sposób na odtworzenie sytuacji pogodowej w danym miejscu na Ziemi. Korzystając z modeli służących do symulacji pogody wykorzystujemy rzeczywiste historyczne dane pomiarowe, z różnych źródeł, żeby dowiedzieć się, jaka była kiedyś temperatura w danym miejscu na mapie. Poddajemy analizie dane sprzed 20, 50, a nawet 100 lat, z zastrzeżeniem, że im mniej informacji archiwalnych, tym mniej pewny będzie wynik. IMGW, jak wspomniałem, dostarcza nam danych do analizy od 1951 roku. Bardzo znaczącym projektem na tym polu jest reanaliza ERA tworzona przez Europejskie Centrum Średnioterminowych Prognoz Pogody (ECMWF), która w zależności od swojej wersji obejmuje okres od 1979 roku, lub nawet od 1900 roku. W środowisku osób zajmujących się klimatem i pogodą wierzymy, że Polska dołączy do ECMWF, dzięki czemu będziemy mogli w pełni korzystać z danych przygotowywanych przez centrum, obejmujących także jedne z najlepszych prognoz pogody.

Wcześniejsze rekordy, sprzed 1951 roku, powinniśmy traktować jako ciekawostkę?

- Im dawniejszy pomiar, tym trudniej go zweryfikować i odnieść do innych, które były wykonywane w tym samym czasie. Nie zawsze też wiemy, jaka została użyta aparatura i jak wprawni obserwatorzy z niej korzystali. Oczywiście w niektórych przypadkach nawet bardzo odległe w czasie pomiary są dobrze udokumentowane i możemy uznać je za wiarygodne. Natomiast wyniki pochodzące z nieznanych ośrodków, nieopisane w pełni lub wykonane w trudnym wojennym czasie, należy traktować z rezerwą. W każdej stacji pomiarowej mogło się coś ekstremalnego wydarzyć, ale ważne jest, aby wszystkie dane, które chcemy ze sobą porównywać, były zbierane zgodnie z identycznym protokołem pomiarowym. Światowa Organizacja Meteorologiczna (WMO) począwszy od 1951 roku stała się wyspecjalizowaną agendą ONZ, której zadaniem jest między innymi ujednolicanie i udoskonalanie metod pomiarów meteorologicznych. Polskie służby należą do WMO od początku jej istnienia.

Co zakłada protokół pomiarowy WMO?

- Wytyczne Międzynarodowej Organizacji Meteorologicznej określają m.in. stałą wysokość meteorologicznej klatki pomiarowej, wynoszącą dwa metry, a także odpowiednią orientację klatki. Dzięki temu wiemy, że pomiary spełniają te same standardy. Wracając do rekordów, 29 lipca 1921 roku na stacji w Prószkowie na opolszczyźnie zanotowano 40,2 stopnia Celsjusza. Tyle że stacja pomiarowa prawdopodobnie nie była umieszczona dwa metry nad ziemią, tylko niżej. Jeżeli grunt się silnie nagrzewał, to miało to wpływ na pomiar. Obecnie w ramach sieci stacji spełniających warunki WMO wszystkie pomiary łączy wspólny mianownik. Łatwiej nam je porównywać.

Jedna z “zim stulecia" przyszła na początku 1929 roku. Z tamtego okresu, szczególnie z lutego, pochodzi kilka obserwacji skrajnie niskich temperatur. Pewne dane?

- Rzeczywiście, początek 1929 roku był wyjątkowo zimny. 11 lutego w Żywcu zmierzono -40,6 stopnia Celsjusza. Co do tej wartości, takie mam wrażenie, panuje większa zgodność w środowisku, że została ona zmierzona poprawnie. Inne stacje tego dnia (Olkusz, Sianki) również podały zbliżone wartości, co od razu uwiarygadnia wynik z Żywca, widzimy, że nie jest to pojedyncze wskazanie. Gdyby więc zadał mi pan pytanie, czy prędzej przyjąłbym wynik z Siedlec czy Żywca, powiedziałbym, że ten drugi.

A co z samymi termometrami? Są dziś bardziej dokładne?

- Obecnie mamy oczywiście doskonalsze metody wykonywania pomiarów, aczkolwiek dla zachowania serii pomiarowych bardzo często stosuje się również stare przyrządy. Robi się to po to, by móc porównać wyniki sprzed 50-100 lat z obecnymi. Tak samo porównuje się dane satelitarne, wysyłając na orbitę czujnik starszej generacji, stosowany od lat 70.

1929, 1950, 1963, 2017 - w tych latach zimy w Polsce były szczególnie mroźne, zanotowano sporo oficjalnych i nieoficjalnych rekordów. Jakie powtarzalne zjawisko pogodowe za tym stoi?

- To co bardzo często może prowadzić do wyjątkowo niskich temperatur - i było wymieniane w przypadku bestii ze wschodu - to bardzo rozbudowany ośrodek wyżowy, nasuwający się z części kontynentalnej Europy w kierunku zachodnim. Jak jest bardzo rozbudowany, ma większy zasięg, istnieje szansa, że dotrze nad obszar Polski. Drugim czynnikiem, który bezpośrednio wpływa na niskie temperatury jest brak zachmurzenia. Zazwyczaj w przypadku wyżu go nie mamy, co dodatkowo sprawia, że ziemia wypromieniowuje swoją temperaturę, nie ma chmur, które ogrzewają ją lokalnie, więc dochodzi do zjawisk ekstremalnych.

A co z tą bestią? 

- Cała sprawa była efektem przeprowadzonej jakiś czas temu przy pomocy modeli numerycznych symulacji. Wskazywano wówczas na bardzo duży ośrodek wyżowy, na chwilę obecną takiej prognozy już nie ma.

Jak taka prognoza powstaje?

- Uruchamia się zazwyczaj wiązkę modeli. W takim wypadku, jeśli ktoś zwraca uwagę na temperaturę anomalną, mówi o najniższym wskazaniu wygenerowanym przez któryś z kilkunastu modeli. Wartość skrajna może odbiegać od tego, co faktycznie zaobserwujemy. Bardziej miarodajne jest patrzenie na średnią z tych modeli.

Możemy to pokazać na przykładzie?

- Oczywiście. Spoglądam właśnie na stronie niemieckiej Weter Zentrale na aktualną prognozę wiązki modeli Global Forecast System (GFS) dla Warszawy. Widać, że prognozowanie pogody jest możliwe na kilka dni do przodu. Na samym początku wszystkie prognozy są do siebie zbliżone, różnice między modelami wynoszą stopień, czasem dwa, im dłuższa symulacja, tym wyniki bardziej się rozjeżdżają. I tak 15 stycznia jeden z modeli sugeruje dla Warszawy -17 stopni Celsjusza, a drugi... niespełna jeden.

Spory rozstrzał.

- Raportując temperaturę anomalną dla 15 stycznia, powiedzielibyśmy, że tego dnia w Warszawie spodziewamy się -17 stopni Celsjusza, natomiast średnia dla wszystkich modeli podpowiada, że może być o dziesięć stopni cieplej.

Nici z zapowiedzi o ataku bestii?

- Raczej jej nadejścia nie doświadczymy. Zima będzie łagodniejsza. Możemy się spodziewać w najbliższym czasie -10 stopni Celsjusza, tego, że spadnie śnieg, no ale nie są to żadne ekstrema.