Kto naprawdę przewiduje burze i jak powstaje prognoza pogody?
Od starożytnych metod obserwacji po współczesne modele komputerowe – prognozowanie pogody przeszło długą drogę, stając się nauką opartą na pomiarach, analizie danych i zaawansowanych symulacjach. Dzięki numerycznym modelom pogodowym opartym o dane z różnych źródeł naukowcy są w stanie przewidzieć zmiany w atmosferze z dużą skutecznością, co w dobie coraz częstszych anomalii pogodowych staje się nieodzownym narzędziem w codziennym życiu i planowaniu.
Codziennie sprawdzamy prognozę pogody, planując nasz ubiór czy decydując o zabraniu parasolki. Rzadko jednak zastanawiamy się, jak właściwie powstaje ta prognoza - kto ją tworzy, skąd bierze dane i jak to możliwe, że z wyprzedzeniem potrafimy przewidzieć burzę lub upał?
Jak to się zaczęło? Historia prognozy pogody
Początki prognozowania pogody sięgają czasów starożytnych, kiedy ludzie obserwowali niebo, kierunek wiatru, zachowanie zwierząt czy wygląd chmur, aby przewidywać zmiany pogodowe. Prawdziwy przełom nastąpił dopiero w XIX wieku, kiedy rozwój telegrafu pozwolił na szybkie przekazywanie informacji o pogodzie na duże odległości, tym samym umożliwiając tworzenie pierwszych map synoptycznych.
Właśnie wtedy brytyjski żeglarz Robert FitzRoy zaczął tworzyć prognozy pogody, a pierwsza z nich ukazała się w "The Times" 1 sierpnia 1861 roku. Od tego momentu meteorologia na przestrzeni czasu zmieniała się w naukę opartą na pomiarach i analizie danych - aż do dzisiaj, kiedy prognozy powstają przy użyciu satelitów, radarów i superkomputerów.
Dzisiejsze możliwości w prognozowaniu pogody
Do opisu pogody i przewidywania zjawisk meteorolodzy posługują się modelami numerycznymi, czyli programami komputerowymi, które na podstawie danych mogą przewidzieć pogodę na całym świecie. Posługując się danymi o atmosferze, obliczają, jak będzie się ona zmieniała w przyszłości. Programy rozwiązują skomplikowane równania matematyczne - równania różniczkowe, dzięki którym meteorolodzy mogą przewidzieć pogodę na całym świecie. Z każdym rokiem modele te są coraz doskonalsze.
Piotr Szuster, członek zarządu stowarzyszenia Skywarn Polska, które prowadzi serwis "Polscy Łowcy Burz", a jednocześnie starszy specjalista Centrum Meteorologicznej Osłony Kraju IMGW-PIB, powiedział PAP, że takich modeli jest wiele, dzięki czemu dają szeroką możliwość opisu zjawisk pogodowych.
Modele numeryczne dzielą się na globalne i lokalne. Te pierwsze pokrywają całą Ziemię siatkami o rozdzielczościach określonych w stopniach, a drugie - nazywane mezoskalowymi - posiadają gęstsze siatki o rozdzielczości kilometrów lub nawet setek metrów, w przypadku dokładnych siatek. Dzięki temu można łatwiej odwzorować zmienność różnego rodzaju parametrów, np. sumy opadu deszczu.
Najlepsze modele prognozowania pogody
Według Szustera model ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) ma najlepszą sprawdzalność i jest wykorzystywany zazwyczaj do prognozowania pogody na okres do 10 dni, a jego wyniki są regularnie aktualizowane, jak zaznaczył. Inny model ICON (Icosahedral Nonhydrostatic) również jest dokładny, a wykorzystuje się go do obliczania bardziej szczegółowych prognoz pogody.
- To modele, które obecnie uważane są za najbardziej optymalne modele globalne w prognozowaniu pogody nad Europą - powiedział Szuster.
W modelach numerycznych zawarte są dane, które dzielą się na źródłowe i wynikowe. Pierwsze z nich są kluczowe - od nich rozpoczyna się praca modelu, który zaczyna swoje obliczenia i tworzy prognozę. Bez nich nie mógłby działać poprawnie. Pochodzą one ze stacji synoptycznych, posterunków opadowych czy obserwacji aerologicznych, a także z zobrazowań satelitarnych oraz danych radarowych, które są bardzo dokładne i stale aktualizowane.
Dane wynikowe natomiast to różnego rodzaju parametry, takie jak opady deszczu, temperatura minimalna, średnia lub maksymalna, porywy i kierunek wiatru albo natężenie promieniowania słonecznego - to wszystko jest rezultatem obliczeń modeli, jak tłumaczy ekspert.
Przyszłość prognozowania pogody
Już teraz powstają modele wykorzystujące uczenie maszynowe, umożliwiające tworzenie konkurencyjnych pod względem dokładności prognoz przy znacznie niższych kosztach.
- Jest to dynamicznie rozwijająca się dziedzina w meteorologii. Dzięki modelowi numerycznej prognozy pogody, który jest oparty o metodę uczenia maszynowego, można dużo szybciej dostać wyniki do interpretacji, a później zweryfikować je z klasycznym podejściem; w ten sposób można uzyskać jeszcze lepszy wgląd w sytuację pogodową - podsumował Szuster.
Dlaczego to takie ważne?
Nad Polską przetoczył się ostatnio niż genueński, który spowodował intensywne opady deszczu. W ich wyniku doszło do lokalnych podtopień, a także strat w uprawach. Anomalie pogodowe stają się normą. Tym bardziej potrzebne są precyzyjne prognozy pogody.
