Provozovatel


Rescueinfo z. s.
Arnošta z Pardubic 2610 Pardubice
Tel: 603 981 272
IČ: 269 91 764
www.rescueinfo.org info@rescueinfo.org

Proč je tak složité předpovídat počasí a proč se předpověď netrefuje

Tip pro vaši bezpečnost: univerzální výkonné powerbanky nejen pro případ BLACKOUTu.

Prvními metodami předpovědi počasí byly zřejmě pranostiky. Lidé si všímali rázu počasí, které se v jejich regionu odehrávalo, a odpozorovali některé více či méně pravidelné charakteristiky, které se každoročně opakovaly v podobě povětrnostních singularit. Na území dnešního Česka tak naši předkové zaznamenávali vrznutí únorového skřivana, návraty březnové zimy, květnové ledové muže, červnovou Medardovu kápi, listopadového Martina na bílém koni nebo vánoční oblevu.

Hledali a někdy nacházeli souvislosti mezi přírodními úkazy (studený máj — v stodole ráj), v nichž viděli kauzalitu, spojení mezi příčinou a následkem. Tu pak využívali k prognóze počasí a výsledků v hospodářství.
Pranostiky nejsou ničím jiným než statistikou. Jestliže nastane jev A, bude potom následovat jev B (často-li se v červnu hrom ozývá, kalné léto potom přicházívá). Jako ve všem, co lze popsat statisticky, se i v pranostikách uplatňuje stochastický prvek, prvek náhodnosti. Když nastane jev A, potom bude následovat zmíněný jev B jen s určitou pravděpodobností, která není 100 %. Rozptyl možných variant následků je tu větší, tu menší, ale nikdy nulový. Pranostiky jsou coby prognostický prvek celkem nepoužitelné. Jednak jsou vázány na region svého vzniku a zohledňují ráz počasí, odpovídající tamější orografii, místním vlivům, vodstvu, vegetaci a nadmořské výšce. Tyto místní vlivy se v některých ohledech mění — ustupují lesy anebo je krajina naopak zalesňována, rozrůstají se města, vznikají přehrady, mění se vegetační pokrytí krajiny. Mění se i celkové klima. Ale především, atmosféra se nechová podle přesného jízdního řádu, a tak všechny ty Medardovy kápě nepřicházejí přesně 8. června či v jiných odpovídajících datech.

Hlavně ale není známo, kdo a na základě čeho danou pranostiku vlastně sestavil, a jakou tedy má relevanci. Skoro s jistotou lze předpokládat, že pranostika nevznikla na základě vědecké práce a dlouhodobého systematického bádání včetně ověřování. Co když ji vymyslel místní sedlák, kterému se na základě jediného případu zazdálo, že to tak v přírodě prostě chodí? Často tak vznikaly nicneříkající fráze typu „březen, za kamna vlezem“, což nemá ani pro obecnou předpověď počasí žádnou hodnotu.
Není divu, že se od zemědělských pranostik brzy oddělila serióznější práce, která se začala zabývat objektivnějšími metodami pozorování a předpovídání počasí. Vznikly přístroje, pravidelná pozorování a zaznamenávání počasí, kterým se věnovali učení lidé — učitelé, vědci a badatelé. Ti k tématu přistupovali systematičtěji, než například obecní kronikáři. Pokud dnes klimatologové rekonstruují minulé klima, sahají k vědeckým metodám, například studiu letokruhů nebo sondáže v uložených sněhových vrstvách, nikoli k historickým záznamům ve starých kronikách. Tyto záznamy jistě svůj význam mají, ale nepochybně jen jako podpůrný prostředek, protože se neví, kdo kroniky sepisoval a jak moc se jim dá věřit.

Od dob Isaaka Newtona už byl zformulován dostačující matematický aparát, sloužící k fyzikálnímu popisu dějů v atmosféře. S nadsázkou můžeme říci, že kdyby v 17. století a později byly k dispozici výkonné počítače, mohli by tehdejší učenci přistoupit k prvním pokusům o numerické modelování atmosféry.
Začátkem 20. století přišla tzv. Norská škola. Její představitel Vilhelm Bjerknes v roce 1904 prohlásil: „Početní předpověď počasí je hlavním a konečným cílem meteorologie jako vědy.“
V roce 1907 založil obor dynamické meteorologie, na níž je postavena současná meteorologická věda. Už ve 20. letech 20. století byly činěny první pokusy o numerickou předpověď počasí výpočtem dynamických rovnic, ovšemže bez použití počítačů, které ještě neexistovaly. Výpočet prováděl tým počtářů a výsledky si jistě dovedeme představit, když dnes víme, že stejný postup řeší nejvýkonnější počítače na světě s bilióny operací za sekundu, a trvá jim to i několik hodin. Z dnešního pohledu by se tedy mohlo zdát, že tehdejší ruční výpočet složitých rovnic byl pošetilým a nikam nevedoucím krokem. Jenže to není pravda; právě při takovéto činnosti se odhalují úskalí a lidé pak hledají cesty, jak tato úskalí překonat a jak najít lepší způsoby řešení. Stejný proces se dnes odehrává s tzv. dlouhodobou předpovědí, která je podrobována kritice, že nedává uspokojivé výsledky. Veřejnost neví, jak dlouhodobé předpovědi vznikají a na kolik úskalí přitom meteorologové narážejí. Veřejnost také netuší, že meteorologové hledají nové cesty, jak současná úskalí překonat. Stejně, jako před mnoha lety výpočtáři prvních numerických modelů. Dnes se dokonce objevují hlasy, žádající zastavení vydávání dlouhodobých předpovědí jakožto plytkých a nefunkčních procesů. To by znamenalo zastavení pokroku, který je nutno dělat i za cenu chybných, avšak soustavně opravovaných výsledků.

Jakmile meteorologové dostali možnost počítat modely na výpočetních strojích, jakmile dostali k dispozici další data z aerologických sondáží, radarů a družic, úspěšnost předpovědí vzrůstala. Dnešní modely spočítají stav atmosféry na následující 2 až 3 dny tak přesně, že ještě na přelomu 20. a 21. století jsme si o tom mohli jen nechat zdát. Jenže atmosféra je nesmírně složitý mechanismus a i když jsme jej schopni celkem dost přesně popsat rovnicemi, neznáme jeho stav do potřebných detailů. Jinak řečeno, atmosféra je soubor příliš mnoha proměnných. Všechny je do matematického modelu prostě nedostaneme, protože jednak je nejsme schopni změřit (nikdo nedokáže popsat každou molekulu a její pohyb, energie, reakce se zářením a jinými molekulami), jednak kdybychom je znali a zahrnuli do matematického modelu, počítač by nebyl schopen předpověď upočítat.

Řešení vývoje počasí bude proto vždycky trochu děravé — v atmosféře si vytvoříme virtuální 3D sít a k uzlovým bodům vztahujeme jednotlivé fyzikální veličiny, s nimiž pak model počítá. Prostorový krok takové sítě je v řádu jednotek kilometrů, resp. vertikálně i třeba jen stovek metrů, časový krok se pohybuje v řádu jednotek minut. Při postupném zdokonalování výpočetní techniky jsou prostorové i časové kroky zahuštovány, zahuštováno bývá i samotné měření a získávání dat, například pomocí měření z dopravních letadel. Ta létají v atmosféře prakticky nepřetržitě a mohou svá data posílat na zem jako přidruženou hodnotu svého letu. Také radary nebo meteorologické družice mohou získávat data nepřetržitě, rozrostla se i sít pozemních automatických meteorologických stanic. Ty jsou ovšem od sebe vzdáleny desítky kilometrů a my nemůžeme vědět, co se děje v prostoru mezi nimi.

Jestliže získáváme data z měřicích stanovišt desítky kilometrů od sebe vzdálených, a uzlové body v modelu jsou od sebe o jeden řád blíže, je nutno modelová data dopočítat, doplnit, a přiřadit je k uzlovým bodům. Už v tomto procesu může vzniknout malá odchylka oproti skutečnosti; dejme tomu na stanici v Praze–Ruzyni změří teplotu 20 °C, v Lánech 22 °C. Výpočet přiřadí do uzlového bodu v Kamenných Žehrovicích hodnotu 21 °C, ale ve skutečnosti tu bude 20,4 °C. Pro běžného konzumenta v tom není žádný rozdíl, pořád si na sebe vezme lehké tričko. Ale přesné matematické rovnice jsou nekompromisní, a výpočet modelu se kvůli této nicotné odchylce bude v každém dalším časovém kroku stále víc a víc odchylovat od skutečného vývoje teploty vzduchu. Za 24 hodin ta odchylka ještě nebude moc velká, takže předpověď v podstatě vyjde dobře. Za 48 hodin se předpověď splete dejme tomu o 4 °C, za 72 hodin už bude rozdíl mezi předpovídanou a skutečnou teplotou 10 °C, což už je nepoužitelné. Ke slovu se pak dostávají meteorologové v provozu, aby rostoucí rozptyl pravděpodobnosti naplnění předpovědi podchytili, a na základě svých expertních zkušeností sestavili věrohodnou předpověď.
Podobných „zanedbatelných“ odchylek na začátku výpočtu bývá dost; jak už bylo řečeno, atmosféra je složitý mechanismus a obsahuje příliš mnoho proměnných. Některé je nutné kvůli bobtnající složitosti řešených rovnic zanedbat nebo se smířit s jistou nepřesností. Bohužel, podle teorie chaosu i malá nepřesnost na počátku výpočtu může postupně vyústit ve velkou odchylku na konci výpočtu.

Ještě horší potíže mají klimatologové. Zatímco při výpočtu počasí (tj. v řádu několika dnů) není nutno brát v úvahu např. chování tepelného režimu oceánů, v předpovědi klimatu (tj. v řádu roků, desetiletí nebo i staletí) hraje spojitost mezi oceány, atmosférou, biosférou a extraterestrickými vlivy velmi důležitou roli, která však není zdaleka prozkoumána na potřebnou úroveň, aby mohla být uspokojivě započtena do klimatických modelů či scénářů. Na tom stavějí svoji kritiku klimaskeptici, zejména ti, kteří celou problematiku vidí příliš zjednodušeně. Změny klimatu pak přisuzují jedinému zdroji, například sluneční činnosti, a zcela popírají ostatní vlivy. Zcela stejně se chovají i klimaalarmisté, kteří rovněž zjednodušeně přisuzují změny jedinému zdroji, antropogenní činnosti. Klimatologové však vědí, že na tvorbě klimatu se podílí všechno dohromady. Kolísání sluneční aktivity, procesy v oceánech, v atmosféře a nepochybně také činnost člověka a jeho produkce skleníkových plynů, které by v atmosféře nebyly, kdyby je člověk nevyprodukoval. Současná klimatologie tedy zkoumá souvislosti mezi všemi těmito vlivy, ne jen zjednodušený pohled na interakci „antropogenní činnost–atmosféra“, nebo „činnost Slunce–atmosféra“. Vztahy mezi tím vším jsou nesmírně složité. Meteorologové i klimatologové je hledají, zkoumají, ověřují, a jakmile to je možné, zahrnují do výpočetních modelů.

Současné meteorologické i klimatologické modely jsou ještě hodně neúplné. Víme, že neúplné budou vždycky, ale snažíme se, aby byly neúplné stále méně. Povede to ke zpřesňování předpovědí, jak počasí, tak klimatu. Není však možné prohlásit, že předpovědi počasí na období delší než 5 dní beztak nevycházejí, tak je opustíme a nebudeme se jimi zabývat. To by bylo ustrnutí, které by znamenalo zastavení vývoje. Zrovna tak je nerelevantní prohlásit, že „meteorologové neumějí předpovědět počasí ani na 5 dní, tak at se nesnaží předpovídat klima na 100 let!“. Jak již bylo naznačeno, fyzika je sice stejná pro počasí i klima, avšak technologie výpočtu a zohlednění vzájemných vazeb spolupůsobících faktorů jsou značně odlišné. Předpověď počasí a předpověď klimatu se dělají každá úplně jinak. Dokonce se může stát, že klimatologové budou umět úspěšně modelovat trend vývoje teploty atmosféry na 100 let, ale meterologové se budou v 10denní předpovědi nadále mýlit. Je to zhruba podobné, jako když úspěšně spočteme, kde budou vznikat hromadné dopravní zácpy, ale těžko spočteme pohyb jednoho jednotlivého auta.

RNDr. Petr Dvořák, tiskový mluvčí ČHMÚ

Reklama
Nejlevnější povinné ručení

Share

Přidat komentář

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

  

  

  

Nechte následující pole tak, jak jsou, prosím: