hirdetés
hirdetés

Prognózis

Elidőznek vele

Az időjárási előrejelzések alapjai

Miközben vannak kutatók, akik az űr időjárását „méregetik”, még a Föld természetének teljes megfejtése is szép számmal rejt titkokat. Egyes időjárási eseményeket ugyanis még ma is legfeljebb 1-2 órával előre lehet jelezni.

hirdetés

Egy időben jelzett napkitörés esetén megfelelően fel lehet készíteni azokat, akiket az űrbéli jelenség érinthet: az űrhajósokra védőfelszerelést parancsolhatnak, és az űrszondákat is előkészíthetik a hirtelen változásra. Mindehhez azonban a NASA támogatásával januárban elindított kutatási program keretében olyan űridőjárás-előrejelzési módszereket kell kidolgozni, amelyek segítségével megbízhatóan megjósolhatók a naptevékenységek, például azok, amelyek során a Napból kiszakadó töltött részecskék a Földön mágneses vihart idéznek elő.

Egy efféle „zuhé” akár a Földön élőkre is hatással lehet, megzavarhatja a navigációs rendszereket, a mágneses tér gyors ingadozása következtében zavart okozhat az elektromos rendszerekben is, ami nagy területeken áramkimaradáshoz vezethet. – Jelenleg egy hétre előre sem nagyon tudható, mit fog csinálni a Nap, de ha a munka sikerrel zárul, a lehetséges események bekövetkezéséhez valószínűségeket is lehet majd rendelni – fejtegette a NASA honlapján Antti Pulkkinen, a kutatócsoport egyik vezetője. Mindehhez a földi időjárás-előrejelzésben már alkalmazott módszereket szeretnék a világűrre is kiterjeszteni.

Van még mit javítani

Az űr felé fordulás egyáltalán nem azt jelenti, hogy a földi időjárás-előrejelzés már nem tartogat feladatokat. Noha a jelen idejű sűrűség, légnyomás, légnedvesség, illetve hőmérsékleti paraméterek segítségével számolt „előrejelzési modellek felbontása javul, és az egyre jobb számítógépeknek köszönhetően gyorsabban is készülnek, a globális folyamatok modelljei még mindig nem elég kifinomultak. Utóbbi esetekben az előrejelzés 10-szer 10 kilométeres, vagyis 100 négyzetkilométeres területi egységekre készül, ennél kisebb felbontás egyelőre nem megvalósítható” – jelez hosszú ideje megoldásra váró problémát Geresdi István, a Pécsi Tudományegyetem Környezettudományi Intézetének tanára.

A jelentősebb csapadékot hozó csapadékzónák általában mintegy ezer kilométer kiterjedésű ciklonokhoz kapcsolódnak
A jelentősebb csapadékot hozó csapadékzónák általában mintegy ezer kilométer kiterjedésű ciklonokhoz kapcsolódnak

Részben emiatt nehezebb előre jelezni a szélsőséges időjárást, mert például egy tornádó horizontális kiterjedése mindössze 200 méter – így Geresdi –, ami még az egyes országok által használt, jobb felbontású regionális modelleken (Magyarországon ez 4-5 négyzetkilométeres) sem kezelhető. Ezért is nehezebb megjósolni a hőmérsékletnél a csapadékot: az utóbbit meghatározó felhőzet struktúrája ugyanis rendre változékonyabb, mint a modellek felbontóképessége. A jelentősebb csapadékot hozó csapadékzónák általában mintegy ezer kilométer kiterjedésű ciklonokhoz kapcsolódnak. Ha utóbbiak pályájának meghatározásakor akár csak 10 százalékot tévednek, előfordulhat, hogy – az előrejelzéstől eltérően – a ciklon teljesen elkerüli a Kárpát-medencét.

Történelmi kezdetek

A modern időjárás-előrejelzésre egyébként egy történelmileg is fontos természeti katasztrófa következtében lett igény. Egy hirtelen jött óriási vihar ugyanis a krími háború kellős közepén, 1854. november 14-ére virradóra, egyetlen éjszaka alatt elsüllyesztette a Krím-félsziget egyik öblében állomásozó teljes egyesült angol-francia hadiflottát. A francia kormány ezen felbuzdulva bízta meg Urbain Le Verrier matematikus-csillagászt, hogy vizsgálja meg az Európában és az észak-atlanti térségben található mintegy 45 meteorológiai állomás adatait.

A gall honatyákat az izgatta, felkészülhettek volna-e előre a végzetes éjszakára. Az eredmény felülmúlta a várakozásokat: miután térképre vitték a megfigyelési adatokat, kirajzolódott a vihart tápláló ciklon útvonala. Ezzel Le Verrier lefektette az időjárás-előrejelzés alapjait, vagyis a légkörben lejátszódó mozgások, áramlások megértését és a térképekre vitt adatok elemzését. Mindazonáltal a légköri mozgásokat leíró egyenletrendszeréből Lewis Fry Richardson brit matematikus-fizikus még 60 évvel később is csak olyan előrejelzéseket tudott számítani, amelyek köszönő viszonyban sem voltak a valósággal.

A tudományág alapítója: Urbain le Verrier
A tudományág alapítója: Urbain Le Verrier
Richardson az úgynevezett nemzetközi ballonrepülési nap apropóján fogott munkába. Ekkor, 1910. május 20-án ugyanis Európa több pontján is végeztek hőmérséklet-, légnyomás- és szélméréseket. Richardson több hónapig dolgozott, ám miközben ő az egyenleteivel utólag a ballonrepülési nap egyes napszakaira 145 hektopascalos nyomásváltozást számolt, valójában a mért adat az 1 hektopascalt sem érte el. Bár a hosszú, sikertelen munka elkeserítette a tapasztalatait csak 1922-ben, hosszas unszolásra összegző Richardsont, arról meg volt győződve, hogy a kudarcot csak számítási hiba okozhatta, aminek megoldása idő kérdése. Ki is dolgozta egy időjárás-előrejelző nagyüzem tervét, ahol a részszámításokat 64 ezren végezték volna.

A megoldást mégsem tízezrek alkalmazása, hanem a számítógép megjelenése jelentette: Neumann János Amerikában élő magyar matematikus ENIAC számítógépén 20 meteorológussal 24 órás előrejelzéseket készített kísérleti jelleggel 1950-ben. Az első meteorológiai célú műholdat 1959-ben lőtték fel, ezzel lehetővé vált az időjárás globális megfigyelése. A műholdakon alapuló előrejelzési technológia sokat fejlődött. – 15 éve az egynapos előrejelzésnek volt olyan beválási aránya, mint manapság az egyhetesnek – büszkélkedik Wantuch Ferenc, a Nemzeti Közlekedési Hatóság Légügyi osztályának munkatársa.

De az előrejelzés alapegységéül szolgáló már említett, manapság „csak” 100 négyzetkilométer nagyságú globális rács is jóval nagyobb, 1600 négyzet-kilométeres (40-szer 40 kilométeres) volt. A módszerek finomodásában még az utasszállító repülőgépeknek is van szerepük. Az azokra szerelt meteorológiai szenzorok mérési eredményei bekerülnek a nemzetközi meteorológiai adatbázisba, így azokat felhasználják az időjárás-előrejelző modellekben.

A gépmadarak felszállás közben, valamint a 8-12 ezer méteres utazómagasságban egyaránt hasznos információkkal szolgálnak – meséli Fodor Zoltán, az Országos Meteorológiai Szolgálat Repülésmeteorológiai és Veszélyjelző Osztályának vezetője. Az ily módon gyűjtött adatok fontosak lehetnek a nagyobb skálájú légköri folyamatok észlelésekor, még akkor is, ha az időjárás alakulását helyi szinten a talajnedvesség, a vegetáció, illetve a domborzati elemek is befolyásolják.

Kifinomult technikai megoldások

A repülők és a műholdak szorgos munkája dacára az egyenletekbe nem lehet minden, az időjárást befolyásoló hatást belefoglalni. Ennek orvoslására vezették be az úgynevezett ensemble előrejelzési módszert, amelynek segítségével a bemeneti bizonytalanságot lehet korrigálni. A 20 éve startolt ensemble módszer alkalmazásánál a mérési adatokat szűk határokon belül változtatgatják: egy adott ponton mért 20 Celsius-fokos hőmérsékletet például 20,1-nek és 19,9-nek is számítják, azt feltételezve, hogy a műszer nem teljesen pontos, illetve a hőmérséklet sem mindenhol tökéletesen egyenletes.

A műholdakon alapuló előrejelzési technológia sokat fejlődött
A műholdakon alapuló előrejelzési technológia sokat fejlődött
A meteorológusok összesen 50 kezdeti állapotot vesznek alapul, amelyek mindegyikéből előrejelzést végeznek. Ha egy adott időpontra és helyszínre a kezdeti félszáz adatból 40 esetben azt számolják, hogy esni fog az eső, a meteorológusok 80 százalékos valószínűséget adnak arra, hogy valóban zuhé lesz. Az előrejelzés-történeti legendárium szerint az egyik legjelentősebb előrejelzési kudarc mégis az ensemble korszakban történt. A Középtávú Időjárás-előrejelzések Európai Központjának 1999 karácsonyán kiadott jelentése semmi rendkívülire nem hívta fel a figyelmet, annak ellenére, hogy az 50 elkészített előrejelzési térképnek a harmada megjósolta a Nyugat-Európán december 26-án végigsöpört, utóbb Lotharnak elnevezett rendkívül alacsony nyomású ciklont – emlékezett meg a végzetes bakiról Meteorology című könyvében Steven Ackerman és John Knox. A La Manche csatornától Párizson át Svájcba és Németországba is ellátogatott, helyenként óránként 200 kilométernél is nagyobb sebességű széllökésekkel kísért ciklon felkészületlenül érte a lakosságot: 137 halálos áldozatot követelt és több milliárd eurós kárt okozott.

Mire jó az előrejelzés?

A pontos előrejelzés egyébként nemcsak ítéletidőben fontos. A szélerőművek várható áramtermelését például a szél-előrejelzésekből kalkulálják. A pontosításnak mindazonáltal megvannak a határai: – Ha például Debrecenben kivágnak egy kis rész erdőt, annak nincs azonnali hatása. Az efféle módosító tényezők azonban összeadódnak, és 10-12 nap távlatában már befolyásolhatják a város időjárását. Ez a magyarázata, hogy noha akadnak kísérletek a hónapokra előremutató előrejelzések készítésére, a 10-12 napos becslésnél távolabbi jóslásoknak fizikai korlátai vannak – magyarázza Wantuch.

A mai modellek másik gyengéje az, hogy nehezen tudják megjeleníteni a talajközeli hatásokat. A talajnedvesség például egyetlen paraméterként jelenik meg, holott meglehetősen változékony formát ölthet. Egy leszálló légmozgású téli anticiklon például a nagy talajnedvesség hatására esetleg nem emelkedik fel, így elpárologni sem tud. Miközben az előrejelzési modell derült időt jelez, valójában ködben úszik minden és a verőfény csak a köd felett lenne látható. A földközeli részleteket az éghajlattal foglalkozó tudományok egyik legújabb ága, a humán bioklimatológia vizsgálja.

A meteorológusok összesen 50 kezdeti állapotot vesznek alapul, amelyek mindegyikéből előrejelzést végeznek
A meteorológusok összesen 50 kezdeti állapotot vesznek alapul, amelyek mindegyikéből előrejelzést végeznek

Ez hivatott megjósolni például, hogy adott várható időjárás mellett egy városon belül milyen mikroklimatikus mintázat alakulhat ki, a városlakók szervezetére közvetlenül ható hőterhelést ugyanis ezek a viszonyok határozzák meg – magyarázza Gulyás Ágnes, a Szegedi Tudományegyetem Éghajlattani és Tájföldrajzi Tanszékének adjunktusa. A kutatás számos új módszer alkalmazását igényli, mert a hagyományos – olykor 20 méteres magasságban elhelyezett – berendezések mérési eredményei nem alkalmasak a földfelszíni folyamatok feltérképezésére.

Az 1970-es években indult bioklimatológiai kutatások kezdetben még csak néhány könnyen mérhető paraméter (elsősorban a hőmérséklet és páratartalom) összekapcsolásával, vagyis egyfajta fülledtségérzet-számítással igyekeztek meghatározni a helyfüggő komfortérzetét. Ám utóbb kiderült, a hőérzetet ennél sokkal több tényező együttes hatása alakítja ki. A mai számítógépes bioklímamodellek jóformán testrészenként képesek értelmezni a szervezet hőterhelését. A mérések szerint például óriási különbség lehet egy műkővel borított, illetve egy fás utca mikroklímája között, amit érdemes (lenne) figyelembe venni a városrendezési tervek elkészítésekor is.

Geri Ádám
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[109589] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés
hirdetés