OD PRANOSTÍK K MODELOM
Dokážeme raz predpovedať počasie stopercentne?
Pokračovanie z č.6/98

Eugen Lexmann

V druhej polovici minulého storočia sa zakladali meteorologické stanice - "hlásky", vznikali meteorologické služby a začínalo sa s pravidelným vydávaním predpovedí počasia na základe synoptickej metódy. Meteorológovia poznali pojem "vzduchová hmota" a vedeli o vplyve tlakových útvarov na charakter počasia. Praktická meteorológia už existovala, ale v poznatkoch mala ešte veľké medzery a chýbali jej aj teoretické fundamenty. Ako by aj nie, keď jej zakladateľ, Robert Fitzroy, bol námorník. Myslím si, že bude zaujímavé, keď na chvíľu odbočíme od našej témy a zastavíme sa pri tejto osobnosti, ktorá stála blízko aj pri inej významnej udalosti. Angličan Fitzroy sa narodil v roku 1805 v Amptone. Ako námorný dôstojník sa zaujímal o hydrografiu aj meteorológiu. Už ako 27 ročný bol menovaný za kapitána lodi Beagle, ktorá v rokoch 1831 - 1836 vykonala vedeckú cestu okolo sveta. Najznámejším účastníkom tejto výpravy bol Charles Darwin. (Poznatky, ktoré získal Darwin na tejto expedícii použil vo svojej najznámejšej práci "O vzniku druhov prírodným výberom". Marx a Engels použili jeho vývojovú teóriu ako "dôkaz správnosti materialistického svetového názoru v boji proti idealizmu, náboženstvu a metafyzike". Samotný Darwin však bol a zostal veriaci.) Desať rokov po tejto výprave bol Fitzroy menovaný za vedúceho novo zriadeného meteorologického oddelenia ministerstva obchodu a tak sa stal prvým meteorológom - štatistikom z povolania. Bezprostredným impulzom k sústavnému štúdiu počasia podľa meteorologických máp bola katastrofa parníka plávajúceho z Melbourne do Liverpoolu v roku 1859. Loď stroskotala na waleskom pobreží za silnej víchrice, pričom zahynulo 450 ľudí. O rok neskôr začal Fitzroy vydávať pravidelné predpovede počasia s výstrahami. Pre Anglicko, ako námornú veľmoc, to malo neocenitelný význam. Neskôr Fitzroya menovali za kontraadmirála. Žiaľ, tento priekopník synoptickej meteorológie zomrel predčasne, vo veku 60 rokov spáchal z prepracovania samovraždu. Nórska (bergenská) škola Koncom minulého storočia sa začal venovať meteorológii Nór, profesor Vilhelm Bjerknes. Prednášal mechaniku a matematickú fyziku na univerzite v Štkoholme. Je autorom známeho cirkulačného teorému, ktorým prispel k vysvetleniu cirkulácie atmosféry. Možno ho pokladať za zakladateľa fyzikálnej hydrodynamiky. Už v roku l904 navrhol pužitie matematicko-fyzikálnych metód v synoptickej meteorológii. Numerické predpovede počasia pokladal za hlavný a konečný cieľ meteorológie ako exaktnej vedy. Ukázal, že v zásade je možné integrovať základné rovnice atmosferickej fyziky a dospieť tak k numerickej predpovedi budúceho stavu atmosféry. V roku 1917 bol povolaný na Geofyzikálny ústav do Bergenu, kde s mladými meteorológmi, svojím synom Jackom, Švédom Torom Bergeronom a ďalším teoretikom Halvorom Solbergom teoreticky vysvetlili aj prakticky overili mechanizmus cirkulácie atmosféry. Týto meteorológovia, na rozdiel od svojich súčasníkov, kládli dôraz na rozloženie teploty a nie tlaku vzduchu. Podľa nórskej školy bolo vytvorenie tlakového poľa len druhotným javom, dôsledok procesov na rozhraní dvoch rôznych vzduchových hmôt. Ich objavom boli plochy rozhrania, kde boli pozorované zrážky, náhle zmeny teploty, vlhkosti a iných meteorologických prvkov. Priesečníky týchto plôch so zemským povrchom dostali, ako odraz udalostí 1. sv. vojny, pomenovania - fronty. V Bergene takto vznikol model cyklóny s frontálnym systémom, bol vysvetlený proces cyklogenézy a to sú vlastne nemené a postačujúce základy aj súčasnej meteorológie. Práce V. Bjerkensa umožnili teda rozvoj aj synoptickej aj numerickej metódy predpovedania počasia. V oboch prípadoch sa vychádza z okamžitého stavu atmosféry, ktorý je zaznamenaný súborom rozličných meraní a pozorovaní zo sietí meteorologických staníc na celej Zemi. Pri synoptickej metóde však časovú extrapoláciu stavu atmosféry - predpoveď robí meteorológ subjektívne (model atmosféry pracuje v jeho mysli), v druhom prípade je model matematický a budúci stav sa vypočíta. Obe metódy majú svoje výhody aj obmedzenia a preto meteorológovia používajú v súčasnosti obe. Rozvoj synoptickej meteorológie Ako je dobre známe, praktické používanie synoptickej metódy umožnil až objav telegrafu, jeho pomocou bolo možné rýchlo sústreďovať meteorologické správy z väčšieho územia, zakreslovať ich na meteorologické mapy a vyhodnocovať. Aj v ďalších rokoch pokroky a rozvoj predpovedných služieb umožňovali najnovšie technické objavy, ako aj úzka medzinárodná spolupráca. Budovanie siete staníc na obývanej pevnine nebol problém, nákladnejšie bolo získať údaje z neobývaných častí sveta a z oceánov. V súčasnosti tam už pracujú automatické stanice bez personálu - na mori upevné na bójach. Pravidelné merania vo volnej atmosfére pomocou rádiosond upevnených na balónoch začínajú v roku 1930. Po druhej svetovej vojne sa začínajú používať radary, najmä na identifikáciu búrkových oblakov. Obrovským prínosom pre meteorológov boli kozmické lety a neskôr pravidelné meteorologické snímkovanie z družíc, najskôr na družiciach objehajúcich po polárnych dráhach, neskôr na geostacionárnych. Meteorológovia tak mohli prvýkrát vidieť na vlastné oči meteorologické "objekty" - cyklonálne víry, pásy frontálnej oblačnosti a pod. a sledovať ich vývoj a postup. Družice však majú aj ďalší obrovský význam. Na základe ich snímkovania (a pomocou referenčných aerologických meraní) možno "vypočítať" vertikálny profil teploty a vlhkosti. Toto sa uplatňuje nad rozľahlými oceánmi. Synoptická služba si vyžaduje rýchly prenos a výmenu obrovského kvanta informácií. Meteorologické telekomunikačné systémy teda tiež prešli všetkými fázami vývoja až po dnešný automatizovaný prenos alfanumerických aj obrazových informácii veľkými rýchlosťami v digitálnej forme. Hnacím motorom rozvoja poveternostných služieb v tomto storočí bola potreba meteorologického zabezpečenia letectva. Na druhej strane letectvo pomáhalo meteorológom doplňovať a upresňovať vedomosti o atmosférických procesoch. Spomeňme objav jetstreamu vojenskými pilotmi počas 2. sv. vojny, popísanie podmienok prúdenia v závetrí horských prekážok (dlhá vlna) športovými pilotmi na klzákoch alebo objav javu microburst po haváriách dopravných lietadiel vo fáze pristávania. Ako sme ukázali, synoptika sa rozvíjala veľmi intenzívne už od začiatku storočia a dnes v nej už nemožno očakávať nejaký výraznejší pokrok. Avšak numerika sa mohla prakticky uplatňovať iba za pomoci počítačov, teda až v druhej polovici storočia. Tá svoje posledné slovo ešte nepovedala.

Dokončenie v budúcom čísle.