Asi každý z nás pozná nejakú historku o tom, ako napriek predpeovedi slnečna predčasne vracal z naplánovaného výletu kvôli náhlej snehovej fujavici. Je to naozaj také zlé? Píše Ján Havlík pre iDnes.cz.
Máloktorý odbor prírodných vied má tak nezaslúžene zlú povesť ako práve meteorológia. Jej metódy pritom nie sú žiadne veštenie z kávovej usadeniny, ale skôr boj s nevyspytateľnou prírodou s pomocou pokročilej matematiky a drahého prístrojového vybavenia. Ak teda chceme porozumieť tomu, kde sa chyby v predpovediach berú, musíme sa najprv pozrieť na to, ako predpoveď počasia vzniká.
Prvým krokom meteorológov pri predpovedaní počasia na niekoľko dní dopredu je čo najpresnejší popis stavu, v ktorom sa zemská atmosféra práve nachádza. Mohlo by sa zdať, že na to stačí dať dokopy dostatok dobrovoľníkov vo všetkých kútoch sveta, ktorí v jeden okamih zmerajú vonkajšiu teplotu, rýchlosť a smer vetra a oznámia, či neprší či nesneží. V dobe internetu teda žiadny problém.
V skutočnosti by nám však tieto dáta samy o sebe príliš kvalitnú predpoveď neposkytli. Meteorologické javy ovplyvňujúce budúce počasie sa totiž vyskytujú v rámci celej troposféry, ktorá môže siahať až do výšky 20 kilometrov nad zemou. Z hodnôt nameraných blízko pri zemi je preto prakticky nemožné určiť, či sa vysoko nad nami práve napríklad neodohráva silná víchrica.
Pokrytie má svoje medzery, a vtedy sa "odhaduje"
K získaniu týchto informácií meteorológovia využívajú meteorologické balóny, ktoré sú schopné poskytnúť počas letu všetky chýbajúce dáta o atmosfére až do výšky niekoľko desiatok kilometrov. Ich pravidelné vypúšťanie je však finančne veľmi náročné. Celosvetovo sa preto tieto merania uskutočňujú len na 600-800 z viac ako 10 000 existujúcich pozemných meteorologických staníc. Mnoho dôležitých meteorologických javov sa tiež odohráva uprostred oceánov, kde meracie stanice často chýbajú úplne.
Mapa miest, z ktorých po svete prebieha pravidelné merania podmienok v stratosfére s pomocou meteorologických balónov.
Aj napriek tomu, že je v dnešnej dobe možné časť potrebných dát získať pomocou satelitných meraní, je v mnohých prípadoch nakoniec nutné hodnoty pre slepé miesta na mape približne odhadnúť podľa ich okolia. V tomto okamihu teda vzniká prvá z mnohých potenciálne osudových nepresností, ktorá vám o niekoľko dní neskôr môže priniesť namiesto sľúbeného slnečného dňa celodennú prietrž mračien. Pre predpoveď z meteorologického významných javov, ako sú napríklad hurikány, bývajú preto podmienky panujúce v ich okolí dodatočne upresňované pomocou prieskumných lietadiel.
Ďalším krokom k získaniu predpovede je zostavenie matematického modelu atmosféry. Ten s pomocou sústavy takzvaných základných rovníc umožňuje z aktuálnych meteorologických údajov vypočítať, ako sa zmeny tlaku, teploty a rýchlosti prúdenia vzduchu prejavia na zmene počasia v budúcnosti. Zložitosť týchto nelineárnych diferenciálnych rovníc síce neumožňuje ich presné vyriešenie, ale s využitím výpočtového výkonu superpočítačov je možné pomocou numerických metód získať rozumne presný odhad vývoja aspoň pre niekoľko najbližších desiatok minút.
Krok za krokom až na scestie
Pre získanie predpovede na niekoľko dní dopredu je preto nutné rozdeliť dlhý výpočet do série mnohých krátkych krokov, kedy výsledky výpočtu z jedného kroku slúžia vždy ako počiatočné podmienky pre výpočet v kroku nasledujúcom. Tento postup je opakovaný do tej doby, než predpoveď dosiahne požadovanú dĺžku.
Vzhľadom na chaotické správanie zemskej atmosféry však s rastúcim počtom krokov rýchlo narastá aj množstvo chýb a aj zdanlivo zanedbateľná odchýlka v teplote alebo tlaku v získaných dátach tak urobí akúkoľvek predpoveď na dobu dlhšiu ako 5-6 dní úplne nepoužiteľnú.
Pri odhade predpovede na viac dní dopredu sa preto meteorológovia musia uchýliť k drobnému triku. Namiesto jednej, veľmi presné simulácie uskutočnia niekoľko desiatok simulácií nepresných, líšiacich sa mierne v počiatočných podmienkach. Takto získané údaje následne štatisticky spracujú a vyjadria vo forme pravdepodobnosti nejakého meteorologické javu.
Počasie ako trasa loďky na vody
Tento postup je možné pripodobniť k púšťaniu papierovej loďky po rozvodnenej rieke. Ak by sme sa snažili predpovedať jej budúcu trasu, od určitej vzdialenosti sa nám to prestane dariť, lebo sa loďka zmietaná náhodne víriacou vodou vydá zakaždým niekam inam. Pokiaľ ale lodičiek vypustíme viac naraz, môžeme napríklad vypozorovať, že dve tretiny z nich vždy preplávajú medzi druhým a tretím pilierom neďalekého mosta a je teda veľká šanca, že tadiaľ preplávajú aj lodičky ďalšie.
Graf vysvetľuje, prečo meteorológovia nevytvára "predpoveď počasia", ale de facto celý rad predpovedí, ktoré majú síce odlišné výsledky, ale obvykle tiahnu k jednému pravdepodobnému scenáru.
Lokálne problémy
Hoci by sa mohlo zdať, že situácia meteorológov už o veľa komplikovanejšia byť nemôže, skutočná výzva na nich čaká až pri pokuse o predpoveď počasia v miestnych podmienkach. Globálne numerické modely sú pre podrobnú predpoveď počasia príliš všeobecné a ich výsledky tak musia byť ďalej upresnené pomocou rôznych lokálnych modelov (napr. ALADIN). Tie v sebe zahŕňajú bližšie informácie o danej lokalite spolu so známou štatistickou a klimatologickou históriou predchádzajúcich pozorovaní. Každý model má ale aj svoje obmedzenia, a tak meteorológ musí pri porovnávaní viacerých modelov správne odhadnúť, ktorému výsledku dať prednosť. Záverečný verdikt tak závisí predovšetkým od jeho skúsenosti a znalostí svojho oboru.
Posledný faktor, ktorý v nás často vyvoláva dojem nepresnosti predpovedí, je psychologický. Ľudia majú tendenciu si pamätať skôr situácie, ktoré sú spojené s emóciami. Zapamätáme si teda skôr chvíle, kedy nás počasie zaskočí, než tie, kedy je všetko v poriadku.
Všeobecnú a zjednodušenú predpoveď pre určitú oblasť tiež máme tendenciu vzťahovať len voči miestu, kde sa práve nachádzame. Ak teda meteorológ predpovie dažďové zrážky na Južnej Morave, majú obyvatelia Brna po celom dni bez mráčika oprávnený pocit, že predpoveď zase nevyšla, hoci nad Znojmom vzdialeným iba 50 kilometrov vzdušnou čiarou skutočne výdatne pršalo a predpoveď teda bola korektná.