Jak powstają prognozy pogody? Ekspert wyjaśnia proces i skuteczność przewidywań
Prognozowanie pogody to nie tylko kwestia rzutowania oka na niebo czy korzystania z popularnych aplikacji w telefonie. To złożony proces oparty na fizyce atmosfery i oceanu, zaawansowanej matematyce oraz mocy superkomputerów. Jak podkreśla meteorolog Michał Brennek, współczesna nauka pozwala na bardzo precyzyjne określenie warunków atmosferycznych – pod warunkiem, że prognoza nie wykracza zbyt daleko w przyszłość.
Dokładność prognoz – od godzin do tygodni
Najwyższą trafnością charakteryzują się prognozy na pierwsze trzy doby. W przypadku prognoz na okres od czterech do siedmiu dni ich skuteczność wciąż jest bardzo dobra, jednak już od około siódmego do dziesiątego dnia przewidywania stają się raczej scenariuszami. Wtedy możliwe jest określenie trendów, takich jak nadchodzące ocieplenie, ochłodzenie czy okres z opadami, ale nie da się już przewidzieć pogody „co do godziny” w konkretnym miejscu.
Podstawą współczesnego prognozowania są modele numeryczne – programy komputerowe, które rozwiązują układ równań opisujących fizykę atmosfery i oceanu. Aby prognoza była jak najdokładniejsza, model musi wystartować z możliwie wiernego obrazu bieżącego stanu atmosfery. Przykładowo, Europejskie Centrum Średnioterminowych Prognoz Pogody (ECMWF) codziennie przetwarza dziesiątki milionów obserwacji, głównie satelitarnych, ale także z balonów meteorologicznych, samolotów, statków, boi i stacji naziemnych.
Rola synoptyka i ograniczenia modeli
Wyniki modeli numerycznych wymagają interpretacji przez doświadczonych synoptyków. Specjalista konfrontuje prognozy modeli z bieżącymi obserwacjami i własnym doświadczeniem, korygując je tam, gdzie modele mają trudności. Atmosfera jest układem chaotycznym, co oznacza, że nawet drobne niedokładności w danych startowych mogą z czasem prowadzić do coraz większych rozbieżności w prognozach.
Z tego powodu ECMWF, oprócz pojedynczej prognozy, liczy równolegle wiązkę 51 scenariuszy, które różnią się minimalnie warunkami początkowymi. Dopóki scenariusze są zgodne, prognoza jest pewna; gdy zaczynają się rozjeżdżać, należy mówić raczej o prawdopodobieństwie i trendach. Podstawowa prognoza deterministyczna ECMWF sięga 10 dni, wiązka scenariuszy 15 dni, a prognozy przedłużone nawet do 46 dni służą wyłącznie ocenie trendów.
Postęp w sprawdzalności prognoz
Sprawdzalność prognoz stale rośnie. Z weryfikacji ECMWF wynika, że zyskujemy mniej więcej jeden dzień na dekadę: dzisiejsza prognoza na sześć dni jest średnio tak trafna, jak dziesięć lat temu prognoza na pięć dni.
Aplikacje pogodowe – skąd biorą dane i dlaczego bywają niedokładne?
Wielu użytkowników smartfonów korzysta z aplikacji pogodowych, które czasem pokazują słońce, gdy za oknem pada deszcz. Choć niemal wszystkie korzystają z prognoz numerycznych, różnią się źródłem i świeżością danych. Kluczowe jest, z którego centrum obliczeniowego pochodzi prognoza – część aplikacji opiera się na darmowym amerykańskim modelu GFS, inne wykupują dostęp do danych ECMWF. Ważne jest także, jak szybko aplikacja aktualizuje dane – ECMWF publikuje dwie pełne prognozy na dobę, a zanim wyniki trafią do aplikacji, mogą mieć już kilka lub kilkanaście godzin.
Inną istotną kwestią jest rozdzielczość modeli. Globalny model ECMWF liczy na siatce o oczku około 9 km, co oznacza, że prognoza opisuje uśrednione warunki w kwadracie wielkości Tychów czy Augustowa. Deszcz może spaść na jednym końcu takiego obszaru, podczas gdy na drugim będzie sucho. Dlatego opady i burze uczciwie podaje się w formie prawdopodobieństwa.
Najlepsze narzędzia do krótkoterminowego prognozowania
W perspektywie najbliższych 3-6 godzin najlepszym narzędziem jest radar meteorologiczny, który pokazuje, gdzie opady i burze występują naprawdę. Na tej podstawie można skutecznie prognozować przemieszczanie się stref opadów na jedną do trzech godzin naprzód. Niezastąpione pozostaje także zwykłe spojrzenie w niebo, własna wiedza oraz oficjalne prognozy synoptyczne, w których doświadczony specjalista opisuje i komentuje rzeczywiste procesy zachodzące w atmosferze.
Ostrzeżenia meteorologiczne – upały i burze w Polsce
W ostatnich dniach Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej wydaje ostrzeżenia przed upałem dla niemal całego kraju. Na południowym wschodzie termometry mają wskazywać nawet 40 stopni Celsjusza. W części województw obowiązują również alerty przed burzami.
