Időjárás-előrejelzés — Művészet és tudomány

AZ ÉBREDJETEK! NAGY-BRITANNIAI ÍRÓJÁTÓL

NAGY-BRITANNIÁBAN 1987. OKTÓBER 15-ÉN EGY NŐ BETELEFONÁLT EGY TELEVÍZIÓÁLLOMÁSRA, ÉS ELMONDTA, HOGY ÚGY HALLOTTA, VIHAR KÖZELEDIK FELÉJÜK. AZ IDŐJÁRÁS-ELŐREJELZÉST KÉSZÍTŐ SZEMÉLY MEGNYUGTATÓAN ÍGY SZÓLT A NÉZŐKÖZÖNSÉGHEZ: „NE NYUGTALANKODJANAK. NEM KÖZELEDIK.” AZON AZ ÉJSZAKÁN AZONBAN A VIHAR NAGY CSAPÁST MÉRT DÉL-ANGLIÁRA; MEGSEMMISÍTETT 15 MILLIÓ FÁT, 19 HALÁLESETET OKOZOTT, TÖBB MINT 1,4 MILLIÁRD DOLLÁR ÉRTÉKŰ KÁRT HAGYVA MAGA MÖGÖTT.

MINDEN reggel több millióan kapcsoljuk be a rádiónkat és a televíziónkat az időjárás-előrejelzés miatt. Esőt hoz a felhős égbolt? Tartós lesz a korai napsütés? Enyhe időt hoz az emelkedő hőmérséklet, felolvasztva a havat és a jeget? Mihelyt meghallgatjuk az előrejelzést, eldöntjük, hogy milyen ruhát vegyünk föl, és hogy vigyünk-e magunkkal esernyőt vagy sem.

Az időjárás-előrejelzés azonban időről időre szemmel láthatóan téves. Igen, bár az utóbbi években drámai módon fejlődik az előrejelzések pontossága, a művészet és a tudomány e lenyűgöző egyvelege — az időjárás előrejelzése — messze nem csalhatatlan. Mit foglal magában az időjárás-előrejelzés, és mennyire megbízható? Hogy erre választ kapjunk, először is vizsgáljuk meg, hogyan alakult ki.

Az időjárás mérése

A bibliai időkben az időjárás-előrejelzés elsősorban a puszta szemmel végzett megfigyeléseken alapult (Máté 16:2, 3). Manapság bonyolult műszerek arzenálja áll a meteorológusok rendelkezésére, közülük a legalapvetőbbek mérik a légnyomást, a hőmérsékletet, a nedvességet és a szelet.

1643-ban Evangelista Torricelli olasz fizikus feltalálta a barométert — egy egyszerű szerkezetet, mely a légnyomást méri. Hamar megfigyelték, hogy a légnyomás az időjárás változásával emelkedik vagy csökken, és a nyomás esése nem egyszer vihart jelez. A légnedvességet mérő higrométert 1664-ben alkották meg. 1714-ben pedig Daniel Fahrenheit német fizikus kifejlesztette a higanyos hőmérőt. Most már pontosan tudták mérni a hőmérsékletet.

Antoine-Laurent de Lavoisier francia tudós 1765 körül indítványozta, hogy a légnyomást, a páratartalmat, valamint a szél sebességét és irányát naponta mérjék meg. „Mindezen információk birtokában az időjárást egy vagy két nappal előre szinte mindig elfogadható pontossággal meg lehet mondani” — jelentette ki. Sajnos az előrejelzés mindennek bizonyult, csak egyszerűnek nem.

Az időjárás nyomon követése

Egy francia hadihajó, továbbá 38 kereskedelmi hajó 1854-ben elsüllyedt egy kegyetlen viharban az egyik Krím félszigeti kikötőnél, Balaklavánál. A francia hatóságok felkérték a Párizsi Obszervatórium igazgatóját, Urbain Jean Joseph Leverrier-t, hogy vizsgálja ki az esetet. A meteorológiai feljegyzéseket ellenőrizve felfedezte, hogy a vihar már két nappal a katasztrófa előtt létrejött, és északnyugatról délkelet felé végigsöpört Európán. Ha működésben lett volna egy, a viharok mozgását nyomon követő szerkezet, előre lehetett volna figyelmeztetni a vízi járműveket. Ezért Franciaországban létrehoztak egy országos viharjelző szolgálatot. Megszületett a modern meteorológia.

Szükség volt azonban a tudósoknak egy gyors módszerre ahhoz, hogy az időjárással kapcsolatos adatokat más helyekről megkapják. Samuel Morse pedig nem sokkal azelőtt találta fel az elektromágneses távírókészüléket, mely éppen megfelelő volt erre. Ez lehetővé tette a Párizsi Obszervatórium számára, hogy 1863-ban megkezdje az első, modern megjelenésű időjárástérképek kiadását. 1872-re a Brit Meteorológiai Hivatal is ugyanezt tette.

Minél több adat birtokába jutottak a meteorológusok, annál inkább tudatára ébredtek annak, hogy milyen végtelenül összetett az időjárás. Ezért, hogy az időjárástérképek további felvilágosítást tartalmazhassanak, új grafikai megoldásokat fejlesztettek ki. Az izobárok például olyan vonalak, melyek egyenlő légnyomású pontokat kötnek össze. Az izotermák az egyenlő hőmérsékletű helyeket kötik össze. Az időjárástérképeken olyan jeleket is használnak, melyek megmutatják a szél irányát és erejét, a meleg és a hideg légtömegek találkozását ábrázoló vonalakkal együtt.

Bonyolult berendezéseket is kifejlesztettek. Napjainkban világszerte meteorológiai állomások százai bocsátanak fel rádiószondát hordozó léggömböket, vagyis olyan berendezéseket, melyek a légkör állapotát mérik, azután pedig közvetítik az információt. Radart úgyszintén használnak. A felhőkben levő esőcseppekről és jégszemcsékről visszaverődő rádióhullámok segítségével a meteorológusok nyomon tudják követni a viharok mozgását.

Nagy előrelépés következett be az időjárás alapos megfigyelésében 1960-ban, amikor kilőtték az ég felé a világ első, tévékamerával felszerelt meteorológiai műholdját, a TIROS-1-et. Manapság a föld egyik sarkpontjától a másikig keringenek meteorológiai műholdak. A geostacionárius műholdak viszont a földfelszín felett egy változatlan helyen parkolnak, és folyamatosan figyelik a földgolyó egy darabját, mely a látóterükben van. Mindkét fajta műhold sugároz képeket az általuk felülről látott időjárásról.

Az időjárás előrejelzése

Míg azt viszonylag egyszerű meghatározni, hogy jelenleg milyen az időjárás, egészen más dolog előre megmondani, hogy milyen lesz egy óra, egy nap vagy egy hét múlva. Nem sokkal az I. világháború után Lewis Richardson brit meteorológus kikövetkeztette, hogy ha a légkör a fizika törvényeit követi, akkor az időjárás előrejelzésére fel lehetne használni a matematikát. A képletek azonban annyira bonyolultak, és a számítási folyamat olyan időigényes volt, hogy mire az előrejelzést készítő személy el tudta végezni a számításait, az időjárási frontok elhaladtak. Azonfelül Richardson hatórás időközönként elvégzett időjárás-leolvasást használt. „Egy csak kismértékben is sikeres előrejelzéshez olyan mérésekre van szükség, melyeket legfeljebb harmincperces időközönként végeznek” — jegyezte meg René Chaboud francia meteorológus.

A számítógépek megjelenésével azonban lehetővé vált a hosszadalmas számítások gyors végrehajtása. A meteorológusok Richardson számításait használták fel, hogy létrehozzanak egy bonyolult numerikus modellt, vagyis matematikai egyenletek sorozatát, melyek az időjárást irányító összes ismert fizikai törvényt tartalmazzák.

A meteorológusok egy rácshálózat segítségével felosztották a föld felszínét, hogy alkalmazni tudják ezeket az egyenleteket. Jelenleg a Brit Meteorológiai Hivatal által használt, az egész földfelületet behálózó modell rácspontjai 80 kilométeres távolságokra vannak elosztva. A minden egyes négyzet felett elhelyezkedő levegőt boxnak hívják, és 20 különböző magassági szinten jegyzik le a légköri szelekkel, légnyomással, hőmérséklettel és nedvességgel kapcsolatos megfigyeléseket. A föld különböző részeiről, a több mint 3500 megfigyelőállomásról kapott adatokat számítógép elemzi, és aztán készít egy előrejelzést arról, hogy milyen lesz a föld időjárása az elkövetkező 15 percben. Mihelyt ezzel elkészült, gyorsan elkészíti a következő 15 perces előrejelzést. Egymás után sokszor megismételve ezt a folyamatot, egy számítógép mindössze 15 perc alatt 6 napos előrejelzést tud készíteni az egész földre kiterjedően.

A bőségesebb adatok és a nagyobb pontosság érdekében a helyi előrejelzés területén a Brit Meteorológiai Hivatal az észak-atlanti és európai területeket magában foglaló LAM-modellt alkalmazza. Ez a modell egymástól körülbelül 70 kilométeres távolságban elhelyezkedő rácspontokat használ. Van egy olyan modell is, amely csak a Brit-szigeteket és a környező tengereket foglalja magában. Ennek 262 384 rácspontja van 15 kilométerenként elhelyezve, és 31 szintből áll.

Az előrejelzést készítő személy szerepe

Viszont az időjárás előrejelzése nem csupán a tudományon alapul. Amint a The World Book Encyclopedia hozzáfűzi, „a számítógépek által használt képletek a légkör viselkedésének csak hozzávetőleges leírásai”. Ráadásul még ha egy nagy területre vonatkozó előrejelzések pontosak is, lehet, hogy nem veszik számításba a helyi domborzat időjárásra gyakorolt hatását. Így hát elengedhetetlen egy bizonyos fokú művészet. Ez az a pont, ahol az időjárás-előrejelzést készítő személy szerephez jut. Tapasztalatát és ítélőképességét latba vetve dönti el, hogy a kapott adatoknak milyen jelentőséget tulajdonítson. Ez teszi lehetővé számára, hogy még pontosabb előrejelzést készítsen.

Például, amikor az Északi-tenger által lehűtött levegő az európai földrész felé halad, gyakran vékony felhőréteg képződik. Hogy ez a felhőréteg esőt jelez-e a következő napra az európai kontinensen, vagy egyszerűen eltűnik a nap hevében, az csupán néhány tized fok hőmérséklet-különbségen múlik. Az előrejelzést készítő személy birtokában levő adatok, valamint a korábbi hasonló helyzetekből szerzett ismerete képessé teszik őt arra, hogy megbízható közlést adjon. A művészet és a tudomány eme egyvelegének döntő szerepe van abban, hogy pontos előrejelzés szülessen.

Mennyire megbízható?

Jelenleg a Brit Meteorológiai Hivatal azt állítja, hogy a 24 órás előrejelzése 86 százalékos pontosságú. A Középtávú Időjárás-előrejelzések Európai Központjának ötnapos előrejelzései elérik a 80 százalékos pontosságot, és így megbízhatóbbak, mint az 1970-es évek elején készített kétnapos előrejelzések. Lebilincselő ugyan, de messze nem tökéletes. Miért nem megbízhatóbbak az előrejelzések?

Azon egyszerű oknál fogva, hogy az időjárási rendszerek roppant bonyolultak. És lehetetlen megszerezni az összes mérési eredményt, amely ahhoz szükséges, hogy csalhatatlan előrejelzéseket lehessen készíteni. Az óceán hatalmas területein nincsenek meteorológiai bóják, hogy a műholdakon keresztül közvetítsék az adatokat a földi állomásoknak. Az időjárásmodell rácspontjai és az időjárás-megfigyelő állomások elhelyezése csak kivételesen egyezik meg pontosan. Ezenfelül a tudósok még mindig nem értik a természetben előforduló összes, időjárásunkat formáló erőt.

De folyamatos előrehaladás figyelhető meg az időjárás-előrejelzésben. Egészen mostanáig például az időjárás előrejelzése főképp a légköri megfigyeléseken alapult. De mivel a föld felszínének 71 százalékát óceán borítja, a kutatók most arra összpontosítják a figyelmüket, hogy milyen módon raktározódik az energia az óceánban, és milyen módon adja át azt a levegőnek. A Globális Óceánmegfigyelő Rendszer bóják rendszere által adatokat szolgáltat, amikor a víz hőmérséklete egy területen csekély mértékben megemelkedik, mivel ennek drámai következményei lehetnek a távoli messzeségben az időjárásra nézve.a

Jób patriarchától megkérdezték: „értheti-é valaki a felhő szétoszlását, az [Isten] sátorának zúgását?” (Jób 36:29). A ma embere még mindig viszonylag keveset tud az időjárás alakulásáról. Ennek ellenére a modern időjárás-előrejelzés pontos annyira, hogy komolyan vegyük. Más szóval, ha az időjárás-előrejelzést készítő személy legközelebb azt mondja, hogy valószínűleg esni fog, alighanem megmarkolunk egy esernyőt.

[Lábjegyzet]

[Képek a 13. oldalon]

Leverrier

Torricelli

Lavoisier a laboratóriumában

Régi üveghőmérő

[Forrásjelzés]

A Leverrier-t, Lavoisier-t és Torricellit ábrázoló képek: Brown Brothers

Hőmérő: © G. Tomsich, Science Source/Photo Researchers

[Képek a 15. oldalon]

Az időjárás-előrejelzést készítő személyek műszerei többek között a műholdak, meteorológiai léggömbök és a számítógépek

[Forrásjelzés]

2. és 15. oldal: Műhold: NOAA/Department of Commerce; hurrikán: NASA photo

Commander John Bortniak, NOAA Corps