Předpovídání počasí je umění i věda

Od našeho dopisovatele v Británii

DNE 15. ŘÍJNA 1987 DO JEDNÉ TELEVIZNÍ STANICE V BRITÁNII ZAVOLALA JAKÁSI ŽENA A ŘEKLA, ŽE SLYŠELA O BLÍŽÍCÍM SE HURIKÁNU. METEOROLOG UKLIDNIL SVÉ POSLUCHAČE SLOVY: „NEDĚLEJTE SI ŽÁDNÉ STAROSTI. NIC TAKOVÉHO NEHROZÍ.“ V TU NOC VŠAK JIŽNÍ ANGLII ZASÁHLA BOUŘE, KTERÁ ZNIČILA 15 MILIONŮ STROMŮ, ZPŮSOBILA SMRT 19 LIDÍ A NAPÁCHALA ŠKODY ZA VÍCE NEŽ 1,4 MILIARDY DOLARŮ.

MILIONY z nás si kvůli předpovědi počasí pouští každé ráno rádio a televizi. Znamená zamračená obloha, že bude pršet? Bude slunce svítit celý den? Dojde při stoupající teplotě k oblevě a k tání sněhu a ledu? Když se dozvíme předpověď, rozhodneme se, co si obléci a zda si vzít deštník, nebo ne.

Čas od času se však stane, že meteorologové jsou se svou předpovědí úplně vedle. Ano, přestože v předpovídání počasí došlo za poslední léta k výraznému pokroku, co do přesnosti je to stále fascinující směs umění a vědy, která zdaleka není zcela spolehlivá. Co souvisí s předpovídáním počasí a jak spolehlivé tyto předpovědi jsou? Abychom si na to odpověděli, prozkoumejme nejdřív, jak se předpovídání počasí vyvíjelo.

‚Měření‘ počasí

V biblických dobách byla předpověď počasí založena hlavně na tom, co bylo možné pozorovat prostým okem. (Matouš 16:2, 3) Dnešní meteorologové mají k dispozici celou škálu složitých zařízení, jež v prvé řadě měří tlak vzduchu, teplotu, vlhkost a sílu větru.

V roce 1643 italský fyzik Evangelista Torricelli vynalezl barometr — jednoduchý přístroj na měření tlaku vzduchu. Brzy se zjistilo, že tlak vzduchu při změnách počasí stoupá a klesá a že pokles tlaku často signalizuje bouřku. Vlhkoměr, který měří vlhkost vzduchu, byl vynalezen v roce 1664. A v roce 1714 německý fyzik Daniel Fahrenheit vyvinul rtuťový teploměr. Konečně bylo možné přesně měřit teplotu.

Kolem roku 1765 doporučil francouzský vědec Antoine-Laurent Lavoisier, aby se denně provádělo měření tlaku vzduchu, vlhkosti a rychlosti i směru větru. „Na základě těchto informací bude téměř vždy možné poměrně přesně předpovědět počasí na jeden nebo dva dny dopředu,“ prohlásil. Žel, ukázalo se, že to zdaleka není tak jednoduché.

Monitorování počasí

V roce 1854 se v krymském přístavu Balaklava potopila při prudké bouři jedna francouzská válečná loď a 38 obchodních lodí. Francouzské úřady požádaly ředitele Pařížské observatoře, který se jmenoval Urbain-Jean-Joseph Leverrier, aby tuto záležitost prozkoumal. Při kontrole meteorologických záznamů zjistil, že bouře se vytvořila dva dny před tímto neštěstím a hnala se napříč Evropou od severozápadu na jihovýchod. Kdyby  existovalo zařízení sledující pohyb bouří, mohly být lodě předem varovány. Proto byla ve Francii založena národní služba výstrahy před bouří. Tak se zrodila moderní meteorologie.

Bylo však potřeba, aby se informace o tom, jaké je počasí na jiných místech, rychle dostaly k vědcům. K tomu se velmi dobře hodil elektromagnetický telegraf, který krátce předtím vyvinul Samuel Morse. Díky tomu pařížská observatoř mohla v roce 1863 publikovat první meteorologické mapy v moderní úpravě. V roce 1872 to udělal i Britský meteorologický ústav.

Čím více informací meteorologové získali, tím jasnější jim bylo, že počasí je nesmírně komplexní záležitost. Za tímto účelem byly vytvořeny nové grafické přístroje, takže meteorologické mapy mohly obsahovat další informace. Například izobary jsou čáry spojující body, které mají stejný barometrický tlak. Izotermy zase spojují místa, která mají stejnou teplotu. Meteorologické mapy také používají symboly, jež vyjadřují směr a sílu větru, a linie, jež zobrazují, kde se setkává teplá a studená vzduchová hmota.

Byla vyvinuta také důmyslná zařízení. Stovky meteorologických stanic po celém světě nyní vypouštějí balony, které nesou radiosondy — zařízení, jež měří atmosférické podmínky, a tyto informace potom posílají zpět. Používá se rovněž radar. Díky tomu, že radiové vlny se od kapek a částeček ledu v oblacích odrážejí, mohou meteorologové sledovat pohyb bouří.

K velkému skoku vpřed v přesném pozorování povětrnostních podmínek došlo v roce 1960, kdy byla vypuštěna první meteorologická družice TIROS I. s televizní kamerou na palubě. Meteorologické družice nyní krouží kolem země od jednoho pólu k druhému, kdežto geostacionární družice svou polohu vzhledem k povrchu země nemění a nepřetržitě monitorují tu část zeměkoule, kterou mají v zorném poli. Oba typy družic vysílají k zemi meteorologické záběry, jak se jeví shora.

Předpovídání počasí

Je relativně jednoduché přesně zjistit, jaké počasí je právě teď, ale něco úplně jiného je předpovědět, jaké počasí bude za hodinu, za den nebo za týden. Krátce po první světové válce britský meteorolog Lewis Richardson dospěl k závěru, že když se atmosféra řídí určitými fyzikálními zákony, mohl by použít k předpovídání počasí matematiku. Vzorce však byly tak složité a výpočet tak zdlouhavý, že atmosférická fronta přešla, dříve než  meteorologové mohli svůj výpočet dokončit. Richardson navíc používal meteorologické záznamy prováděné v šestihodinových intervalech. „Má-li být předpověď úspěšná alespoň rámcově, je třeba, aby měření byla prováděna v intervalech maximálně třiceti minut,“ uvádí francouzský meteorolog René Chaboud.

Nástup počítačů však umožnil provádět zdlouhavé výpočty rychleji. Meteorologové použili Richardsonovy výpočty k vytvoření složitého matematického modelu neboli soustavy matematických rovnic, které obsahují všechny známé fyzikální zákony, jimiž se počasí řídí.

K tomu, aby meteorologové mohli tyto rovnice použít, rozdělili zemský povrch pomocí souřadnicové sítě. Britský meteorologický ústav používá v současné době celosvětový model, na němž jsou jednotlivé body souřadnicové sítě od sebe vzdáleny 80 kilometrů. Oblast atmosféry nad každým čtvercem se nazývá objemový bit. Zde se ve 20 různých nadmořských výškách zaznamenává síla větru, tlak vzduchu, teplota a vlhkost. Data získaná z pozorovacích stanic po celém světě — a těch je více než 3 500 — analyzuje počítač a vytvoří celosvětovou předpověď počasí na příštích 15 minut. Jakmile tuto operaci ukončí, ihned začne zpracovávat předpověď na dalších 15 minut. Tento proces mnohokrát opakuje, a tak může počítač vytvořit předpověď počasí na následujících šest dnů za pouhých 15 minut.

Za účelem podrobnější a přesnější místní předpovědi počasí využívá Britský meteorologický ústav tzv. Limited Area Model neboli lokální model (model typu LAM), který mapuje severní Atlantik a evropskou oblast. Tento systém používá souřadnicové body, jež jsou od sebe vzdáleny 50 kilometrů. Existuje také model, který mapuje jenom Britské souostroví a přilehlé oblasti. Tento model má 262 384 souřadnicových bodů, jež jsou od sebe vzdáleny 15 kilometrů, a má 31 vertikálních úrovní.

Úloha meteorologa

Předpovídání počasí však není jen suchá věda. Dílo The World Book Encyclopedia uvádí, že „vzorce, které používají počítače jsou pouze přibližné popisy toho, co se v atmosféře děje“. Navíc ani přesná předpověď pro velkou oblast nemusí brát v úvahu vliv místního terénu na počasí. Je tedy nezbytná také určitá míra umění. A tady vstupuje do hry meteorolog. Na základě své zkušenosti a úsudku určuje, jaký význam přičítat informacím, které dostává. Díky tomu může být jeho předpověď počasí přesnější.

Když například vzduch ochlazený nad Severním mořem postupuje nad evropskou pevninou, často vzniká tenká vrstva mraků. Zda tato vrstva signalizuje, že nad kontinentální Evropou bude příští den pršet, nebo zda se tato vrstva jednoduše slunečním teplem vypaří, závisí na teplotním rozdílu pouhých několika desetin stupně. Na základě informací a znalosti podobných situací, k nimž došlo dříve, může meteorolog poskytnout spolehlivou zprávu. Tato směs umění a vědy je pro přesnou předpověď počasí rozhodující.

Jak je spolehlivé?

Britský meteorologický ústav tvrdí, že v současné době je 24hodinová předpověď počasí spolehlivá na 86 procent. Předpověď Evropského centra pro střednědobou předpověď počasí na pět dnů dopředu je spolehlivá na 80 procent, což je větší spolehlivost, než jaká byla na začátku sedmdesátých let u dvoudenní předpovědi počasí. Je to sice působivé, ale zdaleka to není dokonalé. Proč nejsou předpovědi spolehlivější?

Z jednoho prostého důvodu — protože povětrnostní systémy jsou mimořádně složité. A všechna měření, jež jsou ke spolehlivé předpovědi zapotřebí, není možné získat. V rozlehlých oblastech oceánů nejsou žádné meteorologické bóje, které by přes družice posílaly data stanicím na zemi. Body na  souřadnicovém modelu se jen zřídka přesně shodují s umístěním meteorologických stanic. A navíc vědci dosud neznají všechny síly, které formují naše počasí.

Předpovídání počasí se však stále zdokonaluje. Až donedávna například byla předpověď počasí závislá hlavně na pozorování atmosféry. Avšak vzhledem k tomu, že 71 procent zemského povrchu pokrývají oceány, zaměřili vědci svou pozornost na to, jak je energie akumulována v oceánu a jak je z oceánu přenášena do vzduchu. Monitorovací systém GOOS (Global Ocean Observing System neboli Systém globálního pozorování oceánů) poskytuje prostřednictvím soustavy bójí informace o nepatrném zvýšení teploty vody v určité oblasti, což může výrazně ovlivnit počasí i na vzdálených místech. *

Patriarcha Job dostal otázku: „Kdo může porozumět vrstvám oblaků, třeskotu z [Boží] chýše?“ (Job 36:29) Člověk dosud ví relativně málo o tom, jak se naše počasí utváří. Novodobé předpovídání počasí je však natolik přesné, že jej můžeme brát vážně. Jinými slovy, až vám příště meteorolog řekne, že pravděpodobně bude pršet, raději si ten deštník vezměte.

[Poznámka pod čarou]

[Obrázky na straně 13]

Leverrier

Jeden z prvních skleněných teploměrů

Torricelli

Lavoisier ve své laboratoři

[Podpisky]

Obrázek Leverriera, Lavoisiera a Torricelliho: Brown Brothers

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

[Obrázky na straně 15]

Družice, meteorologické balony a počítače patří k nástrojům meteorologů

[Podpisky]

Strana 2 a 15: Družice: NOAA/Department of Commerce; hurikán: Foto NASA

Velitel John Bortniak, NOAA Corps