Umetnost in znanost napovedovanja vremena

OD PISCA ZA PREBUDITE SE! IZ BRITANIJE

PETNAJSTEGA OKTOBRA 1987 JE NEKA ŽENSKA POKLICALA NA TELEVIZIJSKO POSTAJO V BRITANIJI IN POVEDALA, KAKO JE SLIŠALA, DA SE PRIBLIŽUJE NEURJE. VREMENSKI NAPOVEDOVALEC JE POMIRJUJOČE DEJAL SVOJEMU OBČINSTVU: »NE SKRBITE. NI GA.« TODA TE NOČI JE JUŽNO ANGLIJO PRIZADELO NEURJE, KI JE UNIČILO 15 MILIJONOV DREVES, UMRLO JE 19 LJUDI IN NASTALA JE ŠKODA ZA VEČ KOT 1,4 MILIJARDE AMERIŠKIH DOLARJEV.

MILIJONI vsako jutro vključimo radio in televizijo, da bi slišali vremensko napoved. Ali oblačno nebo pomeni dež? Ali bo jutranje sonce trajalo? Ali bo dvigovanje temperature prineslo odjugo, ki bo stopila sneg in led? Ko ljudje slišimo napoved, se odločimo, kako se bomo oblekli in ali bomo vzeli s seboj dežnik ali ne.

Tu in tam pa so vremenske napovedi očitno napačne. Da, čeprav se je točnost napovedi v zadnjih letih izredno izboljšala, je napovedovanje vremena zelo zanimiva mešanica umetnosti in znanosti, ki še zdaleč ni popolnoma zanesljiva. Kaj vse je zajeto v napovedovanje vremena in kako verodostojne so vremenske napovedi? V odgovor najprej preiščimo razvoj napovedovanja vremena.

Vremenske meritve

V biblijskih časih je napovedovanje vremena temeljilo predvsem na opazovanju s prostim očesom. (Matevž 16:2, 3) Danes imajo vremenoslovci na voljo vrsto zapletenih naprav. Najosnovnejše med njimi merijo zračni tlak, temperaturo, vlago in veter.

Leta 1643 je italijanski fizik Evangelista Torricelli izumil barometer – preprosto pripravo, ki meri zračni tlak. Kmalu so opazili, da se s spreminjanjem vremena zračni tlak dviga in pada. Padec tlaka je pogosto znamenje nevihte. Higrometer, ki meri zračno vlago, so razvili leta 1664. In leta 1714 je nemški fizik Daniel Fahrenheit izdelal živosrebrni termometer. Zdaj je bilo mogoče točno izmeriti temperaturo.

Približno leta 1765 je francoski znanstvenik Antoine-Laurent Lavoisier predlagal, da bi se dnevno merilo zračni tlak, vlago ter hitrost in smer vetra. »Z vsemi temi podatki,« je pojasnil, »je skoraj vedno mogoče razumno točno predvideti vreme za dan oziroma dva dni vnaprej.« Na žalost se je takšno delo izkazalo vse prej kot preprosto.

Spremljanje vremena

Leta 1854 so se v silovitem neurju pri krimskem pristanišču v Balaklavi potopile francoska vojaška ladja in 38 trgovskih ladij. Francoske oblasti so prosile Urbaina-Jeana-Josepha Leverriera, direktorja pariškega observatorija, naj zadevo razišče. Preveril je meteorološke zapise in odkril, da se je neurje  razvilo dva dni pred katastrofo in da je šlo čez Evropo od severozahoda proti jugovzhodu. Če bi deloval sistem spremljanja gibanja neurij, bi lahko vnaprej opozorili ladje. Tako so v Franciji ustanovili državno službo za opozarjanje pred neurji. Rodila se je sodobna meteorologija oziroma vremenoslovje.

Toda znanstveniki so potrebovali hitro dostopne vremenske podatke iz drugih krajev. In ni minilo veliko časa, odkar je Samuel Morse izumil električni telegraf, ki je bil ravno pravšnji za to. Tako je leta 1863 pariški observatorij lahko začel objavljati prve vremenske karte sodobnega formata. Leta 1872 je to delala tudi že Britanska meteorološka služba.

Več podatkov ko so vremenoslovci dobili, bolj so se zavedali velike zapletenosti vremena. Razvili so nove grafične naprave, tako da so bili lahko na vremenskih kartah dodatni podatki. Izobare so na primer narisane črte, ki povezujejo točke z enakim barometrskim tlakom. Izoterme povezujejo kraje z enako temperaturo. Na vremenskih kartah so tudi simboli, ki kažejo smeri in moč vetra, ter črte, ki slikajo stičišča toplih in hladnih zračnih mas.

Izdelali so tudi zelo razvito opremo. Dandanes na stotine vremenskih postaj po svetu spušča balone z radiosondami (napravami, ki merijo zračne razmere in nato vračajo podatke po radiu). Uporabljajo tudi radar. Ko se radijski valovi odbijajo od dežnih kapelj in ledenih delcev v oblakih, lahko vremenoslovci spremljajo gibanje neurij.

Do velikega napredka v natančnem opazovanju vremena je prišlo leta 1960, ko so proti nebu izstrelili Tiros 1, prvi svetovni vremenski satelit, opremljen s televizijsko kamero. Zdaj vremenski sateliti obkrožajo Zemljo od pola do pola, medtem ko imajo geostacionarni sateliti stalno lego nad Zemljinim površjem in s svojega mesta nenehno nadzirajo le del sveta. Obe vrsti satelitov oddajajo na Zemljo od zgoraj vidne vremenske slike.

Napovedovanje vremena

Eno je vedeti, kakšno natanko je vreme trenutno, nekaj povsem drugega pa je napovedati, kakšno bo čez eno uro, en dan ali en teden. Kmalu po prvi svetovni vojni je bil britanski vremenoslovec Lewis Richardson prepričan, da lahko z matematiko napove vreme, ker v ozračju veljajo fizikalni zakoni. Toda formule so bile  tako zapletene in računanje s številkami tako zamudno, da so vremenske fronte že prešle, preden so napovedovalci lahko končali svoje računanje. Poleg tega je Richardson uporabljal vremensko odčitavanje, ki so ga opravljali v šesturnih razmikih. »Za samo delno uspešno napoved je treba opravljati meritve v razmikih najmanj trideset minut,« opaža francoski vremenoslovec René Chaboud.

Z nastopom računalnikov pa je bilo dolgo izračunavanje mogoče pospešiti. Vremenoslovci so uporabljali Richardsonovo računanje in razvili zapleten številčni model – serijo matematičnih enačb, v katerih so vsi znani fizikalni zakoni, ki vplivajo na vreme.

Vremenoslovci so, da bi uporabili te enačbe, razdelili zemljino površje na mrežo. Sedanji globalni model, ki ga uporabljajo v Britanski meteorološki službi, povezuje v mrežo točke, ki so med seboj oddaljene kakih 80 kilometrov. Ozračje nad vsakim kvadratom se imenuje zračna kocka. Opažanja vetra v ozračju, zračnega tlaka, temperature in vlažnosti se zapišejo na 20 različnih višinskih ravneh. Računalnik analizira podatke, ki jih dobi iz opazovalnih postaj po svetu (teh je več kot 3500), in nato naredi globalno napoved vremena za naslednjih 15 minut. Ko je ta narejena, se hitro začne delati napoved za naslednjih 15 minut. Ta postopek se vedno znova ponovi in računalnik lahko v samo 15 minutah naredi šestdnevno napoved vremena za ves svet.

Britanska meteorološka služba za bolj podrobno in točno lokalno napovedovanje uporablja Omejeni zračni model, ki pokriva Severni Atlantik in evropska področja. V tem modelu je mreža točk, ki so postavljene v razmikih po 50 kilometrov. Imajo tudi model, ki pokriva le Britansko otočje in morje v okolici. V njem je 262.384 mrežnih točk, ki so druga od druge oddaljene 15 kilometrov, ima pa 31 navpičnih ravni!

Vloga napovedovalca

Vendar napovedovanje vremena ni samo stroga znanost. V The World Book Encyclopedii piše, da »formule, ki jih uporabljajo računalniki, le približno opišejo dejavnosti ozračja«. Poleg tega tudi točne napovedi za veliko področje morda ne vključujejo učinkov lokalnega površja na vreme. Zato je treba tudi malo umetnosti. Tukaj nastopi napovedovalec vremena. Po izkušnjah in presoji določi, kakšno vrednost dati podatkom, ki jih dobiva. Tako je lahko njegova napoved bolj točna.

Ko na primer Severno morje ohladi zrak, se ta giblje nad evropskim kopnim in pogosto nastane tanka plast oblakov. Ali so te plasti oblakov znanilec dežja v celinski Evropi naslednji dan ali pa jih bo Sončeva toplota preprosto razblinila, je odvisno od temperaturne razlike samo nekaj desetink stopinje. Podatki in poznavanje prejšnjih podobnih razmer napovedovalcu omogočajo, da posreduje zanesljiv nasvet. Ta mešanica umetnosti in znanosti je odločilna za točne napovedi.

Koliko so zanesljive?

Britanska meteorološka služba trenutno trdi, da so njene 24-urne napovedi 86-odstotno točne. Evropsko središče za povprečno oceno vremenske napovedi je doseglo 80-odstotno točnost petdnevnih ocen, kar je boljše od zanesljivosti dvodnevnih napovedi na začetku 1970-ih. Impresivno, a daleč od popolnosti. Zakaj napovedi niso bolj zanesljive?

Preprosto zato, ker so vremenski sistemi nadvse zapleteni. In ni mogoče izmeriti vsega potrebnega za popolnoma zanesljive napovedi. Na oceanih so obsežna področja brez vremenskih boj, ki bi preko satelita oddajale podatke v postaje na kopnem. Redko kje so vremenske opazovalnice postavljene  točno na mrežnih točkah vremenskega modela. Poleg tega znanstveniki še vedno ne razumejo vseh naravnih sil, ki vplivajo na naše vreme.

Toda vremensko napovedovanje se stalno izpopolnjuje. Pred nedavnim je bilo na primer napovedovanje vremena odvisno predvsem od opazovanja ozračja. Toda glede na to, da 71 odstotkov svetovnega površja prekriva ocean, se znanstveniki zdaj osredotočajo k temu, kako se energija kopiči in prenese iz oceana v zrak. Globalni oceanski opazovalni sistem po sistemu boj posreduje podatke o rahlem dvigu temperatur vode na določenem področju, kar lahko dramatično vpliva na vreme daleč stran. *

Očaku Jobu je bilo postavljeno vprašanje: »Ume li kdo razprostrtje oblakov, prasketanje šatora Njegovega [Božjega]?« (Job 36:29) Danes ve človek še vedno relativno malo o oblikovanju našega vremena. Kljub temu je sodobno vremensko napovedovanje dovolj točno, da ga upoštevamo. Z drugimi besedami, ko bo napovedovalec naslednjič dejal, da bo morda deževalo, boste verjetno želeli vzeti s seboj dežnik!

[Podčrtna opomba]

[Slike na strani 13]

Leverrier

Torricelli

Lavoisier v svojem laboratoriju

Eden prvih steklenih termometrov

[Vir slike]

Slike Leverriera, Lavoisiera in Torricellija: Brown Brothers

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

[Slike na strani 15]

Sateliti, vremenski baloni in računalniki so nekatere naprave vremenskih napovedovalcev

[Vir slike]

Strani 2 in 15: satelit: NOAA/Department of Commerce; orkan: NASA photo

Commander John Bortniak, NOAA Corps