Új Szó, 2003. május (56. évfolyam, 100-124. szám)
2003-05-12 / 107. szám, hétfő
6 Mindentudás egyeteme ÚJ SZÓ 2003. MÁJUS 12. Az előrejelzések minősége jelentősen javult az utóbbi évtizedekben. Az időjárási folyamatok ismereté gazdasági tényező, tehát pénz is A meteorológia múltja, jelene és jövője Az időjárás előrejelzése csak az elmúlt 150 évben vált igazi tudománnyá. Fejlődése összekapcsolódott a mérés- technika, a távközlés, a táv- érzékelés, az űrkutatás és a számítástechnika eredményeivel. Gyakorlati hasznát például eszközök, berendezések, technológiák védelmében, az időjárás okozta károk, akadályok és balesetek megelőzésében, az orvosmeteorológiai egészségvédelemben, a mezőgazdasági munkák és a szabadidős szolgáltatások szervezésében érzékelhetjük nap mint nap. VISSY KÁROLY ELŐADÁSA Az emberiség régi vágya az időjárás folyamatainak megismerése, hiszen mindennapjai, munkája, szórakozása, vagyoni biztonsága, sőt akár az élete is szorosan függ az időjárástól. A bennünket körülvevő légkör fizikai paramétereit azonban (légnyomás, hőmérséklet, nedvesség) csak az elmúlt évezred közepe táján határozta meg a tudomány. Ezt követte e légköri jellemzők mérésére szolgáló első eszközök, műszerek kifejlesztése (hőmérő, barométer, napfénytartam mérő). Az újkori meteorológia kezdetének 1780-at tekinthetjük. Ekkor kezdődött el a Mannheimi Társaság (Societas Meteorologica Palatina) szervezésében, az ebben az időben főként Európában és Észak-Ameri- ka keleti partjain már rendszeresen működő, körülbelül 40-45 meteorológiai állomás adatainak ösz- szegyűjtése és tudományos értékelése. A tudósok a mért és összegyűjtött adatokat térképekre rajzolták, elemezték. Rájöttek, hogy ha az állomások műszereivel megmért légköri paraméterek egyenlő értékeit vonalakkal összekötik, érdekes összefüggések tárulnak fel előttük. A fejlődés a XIX. század közepén gyorsult fel, és ebben jelentős szerepet játszottak olyan igények, amelyek a hadviselés, a katonai célok érdekében fogalmazódtak meg. A krimi háború során, 1854. november 14-ére virradó éjszaka a Krím-félsziget mellett, a Balakla- vai-öbölben, néhány óra alatt .súlyos károkat szenvedett az egyesült angol-francia-török hadiflotta. Elsüllyedt vagy megrongálódott több mint 30 hadihajó, elpusztult több száz tengerész. A csapást nem a cári hadiflotta mérte az angol-francia hajóhadra, hanem egy hirtelen érkezett, pusztító vihar. A nagy emberáldozattal és anyagi veszteséggel járó katasztrófát követően bízta meg a francia kormány Le Verrier csillagászt azzal a feladattal, hogy vizsgálja meg, vajon az említett, már működő meteorológiai állomások adatainak előzetes ismeretében következtetni lehetett volqa-e a vihar közeledtére? A vizsgálat eredménye a várakozáson felül pozitív lett. A katasztrófát megelőző napok megfigyelési adatainak elemzésével felismerhető és a Földközi-tenger közepétől nyomon követhető volt az a ciklon, amelyhez a szóban forgó vihar kapcsolódott. Ez a felismerés teremtette meg a meteorológián belül az új szakmai ág, az időjáráselőrejelzés tudományának alapjait. Innen már csak egy lépés volt, hogy a térképek sorozatából megismert folyamatot, azaz az időjárás közelmúltját az ezzel foglalkozó szakember gondolatban tovább vigye, vagyis a már bekövetkezett időjárási helyzeteket extrapolálja és ebből - fizikai okoskodásokkal kiegészítve - következtetéseket vonjon le a jövőre nézve. Ezzel a meteorológia elérkezett az időjárás-előrejelzés első használható módszeréhez, amit később „szakértői módszer”-nek neveztek el. ZAVARTALAN, GLOBÁLIS ADATCSERE ÉS EGYÜTTMŰKÖDÉS Le Verrier vizsgálatainak jelentőségét a tengeri viharok előrejelzésében elsőként a tengeri hatalmak kormányai ismerték fel, és ez a felismerés sorra nyitotta meg a pénzügyminiszterek pénztárcáit. A XIX. század utolsó három évtizedében aztán egymás után rendezték meg a szakmai munka összehangolását célzó nemzetközi értekezleteket, a szakmai eredmények cseréjét szolgáló tudományos konferenciákat. Nemzetközi egyezmények születtek a megfigyelések szabványosítására, az időjárási táviratok kódolására, a nemzetközi adatcsere rendjére vonatkozóan. A nemzetközi együttműködés világméretekben szervezetté válásának fontos állomása volt a Nemzetközi Meteorológiai Szervezet (International Meteorological Organization, IMO) 1905-ös megalakulása. 1950-ben azután az ENSZ szakosított szervezeteként megalakult a Meteorológiai Világszervezet (World Meteorological Organization, WMO), amely megteremtette az egységesen működő, világméretű időjárásmegfigyelő hálózatot (World Weather Watch, WWW) és a nemzetközi meteorológiai adatcserét még a hidegháború legkeményebb éveiben is zavartalanul bonyolító világméretű meteorológiai távközlési rendszert (Global Telecommunication System, GTS). A TECHNIKAI KÉSZLET FEJLŐDÉSE FÖLDÖN-ÉGEN Szintén a nagyhatású Le Verrier ötlete volt a megfigyelési adatok gyors célba juttatása érdekében felhasználni az ebben az időben rohamosan terjedő szikratávírót. A célpontok, ahová az adatoknak a távíró segítségével időben meg kellett érkezniük, az egymás után megalakuló meteorológiai intézetek voltak. így már a kezdet kezdetén megszervezték a rendszeres, az első perctől kezdve nemzetközinek is számító, kezdetben tisztán a kölcsönösségen alapuló meteorológiai adat- és információ-cserét. A megfigyelés helyét, időpontját, a mért adatokat és a megfigyelt jelenségeket rendezett, logikusan felépített számokkal helyettesítették, a számokat ötszámjegyű csoportokba rendezték és ezeket a „számkódok”-at cserélték ki a távíró segítségével. A számkódokat eleinte (XIX. század közepe) csak a földfelszíni megfigyelések számára dolgozták ki, de a későbbi évtizedekben számos meteorológiai információ számára is kifejlesztették. A módszer előnye, hogy a közlendőket rendkívül könnyen és bármely nyelven egyértelműen érthetővé és kezelhetővé tette, s ez a rendszer, apró módosításokkal az első perctől kezdve input adatforrásként szolgálhatott, a XX. század közepén a meteorológiába berobbanó számítástechnika számára. A repülés elterjedése a XX. század elején szintén mérföldkőnek számít a meteorológia fejlődésében. A meteorológusok számára a repüléssel ugyanis nem csak szolgáltatásaiknak egy új hasznosítási területe jelent meg, hanem a légkör megismerésének egy merőben új lehetősége is. Az 50-es évek során intenzív fejlődés indult meg az előrejelzések területén. Magaslégköri mérések kísérleti jelleggel (sárkányokkal, ballonokkal, repülőgépekkel magasba juttatott műszerekkel) már korábban is voltak, de ekkor rendszeressé váltak a hatalmas ballonok segítségével 20-30 km magasba emelt és rádióval ösz- szekötött meteorológiai műszerekkel történő rádió-szondázások. A légkör a meteorológusok számára most már nem csak a kísérleti munkában, hanem a napi operatív gyakorlatban is két dimenzióról három dimenziósra bővült. AZ „ELŐREJELZŐ ÜZEM" ÁLMÁTÓL A SZÁMÍTÓGÉP VALÓSÁGÁIG Lewis Fry Richardson, angol kutató egy bonyolult egyenletrendszer megoldásával már az 1910-es években megpróbált egy 24 órás előrejelzést készíteni Európa térségére, kísérlete azonban a heroikus erőfeszítések ellenére - több tízezer szorzást és összeadást kellett manuálisan elvégeznie - kudarcot vallott. Ennek legfőbb oka az volt, hogy a számításokhoz használt kiindulási feltételek nem álltak összhangban a légkörben uralkodó egyensúlyi viszonyokkal. A kudarc másik okát a nem megfelelő számítási eljárások használata jelentette: ezen eljárások ekkor még nem ismert sajátosságai miatt, még az elemi számítások tökéletes elvégzése is irreális eredményre vezetett volna. Richardson a modellezés területén összegyűjtött tapasztalatait csak, hosszú unszolást követően, 1922-ben adta ki könyv formájában. Olyannyira meg volt győződve arról, hogy csak mérési hiba okozhatta a kudarcot, hogy kidolgozta egy „időjárás előrejelző nagyüzem” tervét, ahol 64 ezer segéderő ügyködött volna egy sportstadion-szerűen kiképzett épület lelátóján (számításai szerint ugyanis ennyi ember közreműködése kellett volna a számításokhoz, hogy azok gyorsabbak legyenek az időjárás folyamatánál). A munkát koordináló főmeteorológus a „stadion” középpontjában helyezkedett volna el, utasításait küldöncök hordták volna a résztvevők között, s egyben összegyűjtötték volna a részszámításokat is. Tervezett egy kísérletezésre alkalmas üzemcsarnokot is és az egész hatalmas létesítményt tavacskák, parkok, sportpályák övezték volna, hogy az előrejelzés fontos műveletét végzők időnként felüdülhessenek. Végül a világ egyik első, az Egyesült Államokban kifejlesztett elektromos számítógépe, az ENIAC (17 ezer elektroncső, 2,5 m magas, 40 m hosszú szerelvényfal, 30 tonna súly) teremtette meg az eszközt ahhoz, hogy az addig hónapokat igénylő számításokat napok, esetVISSY KAROLY meteorológus 1935-ben született Miskolcon. Az ELTE-n szerzett meteorológus diplomát 1957-ben, azóta megszakítás nélkül az Országos Meteorológiai Szolgálat munkatársa. 1993-ig a Központi Előrejelző Intézet igazgatója volt, jelenleg az elnök szakmai főtanácsadója. Főbb működési területei: az időjárás-előrejelzése és módszereinek fejlesztése, a közforgalmon kívüli polgári repülés meteorológiai kiszolgálásának megszervezése, a meteorológiai szolgáltatások gazdasági hasznosítása és a magyar média-meteorológia megalapozása. 1968-tól a Magyar Rádió, 1972-től a Magyar Televízió külső munkatársa. 1971-72-ben a 17. Szovjet Antarktisz Expedíció tagja. 1973 és 1999 között a Meteorológiai Világszervezet Repülésmeteorológiai, illetve Alaprendszerek Bizottságában Magyarország hivatalos képviselője. leg órák alatt el lehessen végezni. Neumann János - a magyar származású és minden idők legfiatalabb professzora az Egyesült Államokban -javasolta, hogy az addig kizárólag katonai célokat szolgáló ENIAC-ot meteorológiai célokra is hasznosítsák. Vezetésével 1946 augusztusától 20 meteorológus dolgozott a légköri-modell fejlesztéseken, s végül 1950 márciusában gépidőt is kaptak. Modelljük segítségével az 5500 m magasban elhelyezkedő légréteg áramlás viszonyait igyekeztek 24 órával előre jelezni. A számításokat az USA-t lefedő 235 rácspontra végezték el, az adatokat és a programkódot 1 millió lyukkártyán tárolták. A kísérlet az üzemzavarok, a gyakori leállások miatt öt hétig tartott, de a tiszta számítási idő épp 24 óra lett. E sikeres kísérlet jelezte, hogy a választott út járható, s a tudósok rájöttek, hogy a számszerű előrejelzést a rácshálózat sűrítésével lehet pontosítani. AZ ÉRZÉKELŐ ÉS ELEMZŐ HÁLÓZAT - NAPJAINKBAN A számszerű időjárás-előrejelzés alapja és kiinduló pontja ugyanis az időjárás „pillanatnyi” állapota a számítás kezdetének időpontjában. Ez a gyakorlatban a modell prognosztikai változóinak a modell háromdimenziós rácsán történő előállítását tételezi fel. A már említett globális időjárás megfigyelő rendszer keretein belül a földkerekségen kb. 5000 földvagy tengerfelszíni állomáson, bójákon, emberek vagy automaták mérik óránként vagy folyamatosan a légnyomást, a levegő hőmérsékletét és nedvességtartalmát, a szél irányát és sebességét és kb. 1000 helyen, naponta kétszer, a ballonok segítségével 20- 30 km magasba emelkedő rádiószonda méri ugyanezeket a paramétereket a légkör magasabb rétegeiben. Ez az adathalmaz egészül ki a meteorológiai mesterséges holdak világűrből szondázott és a közforgalmi repülőgépek és a kereskedelmi hajók fedélzetén automaták vagy emberek által végzett meteorológiai megfigyelések és mérések, valamint az időjárási radarok adataival. Ez a több Gigabyte-nyi információ a WMO globális távközlési rendszerén, a GTS-en keresztül jut el a számítógépes időjárás-előrejelző központokba. Az adatok feldolgozása nagy számítástechnikai feladat, amely különlegesen nagy teljesítményű és gyors számítógépet feltételez. Egy globális - teljes földgömbre vonatkoztatott - modell esetében, egy 48 órás előrejelzésnél, ahol 50 km-es rácspont távolsággal, 30 egymás fölött elhelyezkedő magassági szinttel és 5 meteorológiai elem előrejelzésével dolgoznak, 40 millió rácsponton kell elvégezni a számítást, és ha mindezt 15 perces időlépcsővel alkalmazzák, akkor a 40 milliót még meg kell szorozni 192-vel, a rácsponti számítások száma tehát 7680 millió. A globális modellek megfelelő pontossággal írják le egy-egy nagyobb régió nagyléptékű időjárási folyamatait, kevésbé pontosan jellemzik azonban kisebb térségek (pl. a Kárpát-medence) egyes vidékeinek időjárását. Ennek oka az üyen modellek korlátozott térbeli és időbeli felbontása, amely a jelenlegi számítási kapacitás mellett nem növelhető jelentősen. A gyorsan fejlődő és a domborzat által nagymértékben befolyásolt lokális időjárási jelenségek előrejelzéséhez ezért olyan modelleket használnak, amelyek jelentősen jobb (kb. 5-25 km) felbontásúak ugyan, mint a globális modellek, viszont nem az egész Földre, hanem csak egy kisebb földrajzi térségre (pl. Közép-Európára) szolgáltatnak előrejelzést. Az adattömeg utófeldolgozása során kell az előrejelzéseket a modell számítási rácsáról az igényelt földrajzi pontokra interpolálni, és kiszámítani olyan alapvető időjárási jellemzőket, mint például a csapadék halmazállapota és intenzitása, a köd, a napi maximum és minimum hőmérséklet. A meteorológus előtt térképeken követhető formában jelenik meg a fontos paraméterek jövőbeni földrajzi eloszlása, változása. Ha ezeket kiegészíti légkörfizikai, klimatológiai ismereteivel, tapasztalataival, már megfogalmazhatja egy meghatározott térség várható időjárását: a prognózist. ELŐREJELZÉS A METEOROLÓGIA JÖVŐJÉRŐL Az időjárás-előrejelzések sikere - kiváltképp középtávon - az elmúlt évtizedben vitathatatlan, és a továbbfejlődésben egyre jelentősebb szerep jut a megfigyelő rendszer mobilizálásából származó lehetőségeknek. A jövőben a hagyományos, eddig meglehetősen merev világméretű megfigyelő rendszert kiegészíti egy rugalmas, mobil, a Föld bármely „érzékenységi területén” bevethető megfigyelő rendszer, amely tökéletesíti az előrejelző modellek kiinduló feltételeit és ezen keresztül az időjárás előrejelzéseket. A számszerű időjárás-előrejelzések fejlődése 35 éven keresztül csaknem töretlen volt, az elmúlt 10 során azonban lelassult. Az előrejelezhetőség időtartamában bekövetkezett nagy ugrások lehetőségei nagyrészt kimerültek, a fejlődést a jövőben a kisebb régiók minél részletesebb előrejelzései területén remélhetjük. Készítette az M&H Communications szabad felhasználásra, a szerzői jogok korlátozása nélkül. , A meteorológiai megfigyelő rendszer EGYETEMEZ poláris műhold geostacionárius műhold mérés \ ** £• műholdvevő K ! I rád ósíondás «állomás időjárási radar merohajo felszíni mérőállomás meteorológiai szolgálat
