Předpověď počasí aneb proč to častokrát nevyjde

Předpověď počasí aneb proč to častokrát nevyjde

Počasí, ač si to uvědomujeme nebo ne, velice silně ovlivňuje naši náladu. Kromě toho, že se nám nechce vstávat, když je venku sychravo, tak počasí také ovlivňuje naše zdraví, trávení volného času atd... Má zcela logicky vliv na vše, co vyroste na polích. Většina z nás proto velmi často vyhledává předpovědi počasí – zprávy, které by měly předpovědět počasí na zítřek i na měsíc. A jaká je úspěšnost předpovědí? Proč předpovědi počasí často nevychází? Pojďte se s námi na tuto problematiku podívat trochu hlouběji.

Informace o počasí můžeme vidět v televizi, na internetu nebo také slyšet v rádiu. Tyto informace používá mnoho specializovaných organizací (doprava, zemědělství, vojenství), ale samozřejmě zajímají i veřejnost. Pojďme si, ale nejdříve vysvětlit pár pojmů jako je meteorologie, počasí a klima, které je nutné znát, než se vrhneme k samotné předpovědi počasí.

Meteorologie je věda zabývající se atmosférou. Studuje její složení, stavbu, vlastnosti, jevy a děje v ní probíhající, například počasí. V současné době se většinou ztotožňuje s fyzikou atmosféry, v širším smyslu zahrnuje též klimatologii, biometeorologii a chemii atmosféry.

Počasí je stav atmosféry charakterizovaný souhrnem hodnot všech meteorologických prvků a atmosférickými jevy v určitém místě a čase.

Podnebí (klima) je dlouhodobý charakteristický režim počasí, podmíněný energetickou bilancí, cirkulací atmosféry, charakterem povrchu a lidskými zásahy. Tedy je to dlouhodobý průměrný stav atmosféry v určitém místě.

Stručná historie meteorologie

Lidstvo začalo projevovat zvýšený zájem o počasí a podnebí v době, kdy se na něm stávalo materiálně závislé, tj. již od počátků primitivního zemědělství. Tehdejší poznání se orientovalo spíše na dlouhodobé poměry v atmosféře ve vztahu k vegetaci (vhodný čas k výsevu, příchod záplav apod.). Počátky meteorologie jako takové sahají do 4. století př. n. l. V roce 330 př. n. l. totiž sepsal známý řecký filozof Aristotelés spis Meteorologica, ve kterém se věnoval povšechně všemu, co se kolem odehrávalo. Dlouhá staletí pak přešlapovala meteorologie na místě, bez nějakého viditelného pokroku. Zlom nastal v období renesance v Itálii, kde přišel na svět nejprve teploměr, z hlediska historie nedlouho po něm (1643) i tlakoměr.

Objevují se tak i první meteorologické observatoře s pravidelným pozorováním. Jejich počet začal významněji narůstat v 18. století. V roce 1775 pak začala pravidelná měření v pražském Klementinu. Až do roku 1783 byly sice v řadě mezery buď celých jednotlivých dní nebo pozorovacích termínů, ale od 1. ledna 1784 je řada z hlediska moderních kritérií souvislá a zcela bez mezer. Už v roce 1752 byly měřeny rovněž atmosférické srážky (déšť, sníh), avšak pravidelná a spolehlivá srážkoměrná měření v Klementinu počínají až 1. květnem 1804. Meteorologická pozorování pokračují v Klementinu dodnes, tedy více jak 250 let. Ačkoliv klementinská měření dříve byla a rovněž i dnes jsou ovlivněna řadou faktorů (např. kvůli umístění měřících přístrojů v rámci areálu Klementina nebo jeho poloze v samém středu města), představují pro moderní vědu značně ojedinělý a nesmírně cenný zdroj informací o stavu počasí a podnebí v novodobé historii.

Pokroky matematiky a teoretické fyziky od 20. let minulého století položily základy pro rychlý rozvoj dalšího z významných odvětví moderní meteorologie – dynamické meteorologie. Čas výrazného prosazení se dynamické meteorologie v každodenní meteorologické praxi nadešel v době, kdy světlo světa spatřily první počítací stroje – tam začaly i první konstrukce matematických modelů atmosférických procesů. Dnes jsou již výsledky rutinních výpočtů modelů (ať už globálních či na omezené oblasti) naprosto běžnou součástí podkladů pro předpovídání počasí.

Posledním zásadním zlomovým bodem v dějinách meteorologie je zavedení nových metod pozorování dějů v atmosféře – rozvoj distančních měření. Nejvýznamnějšími novinkami byly meteorologické radary, jejichž rozvoj významně ovlivnila a urychlila 2. světová válka, a meteorologické družic (meteorologie byla jednou z pionýrských vědních disciplín, které začaly kosmickou techniku využívat).

V současnosti je aktuální zejména problematika modelování atmosféry pro dlouhodobé a sezónní předpovědi, v oblasti předpovědí krátkodobých pak modelování jevů malého měřítka (tzv. mezosynoptického), předpovídání rizikových jevů apod.

Předpověď počasí

Předpověď počasí vyjadřuje budoucí stav počasí (povětrnostních podmínek). Je vypracována na základě aplikací meteorologických poznatků, jako jsou přízemní pozorování a měření na meteorologických stanicích, aerologická sondážní měření ve vyšších vrstvách atmosféry, družicová a radarová měření, výstupy z regionálních a globálních numerických předpovědních modelů, koncepčních modelů, statistických údajů apod. S pomocí moderních telekomunikačních technologií, které umožňují rychlý přenos dat, výpočetní techniky a na základě naměřených dat, spočtených předpovědních výstupů, vlastní zkušenosti meteorologa, příp. i jeho intuice, meteorolog - synoptik vytváří představu o budoucím vývoji počasí.

Klasifikace předpovědí:

Dělení podle doby platnosti

1. Předpovědi velmi krátkodobé jsou předpovědi na dobu kratší než 1 den, součástí je nowcasting – předpověď na několik nejbližších hodin aktualizovaná podle vývoje počasí.
2. Krátkodobé předpovědijsou předpovědi s dobou platnosti 1-3 dny.
3. Střednědobé předpovědijsou předpovědi na 4-10 dnů.
4. Dlouhodobé předpovědijsou předpovědi na období delší než 10 dnů. Tyto předpovědi jsou založeny na studiu cirkulačních procesů na celé zeměkouli, vztazích mezi oceánem a atmosférou atd.

Dělení podle metody zpracování

1. Numerické předpovědiprostorového rozložení meteorologických prvků jsou výsledkem výpočtů výkonných počítačů. V současné době se běžně provádějí početní předpovědi všech meteorologických prvků v různých hladinách (výškách nad povrchem). Základem těchto výpočtů je pravidelná síť bodů pokrývající sledovanou oblast zemského povrchu. Vypočtené prostorové rozložení meteorologických prvků slouží jako jeden z podkladů pro synoptickou předpověď počasí.
2. Synoptické předpovědijsou sestaveny pomocí porovnávání za sebou jdoucích analyzovaných meteorologických map a jednotlivých výstupů meteorologických modelů. Meteorolog ve službě pak na základě podkladových dat, svých zkušeností a s přihlédnutím k místnímu charakteru počasí usuzuje na budoucí vývoj počasí.
3. Statistické předpovědimeteorologických prvků a jejich prostorového rozložení bývají vypracovávány metodami matematické statistiky a teorie pravděpodobnosti. Mohou být součástí předpovědí synoptických i numerických.

Dělení podle účelu použití

1. Všeobecné předpovědi počasíjsou určeny pro nejširší veřejnost. Bývají rozšiřovány hromadnými sdělovacími prostředky. Standardně obsahují předpověď stavu počasí, minimálních a maximálních teplot vzduchu a případně směru a rychlosti větru.
2. Speciální předpovědijsou sestavovány podle potřeb konkrétních uživatelů z jednotlivých oborů lidské činnosti. Soustřeďují se na předpověď těch meteorologických prvků a dějů, které jsou v daném oboru zvláště důležité. Např. v leteckých předpovědích jsou to vodorovná viditelnost, výška spodní základny oblaků a vítr.
3. Výstrahyposkytují meteorologické informace o možném výskytu nebo dalším trvání nebezpečných povětrnostních jevů během několika nejbližších hodin v určité oblasti.

Meteorologické modely

Meteorologické modely počítají z počátečního stavu atmosféry v daném čase předpovědní hodnoty jednotlivých prvků, které v souhrnu popisují předpovídaný budoucí stav atmosféry. Všechny numerické modely jsou dnes založeny na složitých matematických rovnicích, liší se ale postupy jejich výpočtů. Např. některé modely ve svých výpočtech více zohledňují tvar zemského povrchu (orografii), radiaci, turbulenci nebo proudění tepla (konvekci). Rozlišujeme numerické modely globální a lokální.

Globální předpovědní modely simulují chování atmosféry na celé Zemi. Tyto programy musejí vypočítat předpověď pro celou planetu velmi rychle za několik hodin, aby byly výsledky k dispozici v dostatečném předstihu a daly se v praxi vůbec použít. To je extrémně náročné. Proto se pro tyto modely používají jedny z nejvýkonnějších počítačů na světě. Ani to ale nestačí, a tak se musí zjednodušovat. Model atmosféry se převede do “sítě”, kde jedno pole představuje 20 x 20-50 x 50 km. Zjednodušují se i samotné rovnice pro výpočet. Globální modely také rozdělují výšku do několika hladin, aby byly schopné zaznamenat, co se v různých úrovních na povrchem děje. Globální modely většinou poskytují předpověď na 10 až 20 dní dopředu. Vypočítají několik desítek možných variant (tzv. ansámbly), jak se může počasí vyvíjet.

S globálními modely pracují velké meteorologické služby. Nejznámější jsou např. americký model GFS, model ECMWF Evropského centra ve Velké Británii nebo ARPAGE ve Francii.

Nevýhodou globálních modelů je, že nemají dostatečné rozlišení, a tak “nevidí” např. pohoří, která ve skutečnosti proudění vzduchu, teplotu i tvorbu srážek ovlivňují. Třeba pohoří velikosti Ještědu či českého Středohoří globální model vůbec nezaznamená. U ještě nižšího rozlišení (cca 100 km) pak model nebere v potaz ani hory o velikosti Krkonoš.

Lokální modely nepočítají předpověď pro celou Zemi, ale jen pro omezené území. Lokální modely vycházejí z výsledků globálního modelu a tyto výsledky pro malé území zpřesňují. Protože lokální modely pracují jen s malým územím, jsou schopné pracovat v mnohem větším rozlišení (i pod 2 km) a lépe tak postihnou skutečný tvar krajiny, a tedy i stav a vývoj počasí.

Další výhodou lokálních modelů je možnost častějšího generování výsledků, tedy předpovědí. Například po 15 nebo 30 minutách. Záleží ale opět na rozlišení – čím větší rozlišení, tím přesnější výsledek, ale také náročnější, a hlavně delší výpočet. Na pomalejších počítačích se tedy snadno může stát, že výpočet předpovědi počasí trvá déle, než je vlastní délka předpovědi – jak mělo být zítra bychom se pak dozvěděli až pozítří.

Asi to bude překvapivé, ale i takové výpočty se v meteorologii používají. Často se např. nechávají vypočítat předpovědi několik let starých situací a výsledky se pak srovnají s reálně naměřenými hodnotami. A podle toho se potom model ladí a vylepšuje.

V České republice existují dva hlavní modely:

• ALADIN používaný ČHMÚ
• MEDARD používaný Akademií věd ČR

Úspěšnost předpovědi počasí

Ta nebude asi nikdy 100 %, dokud nebudeme umět poručit dešti a větru. Úspěšnost předpovědi počasí s přibývajícím časem, na který je předpověď počítána, úměrně klesá. Předpověď počasí na 1. den má úspěšnost zpravidla nad 95 %, úspěšnost na 3. den má úspěšnost nad 90 %.

Dalším ukazatelem úspěšnosti předpovědi je interpretace medii, dobrý příklad toho, jak je medii často špatně interpretováno se můžete dozvědět zde: https://www.bourky.cz/predpoved-pocasi-jak-vznika-a-proc-prevazuje-dojem-ze-stale-nevychazi/,

Předpověď počasí opravdu nemůže dělat každý, kdo se podívá z okna, ač si to mnoho z nás myslí. O tom, jak se dělá počasí a že to není lehká disciplína si můžete přečíst rozhovorech s meteorologem Martinem Novákem z pobočky Českého hydrometeorologického ústavu v Ústí nad Labem – Kočkově. https://www.irozhovory.cz/portfolio-items/martin-novak/, https://ustecky.denik.cz/zpravy_region/meteorolog-martin-novak-pocasi-predpovidame-i-pro-silnicare-filmare-a-kanoisty-20190426.html

Ing. Hana Matějková
Ekologické centrum Most pro Krušnohoří
Výzkumný ústav pro hnědé uhlí a.s., Most 

Foto: pixabay.com

Zdroje:

https://www.chmi.cz/historicka-data/pocasi/praha-klementinum
https://www.chmi.cz/informace-pro-vas/prezentace-a-vyuka/cinnosti-CHMU
https://www.meteocentrum.cz/encyklopedie/klasifikace-predpovedi-pocasi
https://www.meteopress.cz/jak-pocitame-pocasi/
https://www.pocasimeteoaktuality.cz/numericke-modely-cil-a-uspesnost-jejich-prace/
https://www.bourky.cz/predpoved-pocasi-jak-vznika-a-proc-prevazuje-dojem-ze-stale-nevychazi/
https://www.researchgate.net/profile/Martin-Novak-21/publication/40332494_Meteorologie_a_ochrana_prostredi_uvod_do_meteorologie_a_klimatologie/links/56600e7f08ae1ef92985710e/Meteorologie-a-ochrana-prostredi-uvod-do-meteorologie-a-klimatologie.pdf