MeteoSarok

Némi olvasnivaló:

Ember és technika az időjárás előrejelzéséért

Az időjárási előrejelzések készítését, amelyek minden fázisa elejétől fogva szorosan összefügg az ember tudományos képességeivel és a technika által nyújtott lehetőségekkel, négy fő feladatcsoportra lehet bontani:

1. a mért adatok gyűjtése, minőségi ellenőrzése, javítása, tárolása;
2. az adatok analízise, integrálása, időjárási modellek készítése és futtatása, az előrejelzések készítéséhez szükséges, a légkör jelen és jövőbeni állapotát bemutató produktumok előállítása
3. az adatok és produktumok megjelenítése úgy, hogy azok az előrejelzô szakember számára is hozzáférhetőek legyenek, általános időjárási előrejelzések megfogalmazása;
4. az általános előrejelzésekre épülő speciális előrejelzések készítése a legkülönbözôbb felhasználási területek igényeinek kielégítése céljából.

Ezen feladatcsoportok áttekintése után nyilvánvaló lesz, hogy az időjárás tudományos alapokon történő előrejelzésekor mennyire összefonódik az emberi tevékenység és a technika. Talán érthetővé válik az is, hogy miért kell a tudományos és technikai fejlődés mindenkori legmagasabb szintjén dolgozni ahhoz, hogy az előrejelzések minél jobban beváljanak és akár csak kismértékben is javítani tudjuk azokat.

Az időjárás és annak változásai szinte minden emberi tevékenységre hatással vannak, néha igen nagy mértékben befolyásolják életünket – sajnos anyagi károkat és néha vétlen emberek halálát is okozhatják. Gondoljunk csak az árvizet okozó heves esőzésekre, a nálunk szerencsére csak ritkán elôforduló tornádókra vagy az elő sem forduló hurrikánokra, de veszélyt jelentenek például a Balaton felett kialakult heves széllökésekkel járó zivatarok is. Nem kell azonban ilyen. messzire mennünk, a kevésbé drasztikus változások is meghatározóak lehetnek számunkra. Nem mindegy például, milyen idő várható a hétvégére, hogy vigyünk-e esernyőt munkába menet, vagy alkalmas lesz-e az idô szabadtéri munkára, programokra.

Az időjárás jövőbeli meghatározása, elôrejelzése valószínûleg már régen is fontos tényezô volt (l. Koppány: Időjárás és történelem).
Erről tanúskodnak a széles körben elterjedt, esetenként helyes, máskor helytelen népi megfigyelések, amelyek főként észleléseken, hosszú évek tapasztalatain alapulnak (l. Kis-Kovács: "Mezei" meteorológusok).

Az időjárás jövőbeli ismeretére vonatkozó igény azonban önmagában még elég sokáig kevésnek bizonyult. Szükség volt a meteorológiai elemek (hőmérséklet, légnyomás, légnedvesség, csapadék, szél iránya és sebessége, napfénytartam stb.) mérésére, amely csak a 17-18. század óta történik. Így már ismertté vált, hogy "Milyen idő van most?"

A tudományos alapokon történő előrejelzés azonban csak akkor indulhatott meg, amikor az ember képessé vált a már meglévő mérések eredményeit elemezni, analizálni is, vagyis megmondani: "Miért van most ilyen idő?" Ez az 1860-as évekre tehető (Bodolainé, 1996). A mérések analízise útján írható le ugyanis a légkör aktuális helyzete (mint kiinduló állapot) az időjárási folyamatok előrejelzéséhez, amely már választ fog adni a legfontosabb kérdésre: "Milyen idô lesz?"
Ezen az úton is csak nagyon rövid távra szóló előrejelzéseket készítettek. Később aztán, az adatok mennyiségének és választékának bővülésével, különösen az elmúlt évtizedek folyamán, lehetőség nyílt a légkör állapotának egyre pontosabb leírására és ezzel a hosszabb távra szóló előrejelzések készítésére.


Az elôrejelzések céljait szolgáló meteorológiai adatok

Az időjárás előrejelzésének folyamata a mérésekkel indul (1. ábra). A légkör tökéletes leírásához minden meteorológiai elem (hômérséklet, légnyomás stb.) mérésére szükség lenne a légkör minden egyes pontjában, a felszínen és a magasabb légrétegekben is. Atmoszféránk méretei miatt azonban ez természetesen nem lehetséges.
Anyagi és technikai korlátok miatt tehát be kell érnünk a sokkal kevesebb helyen és sokkal ritkábban végzett megfigyelésekkel.
Ez a tény nagymértékben hozzájárul ahhoz, hogy előrejelzéseink nem lehetnek determinisztikusak (I. Tóth–Szunyogh: Miért nem tökéletesek az időjárás-előrejelzések?).

MÉRÉS
Felszíni mérőállomások
Rádiószonda

Radar

Műhold

Újabb távérzékelô eszközök
—> ADATGYÛJTÉS
Ellenőrzés
Rendszerezés
Tárolás —> ADATFELDOLGOZÁS
--------------------------------------------------------------------------------
Analízisek elkészítése
Modellek futtatása —> MEGJELENÍTÉS
--------------------------------------------------------------------------------
Produktumok megjelenítése
Előrejelzések elkészítése
és továbbítása a felhasználóknak

1. ábra. Az időjárási előrejelzések készítésének folyamata

A földfelszíni mérések több száz éves múltra tekintenek vissza (l. Bereczky–Varga: Az idôjárás földfelszíni megfigyelése).
Már az 1700-as évek végétôl folynak rendszeres mérések Európában.
A léggömbök által magasba emelt műszerekkel magaslégköri méréseket végeznek, amelyek a légkör függőleges keresztmetszetérôl nyújtanak rendkívül fontos információkat, igen nagy lökést adva ezzel az előrejelzések fejlődésének, hiszen így sokkal teljesebbé vált a légkör kiinduló állapotának leírása. A magaslégköri megfigyelések a 2. világháború előtt kezdődtek, és nagyjából az 1950-es évek elejére váltak világszerte általánossá (l. Németh: A légkör függőleges szondázása). Ezek az ún. rádiószondák rádióhullámok segítségével juttatják a mérések eredményeit (hőmérséklet, légnyomás, légnedvesség, szélirány és -sebesség) a földfelszínen létesített megfigyelőállomásokra.

A következô nagy elôrelépést az elsô távérzékelési eszköz, az idôjárási radar bevezetése jelentette a 2. világháború után (l. Nagy és mts.: Radarok az időjárás megfigyelésében, és Atlas, D., 1990).
A felhőkről visszaverődő rádióhullámok közvetett információt szolgáltatnak a felhők víztartalmáról, a csapadék intenzitásáról. Az időjárási radarok legújabb változata a levegô mozgását is képes regisztrálni a Doppler-effektus kihasználásával, lehetővé téve például a zivataros kifutószélnek, a tornádók előtt kialakuló ún: mezo-ciklonnak, esetenként magának a tornádónak a felderítését is. A felsoroltak mindegyike emberi életet is veszélyeztetô meteorológiai jelenség!

1960. április 1-jén egy újabb korszak kezdôdött a meteorológia történetében. Ekkor lőtték fel a TIROS I.-et, az első kifejezetten meteorológiai célú mesterséges holdat.
Elôször a kvázipoláris, majd az Egyenlítô felett elhelyezett és a föld forgásával szinkronizált, ún. geostacionárius műholdak adtak a meteorológus kezébe részletes információkat a felhőzetről és annak változásairól (vizuális, infravörös és vízgőztartományokban) (l. Kerényi: Műholdas adatok az időjárás előrejelzésében. Tanczer, 1988).
A képek alapján jól elkülöníthetôk a különböző felhőfajták, igen jól látszanak például a gomolyos szerkezetű felhők, amilyen a zivatarfelhő is. Az infravörös tartományban végzett mérésekből következtethetünk a felhők tetejének hőmérsékletére, amelyből a felhők magassága származtatható. Ezek a műholdképek ma már hurokfilm formájában a tv műsoraiban is láthatók.

A meteorológiai mesterséges holdak információinak felhasználásával lehetővé vált a hőmérséklet és a nedvesség közelítő értékeinek előállítása, a Föld felszínétől a légkör felsőbb rétegéig. A vízgőztartományban végzett mérések adnak például képet a légkör magasabb rétegeinek nedvességi viszonyairól. Bár ezek a mérések még távolról sem képesek a rádiószondák pontosságát és vertikális felbontását helyettesíteni, nagyon fontos információkat szolgáltatnak az olyan adatszegény területekre, mint például az óceánok térsége.

Az 1980-as években újabb távérzékelô eszközöket fejlesztettek ki és kezdtek bevezetni. Ezek közül a legfontosabb az ún. profiler, amely lényegében radaron alapuló rendszer.
2. ábra. Rádióakusztikai berendezés,
amely a szél sebességét és irányát méri
A profiler földön elhelyezett antennája három irányban bocsát ki rádióhullám-impulzusokat, függôlegesen, és 15 fok eltéréssel a függőlegestôl északi, ill. keleti irányban. Az atmoszféra. által e három irányból visszavert rádióhullámok a Doppler-effektus segítségével megadják a szélsebességet a hullám visszaverődésének magasságában. Ilyen módon a profiler óránként, egyes esetekben gyakrabban képes mérni a szél sebességét és irányát a föld felszínétôl 20–25 km-es magasságig, 0,5–1 km-es felbontással. Újabban a profilert akusztikai eszközökkel (nagy teljesítményû hangszórókkal) is kiegészítették (l. bôvebben Németh P. cikkében).
A rádió- és akusztikai impulzusok szinkronizálásával a rádióhullám visszaverôdése a hanghullámról megadja az utóbbi terjedési sebességét, amely lehetővé teszi a hőmérsékleti profil meghatározását 4–5 km magasságig. A 2. ábrán ilyen rádióakusztikai profiler látható.

Az érzékeny elektromágneses vevőkészülékek lehetővé tették a villámok érzékelését és helyének azonosítását (l. Dombai: Villámlás-lokalizációs hálózat Magyarországon).
A villámok száma és helye értékes információt ad a zivatarok kialakulásáról és intenzitásáról. A földön és a levegőben helymeghatározásra szolgáló rendszer (Global Positioning System, GPS) alapja több, nemrég felbocsátott mesterséges hold. Mivel a helyzetmérések egyik fô hibaforrása a GPS-mûholdak által kibocsátott rádióhullámok törésindex-változása, amelyet a légköri nedvesség okoz, a hibák kiküszöbölése egyben a levegő nedvességtartalmának meghatározását is jelenti, vagyis megfelelő számítások elvégzése után a GPS-rendszer alkalmas a légkör egy nagyobb térségre és függőlegesen átlagolt (vertikális integrált) nedvességtartalmának a mérésére.

Napjainkban érdekes megoldás az újabb típusú utas- és teherszállító repülőgépekre szerelt automata meteorológiai mûszerek által mért és a műholdon vagy rádión keresztül a földre juttatott légköri adatok használata.
Ezek a mérések értékes információt tartalmaznak a légkör állapotáról a repülés magasságában (10–13 ezer méter körül) és a repülőterek körzetében regisztrált adatokkal, hiszen a gépek le- és felszállás közben is képesek mérni. Ez utóbbiak a technika fejlôdésével valószínűleg lehetővé teszik majd a forgalmasabb repülőterek közelében működő rádiószondák helyettesítését is.
Pillanatnyilag az Egyesült Államokban naponta kb. 30 000 repülőgépes mérés áll a meteorológusok rendelkezésére, de az egész világon próbálkoznak már az ilyen adatok begyűjtésével és felhasználásával. Európában Franciaország, Nagy-Britannia és Hollandia működtet ilyen rendszert.

Amint az eddigiekbôl is látható, az utóbbi években az új mérőrendszerek alkalmazásával egyre több légköri paraméter mérése vált lehetôvé. Várható, hogy az újabb távérzékelési rendszerek kifejlesztésével további adatokat is kaphatunk majd, . illetve a már eddig is mért paraméterek több helyről és pontosabban kerülnek a meteorológus asztalára. Mindez természetesen jelentősen megnöveli a feldolgozandó adatmennyiséget, viszont fontos szerepet játszik az előrejelzések javításában.

(A jelentős fejlődés mellett is figyelembe kell venni azonban azt a tényt, hogy az újabb és modernebb megfigyelőeszközök ellenére sincs olyan rendszer, amely egymagában képes lenne a légkör állapotának pontos leírására.)

Mindenki előtt ismert tény, hogy az időjárás nem ismer országhatárokat! Az előrejelzések készítéséhez ezért nemcsak arról a területről van szükség információkra, amely területre az előrejelzést készítjük, hanem jóval távolabbról is.
Például a globális légköri modellek futtatásához szükség van az összes elérhető adatra szinte az egész világból. Az egész világot átfogó adatcsere azonban csak a 2. világháború után indult meg a Nemzetközi Meteorológiai Szervezet (World Meteorological Organization – WMO) keretében: Az adatcsere három világközpont (Washington, Moszkva és Melbourne), számos regionális központ (Bracknell, Toulouse, Offenbach, Prága, Tokió stb.) és a globális telekommunikációs hálózat (Global Telecommunications System – GTS) segítségével történik. Ez a hálózat jól szervezetten és pontosan működik. Mindez lehetôvé tette, hogy az elmúlt évtizedekben az adatokhoz gyorsan hozzá lehessen férni, s így az előrejelzések minősége nagymértékben javulhatott. Sajnálatos, hogy az utóbbi években (üzleti megfontolások miatt) több ország is korlátozni kezdte a szabadon hozzáférhető adatok mennyiségét.

Forrás:

Természet Világa, 1998. I. különszám