Prognoziranje vremena — umijeće i znanost
PETNAESTOG LISTOPADA 1987. JEDNA JE GOSPOĐA NAZVALA JEDNU TELEVIZIJSKU STANICU U VELIKOJ BRITANIJI I REKLA KAKO JE ČULA DA SE PRIBLIŽAVA OLUJA. SINOPTIČAR JE UMIRIO GLEDATELJE, REKAVŠI IM: “NE BRINITE SE. NEMA NIKAKVE OLUJE NA VIDIKU.” MEĐUTIM, TE JE NOĆI JUŽNA ENGLESKA OSJETILA SVU SILINU OLUJE KOJA JE OBORILA 15 MILIJUNA STABALA, USMRTILA 19 OSOBA TE OSTAVILA IZA SEBE ŠTETU OD PREKO 1,4 MILIJARDE AMERIČKIH DOLARA.
SVAKOGA jutra milijuni nas uključe radio ili televizor kako bi poslušali vremensku prognozu. Znači li oblačno nebo da će biti kiše? Hoće li jutarnje sunce potrajati? Hoće li više temperature donijeti zatopljenje koje će otopiti snijeg i led? Nakon što poslušamo prognozu, odlučimo što ćemo obući te hoćemo li uzeti kišobran ili ne.
No, s vremena na vrijeme vremenska prognoza pokaže se itekako pogrešna. Da, mada je posljednjih godina došlo do izrazitog poboljšanja što se tiče točnosti vremenske prognoze, meteorologija je i dalje fascinantna mješavina umijeća i znanosti koja ni u kom slučaju nije nepogrešiva. No, što je sve uključeno u predviđanje vremena i koliko su vremenske prognoze pouzdane? Da bismo dobili odgovor na ta pitanja, istražimo ponajprije razvoj meteorologije.
Meteorološka mjerenja
U biblijskim vremenima prognoziranje vremena temeljilo se prvenstveno na onome što se moglo vidjeti golim okom (Matej 16:2, 3). Današnjim meteorolozima stoji na raspolaganju čitav niz vrlo složenih instrumenata, od kojih oni najosnovniji mjere tlak, temperaturu i vlažnost zraka te jačinu i smjer vjetra.
Godine 1643. talijanski fizičar Evangelista Torricelli izumio je barometar — jednostavni instrument za mjerenje tlaka zraka. Ubrzo je primijećeno kako s promjenom vremena tlak zraka raste ili pada te da nagli pad tlaka često ukazuje na dolazak oluje. Higrometar, instrument koji mjeri količinu vlage u zraku, izrađen je 1664. godine. A 1714. njemački fizičar Daniel Fahrenheit izmislio je živin termometar. Temperaturu zraka sada se moglo posve točno izmjeriti.
Negdje oko 1765. francuski znanstvenik Antoine Laurent Lavoisier predložio je da se mjerenje tlaka i vlažnosti zraka te brzine i smjera vjetra vrši svakodnevno. “Sa svim ovim informacijama”, izjavio je, “gotovo je uvijek moguće jedan ili dva dana unaprijed relativno točno predvidjeti kakvo će biti vrijeme.” Nažalost, pokazalo se da to i nije baš tako jednostavno.
Motrenje vremena
Godine 1854. jedan francuski ratni brod i flota od 38 trgovačkih brodova potonuli su u snažnoj oluji koja ih je zahvatila nedaleko od krimske luke Balaklave. Mjerodavne francuske vlasti zamolile su Urbaina Jeana Josepha Le Verriera, direktora Pariškog opservatorija, da istraži uzroke nesreće. Analizirajući meteorološke podatke, otkrio je da se oluja formirala dva dana prije nesreće te prohujala Evropom iz pravca sjeverozapada prema jugoistoku.
Da je postojao sustav za praćenje kretanja oluja, brodove se moglo unaprijed upozoriti na opasnost. Nakon toga u Francuskoj je osnovana državna služba za upozoravanje na dolazeće oluje. Suvremena meteorologija je rođena.Međutim, znanstvenici su trebali sredstvo koje bi im omogućilo da brzo dobiju podatke o vremenskim prilikama koje vladaju na drugim lokacijama. A električni telegraf, koji je Samuel Morse izumio kratko prije toga, bio je upravo ono što im je trebalo. Zahvaljujući tome Pariški opservatorij počeo je 1863. objavljivati prve vremenske karte kakve poznajemo danas. Godine 1872. iste je karte počeo izrađivati i Britanski meteorološki zavod.
Što su meteorolozi dolazili do više podataka, to su bivali svjesniji iznimne složenosti vremena. Zbog toga su počeli koristiti neka nova grafička pomagala, koja su im omogućavala da putem vremenskih karata prenesu još neke informacije. Naprimjer, izobare su krivulje koje povezuju točke s istim barometarskim tlakom. Izotermama se povezuju mjesta iste temperature zraka. Tu su i oznake za smjer i jačinu vjetra te linije koje prikazuju mjesta na kojima se sudaraju tople i hladne zračne mase.
Razvijena je i visokotehnološka oprema. U današnje vrijeme na stotine meteoroloških stanica diljem svijeta lansira balone s radiosondama — instrumentima koji prate vremenske prilike u atmosferi i putem odašiljača dostavljaju podatke u meteorološku stanicu. Radar je još jedan uređaj koji se koristi. On meteorolozima pomaže da na temelju odbijanja radiovalova od kišnih kapi i komadića leda u oblacima prate kretanje oluja.
Do velikog pomaka nabolje što se tiče točnosti motrenja vremena došlo je 1960, kada je TIROS I, prvi meteorološki satelit na svijetu, lansiran prema nebu opremljen TV kamerom. Sada meteorološki sateliti kruže oko Zemlje od jednog pola do drugog, dok se geostacionarni sateliti nalaze u nepomičnom položaju u odnosu na Zemljinu površinu te vrše kontinuirano promatranje određenog dijela zemaljske kugle. Obje vrste satelita odašilju snimke vremenskih prilika snimljenih iz svemira.
Prognoziranje vremena
Znati kakvo je vrijeme trenutno prilično je jednostavno, no predvidjeti kakvo će ono biti za sat, dan ili tjedan nešto je sasvim drugo. Nedugo nakon prvog svjetskog rata britanski meteorolog Lewis Richardson došao je na ideju da bi se, budući da u atmosferi vladaju zakoni fizike, prilikom prognoziranja vremena mogao poslužiti matematičkim operacijama. No kako su formule za takvo izračunavanje bile veoma složene, a samo računanje oduzimalo izuzetno puno vremena, vremenske
fronte prošle bi prije nego što bi sinoptičari uspjeli dovršiti svoja izračunavanja. Osim toga, Richardson je vremenske prilike analizirao svakih šest sati. “Čak i za samo djelomično točne prognoze, meteorološka mjerenja potrebno je vršiti barem svakih trideset minuta”, zapaža francuski meteorolog René Chaboud.Međutim, s pojavom kompjutera ubrzan je ovaj dugotrajni proces izračunavanja. Meteorolozi su na temelju Richardsonovih izračunavanja razvili složeni numerički model — serije matematičkih jednadžbi kojima su obuhvaćeni svi poznati zakoni fizike koji upravljaju vremenom.
Da bi se mogli služiti ovim jednadžbama, meteorolozi su Zemljinu površinu podijelili na mrežu s numeriranim četvorinama. Britanski meteorološki zavod trenutno se služi globalnim modelom u kojem su točke u kojima se sijeku linije mreže raspoređene na udaljenosti od oko 80 kilometara. Svaka četvorina prikazuje jedan volumni dio atmosfere u kojem se mjerenja atmosferskog vjetra te tlaka, temperature i vlažnosti zraka vrše na 20 različitih nivoa nadmorske visine. Kompjuter analizira podatke koji pristižu od meteoroloških stanica širom svijeta — od preko 3 500 njih — i zatim izrađuje prognozu iz koje se vidi kakve će vremenske prilike vladati u svijetu narednih 15 minuta. Kad kompjuter jednom izvrši tu operaciju, prognoza za sljedećih 15 minuta gotova je za veoma kratko vrijeme. Stalnim ponavljanjem ovog postupka kompjuter može u roku od samo 15 minuta izraditi prognozu vremenskih prilika u čitavom svijetu za šest dana unaprijed.
Za izradu detaljnije i točnije prognoze na užem području, Britanski meteorološki zavod služi se Modelom ograničenog područja, koji pokriva područje sjevernog Atlantika i Evrope. Točke mreže na tom modelu razmještene su u razmaku od 50 kilometara. Postoji još jedan model, a njime se prate vremenske prilike samo na Britanskom otočju i morima koja ga okružuju. Mreža ovog modela ima 262 384 točke raspoređene u razmaku od 15 kilometara i 31 vertikalni sloj!
Uloga sinoptičara
No predviđanje vremena ipak nije samo čista znanost. U The World Book Encyclopedii stoji: “Formule koje koriste kompjuteri samo približno točno prikazuju ono što se događa u atmosferi.” Povrh toga, čak i točna prognoza vremena za šire područje ne može predvidjeti utjecaj terena na vremenske prilike na nekom užem dijelu tog područja. Stoga je za prognoziranje vremena potrebna i određena vještina. To je trenutak kad na scenu stupa sinoptičar. On na temelju iskustva i sposobnosti prosuđivanja razlučuje koliko vrijede podaci koji mu pristižu. To mu omogućava da izradi što točniju vremensku prognozu.
Naprimjer, kad se hladne zračne mase sa Sjevernog mora kreću preko Evrope, često se formira tanki sloj naoblake. Hoće li narednog dana ti oblaci donijeti kišu kontinentalnom dijelu Evrope ili će jednostavno nestati pod utjecajem Sunčeve topline ovisi o temperaturnoj razlici od svega nekoliko desetina stupnja. Podaci koje sinoptičar posjeduje i iskustvo koje je stekao na temelju sličnih situacija omogućavaju mu da pruži dobar savjet. Ova mješavina umijeća i znanosti presudna je za točnost vremenske prognoze.
Koliko su prognoze pouzdane?
Britanski meteorološki zavod navodi kako su danas njegove 24-satne prognoze točne u 86 posto slučajeva. Petodnevne procjene Evropskog centra za srednjoročnu prognozu vremena bilježe točnost u 80 posto slučajeva — što je bolji omjer od onoga koji je zabilježen kod dvodnevnih prognoza početkom 70-ih godina 20. stoljeća. Doista impresivno, no ipak daleko od savršenstva. Zbog čega vremenske prognoze nisu pouzdanije?
Iz jednostavnog razloga što su vremenski sustavi iznimno složeni. Zbog toga nije moguće izvršiti sva mjerenja koja su potrebna da bi prognoze bile sto posto točne. Na ogromnim oceanskim prostranstvima ponegdje uopće nema meteoroloških stanica na plutačama koje bi putem satelita odašiljale podatke meteorološkim stanicama na kopnu. Rijetko se
događa i to da se točke u kojima se sijeku linije mreže vremenskog modela poklope s lokacijama meteoroloških stanica. Pored toga, znanstvenici još uvijek ne razumiju sve prirodne sile koje utječu na vremenske prilike.No meteorologija stalno napreduje. Naprimjer, sve donedavno prognoziranje vremena temeljilo se uglavnom na promatranju vremenskih prilika u atmosferi. No kako je 71 posto Zemljine površine prekriven morem, znanstvenici sada istražuju na koji se način energija pohranjuje u oceanima i potom prenosi u zrak. Globalni motrilački sustav na oceanima služi se sustavom plutača kako bi prikupio informacije o laganom porastu temperature mora na jednom području, koji se može snažno odraziti na vremenske prilike u nekom udaljenom dijelu svijeta. *
Patrijarhu Jobu postavljeno je pitanje: “Tko li će shvatit’ širenje oblaka, tutnjavu strašnu [Božjih] šatora?” (Job 36:29, St). Ljudi danas još uvijek relativno malo znaju o razvoju vremena. Pa ipak, informacije koje nam pruža suvremena meteorologija dovoljno su točne da ih shvatimo ozbiljno. Drugim riječima, sljedeći put kad meteorolog kaže da je moguća kiša, vjerojatno ćete posegnuti za kišobranom!
^ odl. 27 El Niño i La Niña su imena klimatskih pojava uzrokovanih osciliranjem temperature Tihog oceana. Vidi članak “Što je El Niño?”, koji je objavljen u časopisu Probudite se! od 22. ožujka 2000.
[Slike na stranici 13]
Le Verrier
Torricelli
Lavoisier u svom laboratoriju
Jedan od prvih staklenih termometara
[Zahvale]
Slike Le Verriera, Lavoisiera i Torricellia: Brown Brothers
Termometar: © G. Tomsich, Science Source/Photo Researchers
[Slike na stranici 15]
Sateliti, meteorološki baloni i kompjuteri neki su od uređaja koje koriste meteorolozi
[Zahvale]
Stranice 2. i 15: Sateliti: NOAA/Department of Commerce; uragan: NASA photo
Commander John Bortniak, NOAA Corps