Az időjárásjelentés és ami mögötte van

Rengeteg helyen olvastam fórumokon, láttam, miként fogadja a mai közvélemény a meteorológiát. Mit ért belőle és mit nem. Az egyik rádió reggeli műsorában a műsorvezető kijelentette, hogy a meteorológusok jósolnak. Kirázott a hideg. Jósolunk?

A Larousse enciklopédia szerint a 'jósol' ige többek között a következőt jelenti: Eseményt, állapotot a jövő állítólagos ismeretében bekövetkezendőnek sejtet, mond. Be kell látnom, hogy a meteorológusok tényleg jósolnak, ennek ellenére érzékenyen érintett a téma. Ez körülbelül olyan, mint amikor egy evezőstől megkérdezed, milyen csónakkal edz, vagy egy csillagásztól azt tudakolod hány évig járt az asztrológia szakra. Jósolunk? Igen, de az a kérdés hogyan.

Egy rádióadásban a hétvégi időjárásról volt szó (többfelé várható zivatar ésatöbbi), és egy másik megjegyzés is elhangzott, valahogy így: "Nagyjából már eltalálják ezeket a nagyobb dolgokat (értsd: ciklonok, frontok), de ezekben a kis nüanszokban (pl. záporok, zivatarok) gyakran tévednek." Hogy miért emelem ki ezt és miért zavar? Mert azt sugallja, hogy a meteorológusok hibáznak, tévednek, találgatnak, azaz rosszul végzik a munkájukat. Pedig nem erről van szó! Az apróbb "kis nüanszok" nem a meteorológus hibájából, mulasztásából következnek be ott és akkor, hanem rajta kívűl álló okokból. Hogy miért? Ha végigolvasod ezt az írást, akkor a végén te is meg fogod tudni válaszolni ezt a kérdést.

Mi az, amit reggelente megkapunk a médiából? Pár perces szöveg (a tévében képekkel, esetlegesen grafikonokkal illusztrálva ), semmi több. Tényleg csak ennyi lenne a meteorológiai előrejelzés? Kiáll egy jól öltözött hölgy, vagy úr és hadovál valamit felhőzetről, meg helyenként előforduló csapadékről. Ennyi az egész? Otthon egyedül találja ki öt perc alatt, mit is mondjon el? Nos nem. Ami a rádión, tévén keresztül eljut hozzánk, csak egy jéghegy csúcsa. Egy speciális jéghegyé, ugyanis ennek nem 11%-a lóg a képzeletbeli vízfelszín fölé, hanem csak 4-5%-a. És a vízfelszín alá egy laikus nem lát be, nem tudja mi kell ahhoz, hogy ez a pár soros jelentés összejöjjön, ezért most megpróbálok átfogó képet nyújtani, mi is zajlik a "víz alatt".

A szinoptikus dolgozik...

Azt a pár sort, amit a meteorológus összeállít és továbbít a hírközlő szervek számára,- gondolom mindenki sejti - nem éjszaka álmodja meg bizonyos elmebódító nyugtatók hatására. Meteorológiai modellek előrejelzéseiből állítja össze. Nem egy modellből, hanem több számítást is figyelembe vesz.

Ott hever az asztalán - azaz a számítógépén - annak a pár modellnek az előrejelzése, amelyekből neki össze kell állítania azt az ominózus pár sort. Persze ez nem egyszerű, mert ahány modell, annyiféle eredmény. Tehát a szinoptikus - az a meteorológus, aki az előrejelzés készítésével foglalkozik, nem színekkel foglalkozó látszerész:) - törheti a fejét, vajon most melyik modellt vegye figyelembe? Melyiknek adjon igazat? Melyik előrejelzést kürtölje szét az országban? Általában azonban egyik mellett sem teszi le voksát, hanem a rendelkezésére álló számításokból és a tapasztalatait is felhasználva "gyúrja" össze a végső szöveget. Figyelembe veszi, hogy bizonyos időjárási helyzetekben az egyik modell következetesen túlbecsüli a szelet, míg a másik a hőmérsékletre ad alacsonyabb értékeket.

Tehát most már tudjuk, hogy az a pár sor miként áll össze. De mik is azok a meteorológiai modellek?

Amikor a szuperszámítógép felpörög

A meteorológiai modell olyan bonyolult matematikai-fizikai egyenletrendszer, amely arra hivatott, hogy a légkör egy adott állapotát alapul véve, annak jövőbeli változásait megmutassa. Ez a gyakorlatban a következőképpen működik.

Vegyünk egy földfelszínre helyezett képzeletbeli térbeli rácsot, amelynek mondjuk, az x irányban 200, az y irányban 100 és z irányban (vertikálisan, függőlegesen) 50 pontja van (ennél a képzeletbeli rácsnál az általában megszokottól eltérően a hosszúság az x, a mélység az y és a magasság a z), azaz összesen 200 * 100 * 50 = 1000000 (egymillió!) rácspontja van. A bonyolult egyenletrendszert meg kell oldani az összes rácspontban - azaz egymilliószor- és ezzel megkapjuk a légkör ráccsal lefedett részének egyik lehetséges jövőbeli állapotát egy jövőbeli időpontra.

Azonban nehogy már csak egy jövőbeli időpontra határozzuk meg a légkör állapotát, milyen kicsinyes dolog ez! Menjünk mondjuk el 2 napig óránként! Most van 2010.05.19 11 óra, tehát ha lefuttatjuk a modellt, lesz egy előrejelzésünk egy órával későbbre, 2010.05.19 12 órára, lesz egy előrejelzésünk 2 órával későbbre azaz 2010.05.19 13 órára....és végül lesz egy előrejelzésünk 2010.05.21 11 órára is. És ugye minden egyes előrejelzéshez 1000000 rácspontban kell kiszámolni a meteorológiai paramétereket, így a összesen 1000000 * 48, vagyis 48 millió!-szor kell megoldani az egyenletrendszert(már majdnem elértük a lottó ötös nyerési esélyét;) ). 48 millió még kenőpénznek is rengeteg, hát még ha egyenleteket kell megoldani!

Azonban ezt még lehet fokozni. Ugyanis, ha a fenti számításokat elvégezzük, csak a szélről, a hőmérsékletről, a nedvességről (nem a csapadékről!), a légnyomásról tudunk valamit, a többi paramétert még ki kell számolni, például a felhőzetet vagy a csapadékot. Ezt további számításokkal, különböző egyenletekkel lehet meghatározni.

Tehát rengeteg számítást kell elvégezni, és ezt egy egyszerű asztali számítógéppel nemigen lehetne végrehajtani elfogadható időn belül, hiába fut rajta szaggatás nélkül a legnagyobb felbontásban a legújabb First Personal Shooter game. Mire a számolás végére érne, már érvényét is vesztené az előrejelzés. Hiszen mit érnénk egy olyan előrejelzéssel, amivel mondjuk 24 órára előre tudunk számolni, de 30 óra alatt fut le a modellünk? Ezért olyan nagyteljesítményű számítógépekre van szükség, amelyek könnyedén megbírkóznak ekkora feladattal. Ráadásul azt még tudni kell, hogy a meteorológiai modellek naponta többször futnak!

Korábban azt írtam, hogy "ezzel megkapjuk a légkör ráccsal lefedett részének egyik lehetséges jövőbeli állapotát egy! jövőbeli időpontra". Felmerülhet a kérdés : mi az hogy az egyik lehetséges állapotát? Ez tulajdonképpen annyit takar, hogy ahány model, annyiféle eredmény, amiről ugye már esett szó a szinoptikus feladata során. Ugyanis a modellek különböznek, egyenleteik eltérnek, és ezért az eredményeik is mások lesznek.

Most már tudjuk, mik azok a meteorológiai modellek, és hogy mennyit kell számolni. De aki valamilyen szintű matematikát tanult, sejtheti, hogy "üres" egyenletekből még nem kaphatunk konkrét értékeket, magyarán kell valamilyen kezdeti állapot, amelyet behelyettesítünk az egyenleteinkbe és így kapjuk meg az előrejelzett értékeket.

Vajon a modellek esetében mit jelenthet ez a kezdeti állapot? Nos semmi mást, csak azt, hogy a modell rácsának összes rácspontjában tudni kell az egyenletekhez szükséges paraméterek értékeit a kiindulási állapotban, azaz akkor, amikor a számításokat elindítjuk(a fenti dátumnál maradva ez 2010.05.19 11 óra). Ugye még megvan, hogy a rácsunknak 1000000 rácspontja van?

Amik (akik) nélkül semmiféle előrejelzés nem készülhetne

Ibn Al Hamad hatalmasat ásított, és felkászálódott a székéből. Itt az idő, 20 óra van. Odakint már lement a nap, csak egy nagyon vékony narancssárga sáv húzódott a nyugati horizonton. Mikor kilépett a házikóból a csendes szaharai éjszakába, megborzongott; alig ment le a nap, de máris érezhetően lehűlt a levegő. Az ember el se hinné, hogy nappal itt akár 50 fok is lehet. Lecaplatott a lépcsőn, majd lassan odasétált a hőmérőházikóhoz, és kinyitotta az ajtaját. Rápillantott a műszerre és elégedetten elmosolyodott. Tizedre pontosan eltalálta hány fokot mutatott a hőmérő. Ezután a többi mérőműszert is leolvasta, visszasétált a házikóba és a mért értekekből egy furcsa kódot állított össze, majd tíz perccel a mérések után már el is küldte. Visszaült a székére és várta a 21 órát, amikor újra meg kell ismételni a méréseket.

Ugyanebben az órában - azaz amikor Ibn Al Hamadnál 20 óra van! - Sanghaj külvárosában Xuang Li is kisétált a mérőműszerekhez, és szinte pontosan ugyanúgy, ahogy több ezer kilométerrel távolabb lévő kollégája, ő is leolvasta az adatokat, majd összeállította a kódot és elküldte.

De ugyanebben az időpontban a világ számos pontján emberek (és automaták) százai mérték meg a hőmérsékletet és a többi paramétert, állították össze az egyezményes jelekből álló kódot, és engedték útjára a világ meteorológiai adatfolyamában. Rengeteg adat lesz minden egyes órában, de ez még édeskevés az egy időpontban szükséges 1000000-hoz! A meteorológiai mérőhálózat fenntartása és fejlesztése nem tartozik egy állam legfontosabb feladatai közé, csak azok az országok képesek aránylag sűrűn állomásokat telepíteni, amelyek költségvetésébe ez belefér. Sejthető, hogy hol lesz nagy az állomások száma (pl. Európában és Észak-Amerikában), és hol lesz jóval kevesebb (pl. Afrikában).

A világ a meteorológiai mérés területén olyat tud, amit még sok más területen is alkalmazni kellene: képes az összefogásra és egyik ország sem lóg ki a sorból, hogy csakazértsem! (mint pl. az angolok a fordított közlekedéssel;) ). Képes volt arra, hogy egy olyan egységes mérési "kultúrát" vezessen be, amelyet mindenhol a világon ugyanúgy ismernek és ugyanúgy használnak. Az Ibn Al Hamad által elküldött kódolt táviratot a világ összes meteorológusa érti, függetlenül attól, hogy Balin, Tajvanon, a Bajkál tó mellett vagy Budapesten él!

Minden meteorológiai paraméterre meg van határozva, mik azok a körülmények, amelyek mellett kell mérni az adott paramétert. A hőmérsékletet egy fehérre mázolt, zsalugáteres, ferdetetős, az épületektől megfelelő távolságban elhelyezett kis házikóban kell mérni, úgy, hogy a házikóba rejtett hőmérő higanygömbje pontosan 2 méterre legyen a talajfelszíntől. Ezek alapján, gondoljunk bele, össze lehetne egyeztetni az indiai Calicutban, egy utcai büfé oldalára felakasztott hőmérő és egy buenos airesi, hatodik emeleti lakás keleti ablakába kitett hőmérő által mért értékeket? Ez olyan, mintha össze kellene hasonlítanunk Michael Jackson - Billie Jean számának utolsó két percét a pörkölttel dúsított tökfőzelék ízével!

Itt kell megjegyezni hogy az időjárásjelentésekben hangoztatott adatok, többek között a hőmérsékleti értékek az ilyen körülményekre vonatkoznak! Azaz kedves olvasó, ha neked van egy hőmérőd a nappali ablakában, akkor az onnan leolvasott érték simán kívűl eshet az előrejelzésekben megadott tartományon, de ez nem jelenti a meteorológusok kudarcát!

A csapadék mérésére szolgáló mérőedény szélén például azért van éles perem, hogy a peremre hulló vízcseppeknek az a része, amely a mérőedény területére esik még belehulljon, de a csepp másik része már nem! És az összegyűjtött csapadék a mérőedény alján egy aprócska nyíláson távozik azért, hogy az összegyűlt csapadék párolgását csökkentse.

Miért fontosak a mérések?

Az lenne a modell számára a legoptimálisabb állapot, ha minden rácspontjában el tudnánk helyezni egy mérőműszert. Ebben az esetben pontosan meg tudnánk határozni a kezdeti rácsponti értékeket. De ez lehetetlen (egyelőre, de ki tudja mit hoz 3021?). A rács adatai alapján egy szinten 200 *100 = 20000 állomásnak kellene lennie. Még a földfelszín hagyján, de feljebb? Ráadásul a földfelszínen sem a rácspontokban helyezkednek el a mérőállomások.

Magyarán, van egy rendezetlen adathalmazunk, amelynek segítségével meg kellene határozni a rendezett rács pontjaiban az értékeket. Erre ún. interpolációs eljárásokat szoktak használni (fogadjuk el, ez a neve, erre most nem térünk ki). Azonban hiába bármilyen tökéletes eljárás, a rácsponti érték nagy valószínűséggel nem lesz pontosan annyi, mint amennyi a valóságban. Tehát a rács pontjaiba nem pontosan a valóságnak megfelelő értékek fognak kerülni, hanem kicsit el fognak térni, magyarán hibával fogunk dolgozni.

Most mit bénázunk már ilyen kis hibákkal? Miért foglalkozunk velük? Miért kell mindent a lehető legpontosabban mérni? Esőcseppet félbevágni éles peremmel? Miért van erre szükség, mit számít az a fél esőcsepp? Ha kezdetben egy kicsit eltérünk a valóságtól, akkor az előrejelzésből is visszavesszük azt a kicsit, és kész máris ott vagyunk a megoldásnál.

Most jön a lényeg

Az a nagy "baj", a legnagyobb "baj" a légkörrel, hogy nem így működik. Vegyük például azt, hogy az x=105, y=23, z=5 rácspontban a valódi hőmérséklet 2010.05.19 11 órakor 10.36578 Celsius fok. Az interpolációs eljárással azt kapjuk, hogy ebben a rácspontban a hőmérséklet az adott időpontban 10.67 Celsius fok. Azaz nagyjából 0,3 tized a különbség. Lefuttatjuk a modellt és azt kapjuk hogy 48 óra múlva ebben a rácspontban a hőmérséklet 13.98 celsius fok lesz. Remek, de mi van akkor, ha például nem 10.67 a kezdeti érték hanem mondjuk, 10.77, azaz egy tizeddel több. Naívan azt várnánk, hogy akkor a modell futtatása után 48 óra múlva 14.08 (13.98 + 0.1) Celsius fokot kapunk. De nem, nem, az érték 8.6 Celsius fok lesz! És ha 10.57 Celsius fokkal indítunk, akkor pedig 10.66 Celsius fokot kapunk! Tiszta összevisszaság, káosz, káosz!

A fenti példából látható, hogy csak akkor tudjuk a lehető legpontosabban megmondani milyen értékek lesznek a rácspontokban 48 óra múlva (azaz akkor tudunk majdnem tökéletes előrejelzést készíteni), ha pontosan ismerjük a rácspontokban a kezdeti értékeket, hiszen bármekkora kis eltérés a rácspontok kezdeti értékei és a valódi értékek között, azt okozhatja, hogy a végeredmény a valóságtól nem kicsit hanem nagyon eltérhet! És minél távolabbi időpontra készítjük az előrejelzést, az eltérés annál nagyobb lesz! Sőt, van egy rossz hírem: a tökéletes előrejelzésnek - azaz a "biztos" szónak - elengedhetetlen feltétele nem az, hogy a rács minden pontjában pontosan ismerjük a kezdeti értékeket, hanem az, hogy az egész légkör minden aprócska pontjában tudjuk ezt a modell futtatásának kezdetekor - a fenti példát alapul véve 2010.05.19 11 órakor! Még az is lehetetlen vállakozás, hogy a rács minden pontjában megtudjuk a valódi értékeket, hát még a légkör minden pontjában! Viszont ha lehetetlen is minden rácspontban mérni, legalább a rendelkezésre álló adatok segítségével a kezdeti értékeket a lehető legpontosabban határozzuk meg. És ezért fontos a mérési, illetve interpolációs eljárás által létrejövő hibák minimálisra csökkentése.

Azért ha megnézzük, hogy mekkora kimondhatatlanul, irgalmatlanul, elképzelhetetlenül, megszámlálhatatlanul, töméntelenül rengeteg adat kellene a tökéletes előrejelzés megalkotásához és összehasonlítjuk azzal, hogy a meteorológiai modell mennyi adatból számítja ki az előrejelzést (amely azért ritkán van messze a valóságtól), el kell ismerni, még neked is kedves olvasóm, hogy a modellek remek munkát végeznek. Kb. olyan az egész, mintha a focipályán lévő egyetlen fűszál csúcsának ismerete alapján kellene megmondani, hogy ki fogja nyerni a focimeccset!

Azt hiszem, ezek után nem meglepő, hogy azok a meteorológusok, akik a kezdeti állapot rácspont értékeinek kiszámításával foglalkoznak, kapva kapnak minden olyan mért adat után, amely a segítségükre lehet a kezdeti rács lehető legpontosabb meghatározásában. Így többek között felhasználják a különböző tengerjáró hajók méréseit, amelyek a mérőállomások szűkében lévő óceánok, tengerek vizét hasítják, vagy a repülőgépek által mért adatokat, amelyek a modellrács, szintén mért adatok hiányával küszködő felsőbb szintjeit gazdagítják. Ugyanis egy nem rácspontban mért adat is sokkal többet számít, mintha egyáltalán nem lenne mérés.

Most akkor már tudjuk, miként áll elő a modellrács kezdeti állapota és ennek a kezdeti állapotnak a felhasználásával a modell a futása során miként számítja ki, azaz készíti el az előrejelzést. És több ilyen modell előrejelzés kerül a szinoptikushoz, aki tulajdonképpen ezekből összeállítja azt a sokat emlegetett pár sort.

Az "apró kis nüanszok"

Láttuk, milyen rengeteg számítás szükséges a modell futtatásához. Ezt még lehetne növelni, a felső határ a csillagos ég, a korlátot a számítástechnika jelenti. Hogy mire gondolok? Ugye az a lényeg, hogy a modell az előrejelzéseket reális idő alatt számolja ki, hiszen ha 48 órával későbbi állapotra vagyunk kíváncsiak, és a modell 4 napig számol, akkor semmit sem érünk már az eredményekkel. Tehát a modell paramétereit (ez elsősorban a rács felépítésére vonatkozik) úgy kell megválasztani, hogy a szuperszámítógép belátható időn belül megbírkózzon vele.

Egy meteorológiai modell lehet olyan, hogy a rács csak a földfelszín egy meghatározott tartományára korlátozódik (korlátos tartományú modellek) , de lehet olyan, amely az egész bolygót befedi (globális modellek). Tegyük fel, hogy az eddigi példában használt 1 millió rácsponttal rendelkező modell esetében a rácspontok közötti távolság mind az x, mind az y irányban 20 km (most a függőlegesen elhelyezkedő szintek közötti távolsággal nem foglalkozunk). Ez -mint kiszámoltuk- az egyenletrendszer megoldásának legalább 48 milliószori kiszámítását igényli. De mi van akkor ha a rácspontok közötti távolságot csökkentjük úgy, hogy a modell által lefedett tartomány nem változik?

Legyen mondjuk, az új távolság a rács pontjai között 10 km. Ez azt jelenti egész egyszerűen, hogy kétszer annyi pontunk lesz x és y irányban is, azaz az új rács esetében x irányban 400, y irányban pedig 200. Az új rács pontjainak száma 4 millió! lesz, vagyis az eredeti rácspontok számának négyszerese. És ha a teljes előrejelzést nézzük, azaz 48 órára előre készítünk előrejelzést, akkor a korábbi 48 millió helyett 192 milliószor kell megoldani az egyenletrendszert! Nos lehet, hogy ezt már nem bírná a számítógépünk elfogadható időn belül kiszámítani....

Elvileg akármeddig elmehetünk, csökkenthetjük tovább és tovább a rácspontok közötti távolságot. Akármeddig. Elméletileg. Csak a számítógép áll a terjeszkedés útjában.

Gondolom, kedves olvasó, felmerült benned, miért fontos a rácspontok közötti távolság? Lássuk.

Minél nagyobb, annál hosszabb ideig él

Az egyik fontos dolog: ha a lehet? lepontosabb előrejelzést szeretnénk készíteni, a légkör minél több pontjában meg kell tudnunk a modell futtatásának kezdetekor a pontos értékeket. Ha csökkentjük a rácspontok közötti távolságot - magyarán növeljük a pontok számát -, éppen ezt tesszük, még akkor is, ha csak az interpolációs eljárással tudjuk meghatározni a kezdeti értékeket!

A másik ok, hogy minél többet "lássunk" az előrejelzésekből. A meteorológiai jelenségekre egy nagyon egyszerű arányosság alkalmazható: minél nagyobb egy légköri képződmény annál tovább "él", annál tovább figyelhető meg a légkörben. De mielőtt továbbmegyünk, lássunk négy légköri képződményt:

-ciklon, antikciklon , amelyek átmérője több ezer kilométer is lehet,
-időjárási front, amelyek hossza több száz kilométer is lehet,
-zivatar (a köznyelvi vihar villámlással mennydörgéssel), amelyek átmérője kb. 2-4 km,
-portölcsér, amelyet mondjuk, szeles időben láthatsz a házak között, és amelyekben a falevelek a szeméttel körtáncot járnak. Ezek átmérője pár méter.

Az élettartamuk viszonya a fenti arányosság ismeretében könnyen kitalálható. A példának hozott képződmények közül a ciklonok, anticiklonok akár hetekig, a frontok napokig, a zivatarok fél óra-óráig, a portölcsérek pár percig maradnak fent, "élnek" a légkörben.

És most térjünk vissza a rácsunkhoz, amelyben a rácspontok távolsága 20 km. A modell "szeme, látása" a rácspontokkal szimbolizálható, azt "látja" amiket a rácspontokban érzékel. Vagy akár a rácsot tekinthetjük egy hatalmas rostának is, amelynek lyukai 20 km * 20 km nagyságúak. Ha egy ciklont vagy egy frontot "beledobunk ebbe a rostába", fennakad, de egy zivatar? Egy portölcsér?

Ezek a "kis nüanszok" nem fognak megjelenni az előrejelzésben, mert a modell egész egyszerűen nem "látja", nem érzékeli őket! Mit lát csak? Mondjuk, azt, hogy jön egy hidegfront, és azt is "látja", hogy ez a front milyen sebességgel mozog, és hogy mennyire "markáns", azaz mekkora a hőmérséklet, nyomás stb. különbsége a front előtt és után. És ez hogy fordítódik át a köznyelvbe, milyen szavakkal íródik bele a pár soros időjárásjelentésbe? A front "markánsságától" függően "helyenként", vagy "többfelé várható zápor, zivatar", illetve "esetenként a jégeső, felhőszakadás sem kizárt". Ugyanis a meteorológiában a frontok természetéből adódóan tudni lehet, hogy milyen légköri jelenségek kísérik őket. Amíg egy melegfrontot általában hosszabb, csendes eső jellemez, addíg egy hidegfrontot záporok, zivatarok kísérnek. És mivel a frontot "látja" a modell, és ismeretes, hogy az milyen front, ezért tudni lehet, hogy mi várható a légkörben.

A zivatart azonban nem érzékeli (most már tudjuk, miért nem), nem fogja tudni pontosan, hol pattan ki a front mentén vagy att?l függetlenül egy jégeső, felhőszakadás! Csak azt, hogy a front nyomában előfordulhat és mennyire valószínű.

Azt hiszem, most már világos, miért lenne jó csökkenteni a rácspontok közötti távolságot. A rácspontok távolságának csökkentése azonban sok más szempontból is jó dolog (például minél kisebb a távolság a pontok között, a domborzat annál pontosabban vehető figyelembe az előrejelzés készítésekor, és ez egyáltalán nem elhanyagolható tényező!)

És itt tértünk vissza a számítástechnikai korláthoz. Várni kell, amíg eljut oda a processzorvilág, hogy csökkenthessük a rácspontok közötti távolságot.

(Megjegyzendő, hogy bizonyos rácspont-távolság alatt a modell lelke, azaz az a bizonyos bonyolult matematikai-fizikai egyenletrendszer megváltozik, de ez minket nem érint)

Hogyan lehet javítani az előrejelzésen?

Persze a meteorológusokat nem hagyja nyugodni ez a káoszos dolog. Mármint az, amiről már esett szó, miszerint a kezdeti rácsban fennálló valódi és feltételezett érték közötti kis különbség iszonyú nagy eltérést adhat a valóságtól. Mit lehetne tenni? Hogyan lehetne valahogy még pontosabbá, jobbá tenni az előrejelzést? Mérni nem lehet minden rácspontban, ez lehetetlen. De akkor mégis mivel lehetne javítani az eredményeken?

Mi lenne, ha - miután kiszámoltuk a kezdeti rácsot és lefuttattuk a modellt -, a kezdeti rácsot megváltoztatjuk egy picit, és ismét lefuttatjuk a modellt? Így két előrejelzésünk lesz, nem egy. Vajon ezeknek az előrejelzéseknek az átlaga nem ad-e jobb eredményt, mint a szimpla előrejelzés?

Jó ötlet, mi? És nem meglepő módon azt kapjuk, hogy igen, egy picit talán jobb lesz az előrejelzés. Nosza rajta, ne vacakoljunk két előrejelzéssel, vegyünk többet, mondjuk 50-et. Igen, 50-et. Lefuttatjuk 50-szer a modellt, úgy hogy minden futás előtt egy picit megváltoztatjuk a kezdeti rács pontjaiban az értékeket (a példánknál maradva az x=105, y=23, z=5 rácspontban az első futtatásnál 10.67 Celsius fokkal számolunk, a második futtatásnál 10.71 Celsius fokkal és így tovább). És a tapasztalatok azt mutatják, hogy igen, ez egy remek húzás volt, mert az 50 előrejelzés átlaga általában jobb eredményt fog adni, mint az egyszeri előrejelzés. Azért ugye még nem felejtettük el, hogy egy futtatásnak mekkora számításigénye van? Ezeknek, az úgynevezett ensemble előrejelzéseknek középtávon, tehát a 3-10 napos előrejelzéseknél van nagy jelentőségük, ekkor már jobb lesz az eredményük, mintha csak egy sima modellt néznénk, amit egyszer futtatnak le.

Ellenőrizni is kell!

Igen, az előrejelzett adatokat ellenőrizni kell (idegenül: verifikálni), azaz meg kell nézni, hogy a modell vajon mennyire jól közelítette meg a valódi értékeket. A példánknál maradva a 2010.05.19 11 órakor indított 48 órás előrejelzést (azaz 2010.05.19 12 órára, 13 órára stb. lesz előrejelzésünk) mondjuk, 2010.05.23-án megvizsgáljuk, hogy vajon a 2010.05.19 12 órára adott előrejelzése például Budapestre mennyire közelítette meg a valóságot. A mért adatok rendelkezésre állnak, az előrejelzett adatok szintén, nincs más dolgunk csak megnézni a különbséget és levonni a következtetéseket. Kiderülhet, amiről már korábban volt szó, hogy a modell bizonyos időjárási helyzetekben a hőmérsékletet alábecsüli. A modellfejlesztésnek a verifikáció a kulcsa!

Akkor most mit is mond az a pár soros előrejelzés?

Te, kedves olvasó, és mindenki azt szeretné, ha pontosan tudni lehetne, hogy holnap hány fok lesz, lesz-e eső, ha igen, akkor mikortól meddig és mennyire fog esni, mikortól lesz felhős az ég és mikor fog sütni a Nap. Legfőképp a csapadék az, amely érdekli a közvéleményt, de sajnos, pont a csapadék az a paraméter, amelyet talán a legnehezebb előrejelezni. Egyvalamit nagyon fontos megérteni: a meteorológiai előrejelzésben nincs 100% és sosem lesz; a "biztos" szó ismeretlen. Az időjárás előrejelzés valószínűségekkel dolgozik ( ha az időjárásjelentésben az szerepel hogy 35 fok lesz, az tulajdonképpen azt jelenti, hogy ez a legvalószínűbb érték ). És ha végigolvastad ezt az írást, akkor tudod, hogy nem azért mert a meteorológusok így szeretnék, hanem azért, mert egyszerűen nem tudnak pontos értékeket mondani. Az előrejelzésekben ezeket a valószínűségeket a "többnyire", a "többfelé", a "várható", a "helyenként" stb. szavak jelentik. Ez még mindig barátibb, mintha olyan adatokkal bombáznák a jónépet, hogy az 1 mm-t meghaladó csapadék valószínűsége 29% :). És a korábbiak alapján most már valószínűleg azt is érted, hogy az időjárásjelentésben nem fogják bemondani, hogy délután 15.32 perckor zivatar kezdődik Bátonyterenyétől északkeletre 2 kilométerrel.

Jósolunk? Az enciklopédia alapján igen. De ezt úgy tesszük, hogy elemzünk, modellt futtatunk és fejlesztünk, adatokat mérünk, mérőműszereket gyártunk és modell előrejelzéseket verifikálunk.

szabola