Az előrejelzések készítése

Egy-egy időjárás-előrejelzéshez több ezer ember gyors és szakszerű munkája, s széleskörű nemzetközi együttműködések szükségesek. A munka első fázisa a meteorológiai adatok begyűjtése. Az adatok ellenőrzése és rendszerezése után megkezdődik az információk analízise. Meteorológiai térképeket készítenek az aktuális időjárásról, valamint meghatározzák az előrejelzési modellek kezdeti értékeit. Ez különösen olyan helyeken nehéz, ahol nem áll rendelkezésre megfelelő mérési adat. Az egyes rácspontokra vonatkoztatott értékeket a lehető legpontosabban, objektív analízis segítségével kell meghatározni. Első lépésként elkészül az egyes meteorológiai állapothatározók (hőmérséklet, légnyomás, légnedvesség, szél) rácspontbeli értékeit tartalmazó kiindulási adatbázis.

Majd megkezdődnek a modellszámítások, s hamarosan elkészül az egyes rácspontokra vonatkozó előrejelzett eredmény. A kezdeti időpont utáni 12, 24, 36 és 48 órára (középtávú előrejelzés esetén 72, 96, 120, 144 órára) minden egyes rácspontban megkapjuk az állapothatározók előrejelzett értékeit. Mivel az előrejelzés konkrét rácspontokra vonatkozik, azok környezetére ismét az objektív analízis technikáját használva készül az előrejelzés.

A térképes formában készülő előrejelzések az adatgyűjtés kezdete után hat órával már visszakerülnek a nemzeti meteorológiai központokba, ahol megkezdődik a helyi előrejelzés. Az előrejelzési térképek mellett az aktuális

időjárási helyzetet ábrázoló térképeket is előállítják. Ezek – hasonlóan a numerikus előrejelzések eredményeit ábrázoló térképekhez – az egyes meteorológiai elemek értékeinek eloszlását ábrázolják a felszínre vagy egy adott nyomási szintre. A felszíni mérések nyomásértékeit tengerszintre redukálják az összehasonlíthatóság érdekében.

Ezután számítógép segítségével megrajzolják az azonos nyomási pontokat összekötő görbéket, az izobárokat. Az izobárok, a hőmérsékleti mező és egyéb meteorológiai elemek (csapadék, szél, borultság stb.) feltüntetésével elkészül a felszíni időjárási térkép. Az információk alapján megrajzolható a frontok feltételezett helyzete. Sok információt szolgáltatnak a rádiószondás mérések eredményei által kapott nyomási szintek (pl. 850, 500 hPa) magassági adatai (az ún. abszolút topográfiai térképek), vagy két nyomási szint közötti rétegvastagság geopotenciális méterben kifejezett értéke (relatív topográfiai térképek) is. Ez utóbbi esetben rendszerint az 500/1000 hPa-os nyomásszintek különbségét tüntetik fel. Az abszolút topográfiai térképeken megadják a szél irányát és sebességét, a hőmérsékletet és a nedvességet is. Az adatok analízise révén az egyes szinteken megjelennek a légköri képződmények: a magassági ciklonok és anticiklonok, a légköri hullámok, a nyomási teknők és gerincek.

Az előrejelzési munka utolsó stádiumában a helyi előrejelzőé, az emberi tapasztalaté a főszerep. A helyi hatásokat, természeti adottságokat jól ismerő előrejelző a modellszámítások eredményeire alapozva az eltelt néhány óra alatt beérkező újabb mérési adatokat is figyelembe véve végül a várható időjárási helyzet szubjektív előrejelzését készíti el. Ennek alapján meghatározza az egyes meteorológiai elemek konkrét várható értékét vagy annak valószínűségi intervallumait. A helyi viszonyok figyelembevétele nagyban javítja a regionális és a lokális előrejelzéseket. Az előrejelző szubjektív döntése olyan részleteket is figyelembe vesz, amire a numerikus módszerek nem képesek.

Ugyanakkor magában rejti az emberi tévedés hibáját is. Ennek ellenére a munka eme utolsó stádiuma sok esetben a legfontosabb. Egy balatoni vihart például sokszor csakis a helyi ismeretek, s a sokéves tapasztalat birtokában lehet – részben szubjektív módszerrel – előrejelezni.

Érdemes megjegyezni, hogy az objektív számításokon alapuló szubjektív előrejelzési technikát is segíthetik matematikailag megalapozott módszerek. Mint láttuk, az előzőekben megismert modellezési technika számos fontos légköri állapothatározót képes a légkör különböző függőleges szintjein jó közelítéssel becsülni viszonylag hosszú időtávra és ma már finom területi felbontással. Az időjárás azonban sokkal összetettebb dolog, mint néhány légköri állapothatározó időbeli viselkedése. A modellek ugyanis egyáltalán nem, vagy csak erősen korlátozott mértékben képesek kezelni olyan lényeges meteorológiai paramétereket, mint például a köd, a csapadék halmazállapota vagy a napfénytartam, a napi minimum és maximum hőmérséklet stb. Az említett matematikai eljárás a következőképp foglalható össze. Archivált adatok alapján egy statisztikai kapcsolatot állítunk fel a becsülendő – s a légköri modell által nem előrejelzett – paraméter és a modell által kezelhető néhány kiválasztott paraméter (output) között. Ezután a statisztikai kapcsolatba a modell aktuális outputját behelyettesítve nyerhetünk előrejelzést a modell által nem képviselt időjárási paraméterekre nézve. A módszer MOS (Model Output Statistics) néven ismeretes.

13.6. ábra: A veszélyes időjárási jelenségek előrejelzésére használt MM5 modell által készített ultrarövid-távú előrejelzés. Az ábra középső részén a 2005. április 18-án a Mátrában heves esőzést okozó felhőrendszer látható.

A 4 órás előrejelzés jól prognosztizálta a várható rendkívül nagy mennyiségű csapadékot.

Az időjárás-előrejelzéseket különböző időtartamokra készítik. Ez elsősorban a felhasználói igényektől függ.

Bizonyos esetekben, például riasztásoknál, vészjelzés kiadásánál megfelelő információ a jelenlegi időjárási helyzet ismerete is. Ezt a célt szolgálják – elsősorban a közlekedés, azon belül is kiemelten a repülés számára készített – ún. nowcasting (0–3 órás) és ultrarövid-távú (3–12 órás) időjárás-előrejelzések is (13.6. ábra).

A legszélesebb körben a rövid távú (1–2 napos) előrejelzések iránt van igény. Az általában 24 vagy 36 órás időszakra készített előrejelzések viszonylag nagy pontossággal leírják a légköri folyamatok várható alakulását. A közép-(3–10 napos), valamint a hosszú távú (1 hónap) prognózisok már lényegesen nagyobb bizonytalansággal rendelkeznek.

13.7. ábra: Az ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) 850 hPa-os nyomási szintre vonatkozó hőmérsékleti előrejelzése Budapestre 2004. 11. 03-án. A szaggatott vonal a determinisztikus előrejelzés (DET) eredményét mutatja. A vastag vonal az ensemble-előrejelzés átlagát (EPS – Ensemble Prediction System), a vékony vonalak pedig az egyes, eltérő kezdeti feltételekkel történő futtatások eredményeit mutatják (EPS tagok).

A bemutatott időjárási helyzet esetén három nap múlva az előrejelzés már rendkívül bizonytalanná válik.

A determinisztikus előrejelzésnek határt szab az, hogy légkör és a benne zajló folyamatokat leíró egyenletek bonyolultsága miatt az előrejelzések rendkívül érzékenyek a kezdeti feltételekre. Ez azt jelenti, hogy a modellszámítások csak maximum egy-két hétig adnak megfelelő előrejelzést, és még a legtökéletesebb kezdeti feltételekkel sem lehet megmondani, hogy milyen lesz az időjárás egy hónap múlva. A kezdeti feltételek, valamint a modell bizonytalansága úgy vehető figyelembe, ha az előrejelzési modellt többször, ugyanarra a kezdeti időpontra vonatkozó, egymástól kisebb-nagyobb mértékben eltérő kezdeti feltétel megválasztásával futtatjuk. A különböző futtatások az előrejelzési időtartam növekedésével egyre eltérőbbek lesznek. Az eredményhalmazból (ensemble) egyrészt következtethetünk az egyes időjárási események bekövetkezési valószínűségére, másrészt az előrejelzések megbízhatósága alapján becsülhetjük az előrejelezhetőség időtartamát (13.7. ábra). A módszer hátránya, hogy jóval nagyobb számítási időt igényel, mintha csupán egyetlen előrejelzést készítenénk.

A modellfuttatások során előállnak a meteorológiai állapothatározók jövőbeli becsült értékei. A nyers modelleredmények az utófeldolgozás során válnak a meteorológusok és a felhasználók számára értelmezhetővé, közvetlenül felhasználhatóvá (13.8. ábra). Az eredményeket szabályos rácsra interpolálják, fizikai összefüggések alapján további meteorológiai paramétereket számítanak, illetve térképes formában is megjelenítik a meteorológiai mezők előrejelzett értékeit.

13.8. ábra: Az ECMWF által készített 10 napos előrejelzés Kecskemétre. Szaggatott vonal mutatja a determinisztikus, folytonos vonal az ensemble előrejelzést. A diagramokon az előrejelzett érték bizonytalanságát is feltüntetik.