Polacy mają sposób na precyzyjną prognozę pogody

"Prognozowanie pogody od kilkudziesięciu lat odbywa się przede wszystkim na podstawie wyników uzyskanych poprzez obliczenia wykonywane za pomocą programów komputerowych. Tego rodzaju programy nazywane są numerycznymi modelami pogody. Prognozy numeryczne powstają w ten sposób, że wszystkie pomiary np. temperatury, opadu, siły wiatru, musimy zasymilować, czyli połączyć i zestroić ze sobą. Na ich podstawie - za pomocą obliczeń numerycznego modelu atmosfery – możemy przewidzieć, jaka będzie pogoda w przyszłości" - mówi PAP dr Zbigniew Piotrowski z Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowego Instytutu Badawczego.

Chociaż szczegółowe, długoterminowe prognozy pogody są wciąż poza zasięgiem służb meteorologicznych, to jednak horyzont użytecznej prognozy przygotowywanej przez Europejskie Centrum Prognoz Średnioterminowych (ECMWF) przesunął się w ciągu ostatnich piętnastu lat z trzech do siedmiu dni.

Zespół kierowany przez dr. Piotrowskiego ma pomysł, jak przygotowywać znacznie precyzyjniejsze prognozy pogody wysokiej rozdzielczości, które ze względu na koszt obliczane są na dwa do trzech dni naprzód. Naukowiec wraz ze swoim czteroosobowym zespołem chce stworzyć narzędzie - program komputerowy, dzięki któremu w Europie dostępna będzie prognoza pogody o dowolnie wysokiej rozdzielczości, ograniczonej tylko mocą obliczeniową najnowocześniejszych procesorów i kart graficznych. Umożliwi to obliczanie regionalnej prognozy pogody z niespotykaną dotąd dokładnością, a aby obniżyć koszt wytworzenia prognozy, obliczenia będą prowadzone w sposób energooszczędny. Wszystko w ramach międzynarodowego konsorcjum COSMO skupiającego europejskie służby meteorologiczne.

"W ostatnich latach udoskonalanie prognoz pogody wynikało przede wszystkim z lepszej asymilacji danych. Głównym czynnikiem, który polepszał precyzyjność prognoz było zwiększanie liczby i jakości danych obserwacyjnych, wprowadzanych do modelu" - wyjaśnia dr Piotrowski.

Jego zespół proponuje zupełnie inne rozwiązanie. Polega ono na odmiennym - niż obecnie stosowane - sposobie rozwiązywania równań ruchu atmosfery. "Europa jest ogromna, a atmosfera bardzo cienka – większość zjawisk pogodowych mieści się w jej pierwszych kilkunastu kilometrach. Dotychczasowe modele pogody prognozowały poziomy i pionowy ruch atmosfery w inny sposób, my traktujemy atmosferę w pełni trójwymiarowo” - opisuje naukowiec. "Równania, które rozwiązujemy będą też wiernie zachowywały wielkości fizyczne, np. ilość wody zawartej w chmurze, co w do tej pory stosowanych równaniach nie jest tak oczywiste" - podkreśla badacz.

Co ważne, model przygotowywany przez zespół dr. Piotrowskiego będzie dostarczał informacji o pogodzie przy samej powierzchni ziemi. Dotychczas stosowane modele - jak mówi naukowiec - kończą się na wysokości 10 metrów nad powierzchnią i "zgadują", co dzieje się poniżej. Tymczasem wierność, z jaką odwzorowujemy oddziaływanie przepływu z powierzchnią ziemi, ma kluczowe znaczenie dla prognozy ekstremalnych zjawisk pogodowych czy optymalizacji produkcji energii wiatrowej. Zastosowanie nowego modelu pozwoli też na przygotowywanie prognoz wysokiej rozdzielczości dla terenów wysokogórskich, np. w Alpach. "Dziś, jeśli zwiększamy rozdzielczość prognozy, bo chcemy spojrzeć z większą dokładnością na góry, to dotychczasowe oprogramowanie - dla stabilnej produkcji prognozy - wymaga, aby te góry +wygładzać+. W naszym podejściu ten problem nie występuje" - opisuje dr Piotrowski.

Z programu, który powinien być gotowy za trzy lata, będą mogły korzystać kraje uczestniczące w konsorcjum COSMO, m.in. Niemcy, Szwajcaria, Włochy, Rumunia, Grecja, Rosja i przede wszystkim Polska. Na realizację swojego projektu dr Zbigniew Piotrowski otrzymał 2 mln zł z programu FIRST TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

Zespół dr Piotrowskiego korzysta z osiągnięć prof. Piotra Smolarkiewicza, który w ECMWF realizuje prestiżowy grant ERC w projekcie „PantaRhei”, w którym opracowuje model numeryczny nowej generacji dla globalnej prognozy pogody.

PAP - Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska

ekr/ agt/