Komentarze synoptyków od dwóch dekad w ICM UW
Upływa 20 lat od chwili opublikowania pierwszego komentarza synoptycznego na stronie ICM UW. Z tej okazji synoptycy: dr Henryk Piwkowski, Jarosław Olędzki, Maciej Ostrowski i dr Ryszard Klejnowski oraz twórcy serwisu meteo.pl: dr Bogumił Jakubiak i Leszek Herman-Iżycki zostali uhonorowani przez rektora UW Medalami Uniwersytetu Warszawskiego. Odznaczenia wręczył im prof. Marek Niezgódka. Przedstawiamy podsumowanie dwóch dekad współpracy z ICM UW pióra naszych znakomitych ekspertów.
Już od ponad dwudziestu jeden lat (od maja 1997) w Interdyscyplinarnym Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego obliczane są modele numerycznej prognozy pogody dla rejonu Europy Środkowej, obejmujące obszar od krańców Zatoki Botnickiej po Triest i od Moguncji po Kijów i Smoleńsk. Ich wyniki prezentowane są w serwisie internetowym meteo.pl. Pierwszym modelem uruchomionym w ICM UW był model UM w rozdzielczości 17 km. Obecny UM ma rozdzielczość 4 km i jest zasilany przez operacyjny model globalny UM liczony w MetOffice (brytyjskiej służbie meteorologicznej). Drugi model, wdrożony do obliczeń kilka lat później, to COAMPS (model US Navy) liczony na siatce 13 km. Eksperymentalnie (w serwisie mapy.meteo.pl) dostępne są wyniki prognozowania modelem UM na siatce 1,5 km oraz modelem WRF na siatce 4 km. Modele mezoskalowe realizowane w ICM UW uszczegółowiają obliczenia modeli globalnych np. amerykańskiego GFS (Global Forecast System – globalny system prognozowania pogody krótko i średnioterminowej) dla mniejszych, ale bardziej skomplikowanych orograficznie obszarów części kontynentu. W ciągu ponad dwudziestu lat znacznie zmieniły się możliwości obliczeniowe – z początkowego liczenia raz na dobę doszliśmy do obliczeń co 6 godzin, wyników z dwóch modeli operacyjnych i dwóch eksperymentalnych (plus model falowania Bałtyku), ze skromnych prezentacji internetowych do rozbudowanego serwisu pokazującego na mapach i meteorogramach prognozowany przebieg 22 parametrów opisujących przyszły stan pogody. Nie zmienił się obszar obliczeń – jest to Europa Środkowa i rejon Bałtyku.
Jakość obliczeń istotnie zależy od dostępności danych z sieci stacji synoptycznych oraz wchłaniania do systemu danych z innych systemów obserwacyjnych, takich jak pomiary radiosondażowe. W tym obszarze dopływu danych widać, że liczba stacji synoptycznych od lat nie zmienia się, trzy stacje radiosondowania atmosfery w naszym kraju pracują co 12 godzin, podobnie jak większość stacji na świecie, zaś na wschód od Polski sieć pomiarowa jest bardzo rzadka. Mimo to model numeryczny prawidłowo określa nawet szczególne przypadki adwekcji wschodnich – zimą połączone z mrozami, w okresach przejściowych z dokuczliwymi chmurami niskimi.
***
Precyzyjne prognozy numeryczne dostarczają informacji, które w poprzednim okresie pracy ręcznej były tylko domyślne, nie przyjęte do praktyki synoptycznej. Chodzi o specyficzne formy rozwoju konwekcji – superkomórki, które w okresie letnim są przyczyną gwałtownych, długotrwałych i obfitych opadów i burz oraz mezoskalowych systemów konwekcyjnych powodujących nawałnice, w rodzaju tej, która spustoszyła w sierpniu 2017 roku sosnowe lasy Borów Tucholskich. W okresie zimowym zagrożeniem są sytuacje zastoisk mrozowych i związanych z tym zjawisk smogowych – tutaj zastosowana w modelu precyzyjna rzeźba terenu i wiele poziomów modelu przy podłożu pozwala na prognozowanie tego zjawiska. W okresie wiosennym niejednokrotnie model prognozuje znaczne obszary mgieł adwekcyjnych nad południowym i środkowym Bałtykiem, nie obserwowanych przez stacje lądowe i słabo widocznych na zdjęciach satelitarnych w paśmie podczerwieni.
W wynikach prognozowania, szczególnie w przebiegach zobrazowanych w meteorogramach pokazuje się dobową zmienność pogody, w tym parametrów ciągłych jak temperatura, wilgotność i ciśnienie, jak też dyskretnych jak godzinowa suma opadu, wielkość i rodzaj zachmurzenia czy mgły. Zobrazowaniu podlega także parametr wektorowy, którym jest wiatr.
***
Modele numeryczne w części analitycznej są aparatem poznawania stanu atmosfery zdecydowanie lepszym niż sieć stacji synoptycznych, porównywalnym z precyzyjnymi danymi satelitarnymi i radarowymi. Mają jeszcze istotną przewagę – poza analizą stanu atmosfery prowadzą PROGNOZĘ, czyli dostarczają istotnych dla wielu systemów gospodarczych, przyrodniczych, społecznych informacje o przyszłym stanie atmosfery i częściowo hydrosfery. Modelowanie numeryczne i zobrazowania wynikające z tego procesu w formie map i meteorogramów już od początku wymagały wielu objaśnień i tłumaczenia – nie każdy czyta legendę czy FAQ, za to prawie każdy dzień przynosi inna pogodę. W ten sposób omawiając bieżący bieg pogody na obszarze kraju i w okolicach można stopniowo wsączać dydaktykę meteorologii w umysły naszych wiernych czytelników. Tego zadania podjęła się nieliczna grupa synoptyków, będących już na zasłużonej emeryturze, ale równocześnie uważających, że póki starcza sił to należy nieść kaganek oświaty.
***
Upływa właśnie 20. rocznica napisania i opublikowania pierwszego komentarza na stronie ICM UW. Przez te dwadzieścia lat codziennie jeden z naszej grupy pisał komentarze do prognoz. Ta grupa to – Henryk Piwkowski, emerytowany wykładowca meteorologii na Politechnice Warszawskiej, Maciej Ostrowski, absolwent meteorologii na PW, były kierownik Centralnego Biura Meteo lotnictwa wojskowego i Ryszard Olędzki, absolwent UMCS, były główny synoptyk tegoż biura. Osiem lat temu do zespołu dołączył Ryszard Klejnowski, absolwent WAT, z ponad czterdziestoletnim stażem w służbie meteorologicznej lotnictwa wojskowego i państwowej służbie hydrologiczno-meteorologicznej (IMGW-PIB).
Przyjęcie na siebie takich obowiązków było dla nas wyzwaniem, stanęliśmy w konkurencji do medialnych „opowiadaczy pogody”. Wypracowując formułę komentarza do prognoz założyliśmy, że nie będzie to opisywanie jaka to „temperaturka” i „chmurka ze słoneczkiem” pojawi się na planszy, ale pokazania, jakie procesy dziejące się w atmosferze pogodę kształtują – do tego konieczne jest pokazywanie złożoności i współzależności wielu dziejących się równolegle, niekiedy w znacznej odległości od siebie procesów w atmosferze. Zaletą systemu (a szczególnie komentowania przez doświadczonych synoptyków) jest znaczna interaktywność naszych odbiorców. Wielokrotnie czytelnicy zwracają nam uwagę na osobliwości, przysyłają pytania lub nawet sugestie wyjaśnienia. Często otrzymujemy dociekliwe, niekiedy zaskakujące pytania, na które staramy się odpowiadać.
***
Każdy pracujący w obszarze Internetu zastanawiać się musi, czy jego działalność przynosi jakiś odzew, czy dociera do zainteresowanych. Należy mieć na uwadze fakt, że zastany w Internecie potencjał wiele osób traktuje jako coś oczywistego, nie zastanawiając się zbytnio nad źródłami, ich jakością i wiarygodnością przekazywanych wiadomości. W ten sposób tworzą się fake-newsy, bezmyślnie powielane przez kolejne serwisy plotkarskie. Działający od 21 lat serwis meteorologiczny ICM UW, obrazujący i komentujący wyniki działania systemu meteorologicznych prognoz pogody utrwala się w świadomości społecznej jako coś oczywistego, zawsze dostępnego i bezpłatnego.
W 2007 roku, na skutek zastrzeżeń brytyjskiej służby meteorologicznej (UK MetOffice), wstrzymane zostało publikowanie meteorogramów i map dla obszaru poza krajem i strefą ekonomiczną Bałtyku. Rozpętała się wówczas niespotykana burza mailowa, do ICM UW przyszło ponad 2500 listów elektronicznych od naszych użytkowników, głównie z krajów sąsiednich, ale nie tylko. Dopiero wówczas mogliśmy zobaczyć w jak wielu obszarach gospodarczych, społecznych, dydaktycznych, sportowych i rekreacyjnych mają zastosowanie nasze modele. Odezwali się przedsiębiorcy rolni zainteresowani prognozą opadów przed opryskiwaniem setek hektarów upraw, budujących pola golfowe w Danii, handlowcy pracujący w Tallinie i w Czechach, dyspozytorzy utrzymania dróg, organizatorzy dużych marketów i sklepów, budowlańcy wylewający setki ciężarówek betonu w jedną pogodną noc, piloci sportowi i instruktorzy żeglarstwa, tatrzańscy narciarze i deskarze, całe rzesze turystów – od bieszczadzkich włóczęgów po drepczących po uzdrowiskach. Właściwie wszystkie maile zawierały pochwały i potwierdzenie wysokiej jakości naszych prognoz oraz znaczną wartość dydaktyczną komentarzy synoptyków.
W marinach szwedzkich czy fińskich meteorogram dla współrzędnych mariny często wisi obok oficjalnego skandynawskiej służby pogody, tak też jest w polskich marinach Mazur – tu już na ogół wisi tylko meteorogram ICM UW. Przy jachtingu morskim wyjście poza obszar naszych modeli (Bałtyk, Cieśniny Duńskie i wschodnia część Morza Północnego) to jednocześnie wyjście poza precyzyjne, umiejscowione w dokładnym obszarze prognozy, pozwalające na wykorzystanie siły i kierunku wiatru do zaplanowania operacji żeglarskiej, rybołówstwa czy dla punktualnej i bezpiecznej żeglugi promowej.
***
System prognoz numerycznych ICM UW w momencie swojego powstania nie miał w kraju konkurencji – zarówno ze względu na ilość wytwarzanej informacji, jak też ze względu na jakość i precyzję prognozowania. Mimo takiego postępu, w świecie medialnym otrzymujemy w dalszym ciągu przedpotopowe „słoneczka z chmurkami” i jedną (prawdopodobnie maksymalną) temperaturę. Jak różni się to od komentarza synoptyka w BBC poznać mogą liczni emigranci i turyści na Wyspach Brytyjskich, bowiem UK MetOffice słusznie jest uznawana za jedną z najlepszych w Europie.
U nas w kraju poprzez niewielkie wymagania mediów tworzone są schematyczne, mocno uogólnione i nieprecyzyjne prognozy, które prawie zawsze się sprawdzają. Należy jednak zastanowić się jak wyszkolił się na tysiącach statycznych prognoz widz – chyba spodziewa się tylko takich chmur i deszczu jakie widzi na ekranie, nie sądzi, że możliwy jest jakikolwiek ruch zjawisk – ani w terenie, ani w czasie. Tak szkolony w zakresie meteorologii widz podejmuje przedziwne decyzje – jedzie samochodem setki kilometrów razem z frontem, kieruje samoloty „od tyłu” pod aktywny front chłodny, wypływa przed zaczynającym się za kilka godzin dolądowym sztormem, prowadzi wycieczkę uczniaków w trampkach na zaśnieżone przełęcze przy wietrze halnym.
Pojawienie się w końcu XX wieku prognoz ICM UW wymagających pewnego zrozumienia procesów dziejących się w atmosferze, wraz z komentarzem doświadczonego synoptyka, tłumaczącym jakie procesy są istotne w danych dniach, stanowiło przełom w informowaniu o zjawiskach pogodowych. Przełom ten złożył się z niesamowitym rozwojem dostępu do Internetu, które to medium stanowi główną platformę przekazywania naszych produktów.
System numeryczny w dwóch operacyjnych modelach produkuje obecnie prawie 2000 map Europy Środkowej na dobę. Mapy te zawierają wszystkie parametry pogody prognozowane na okresy czasowe co 3 godziny, dla przykładu mapy z liczbą wyładowań, gęstością mgły czy ilością chmur niskich oraz natężeniem opadu. Dodatkowo na dobę produkowanych jest 170 map falowania Bałtyku i Cieśnin Duńskich. Te liczby nie dotyczą wyników prognozowania eksperymentalnie wprowadzonych modeli UM 1,5 km oraz WRF w serwisie mapy.meteo.pl.
Bardzo wydajne biuro meteorologiczne pracujące w technologii ręcznej wspomaganej komputerowo może wyprodukować na dobę 30 map, ale tylko zawierających analizę aktualnego stanu pól – jest to jedynie 1,4% możliwości systemu numerycznego. Zupełnym novum w prognozowaniu stało się wprowadzenie meteorogramów – czyli tabel i wykresów godzinowego przebiegu poszczególnych parametrów (w obecnej chwili 22) opisujących stan atmosfery w określonym miejscu Europy Środkowej. Dla uzyskania prognozy konieczne jest wskazanie tego miejsca – na mapie, poprzez współrzędne lub nazwę miejscowości. Dla obszaru Polski meteorogramy prezentowane są dla prawie 2500 gmin, obejmują one obszar 28*28 km lub 39*39 km. Teoretycznie można wyprodukować 275968 meteorogramów (model UM4km liczony na siatce 448×616), jednak dostępnych po kliknięciu na mapę jest ich ponad 5000, ponieważ są one generowane dla co siódmego węzła (choć prezentują dane z kilkudziesięciu sąsiednich węzłów). W modelu COAMPS jest ich 3111 i podobnie jak w UM, generowane są one dla miejscowości. Istnieje możliwość, po wyznaczeniu początkowego punktu poruszania się na mapie w ośmiu kwadrantach i pobierania sąsiednich meteorogramów, obserwowania prognozowanego stanu pogody po trasie.
W sumie należy stwierdzić, że modele numeryczne dostarczają ponad 20 krotnie więcej informacji o pogodzie aniżeli pomiary wykonywane na sieci stacji synoptycznych i radiosondażowych służby pogody, nie mówiąc o tym, że dostarczają prognozy, nieosiągalne w żaden inny sposób przy pracy tradycyjnego systemu służby.
Implementacja, rozwój modeli i ich eksploatacja nie byłyby możliwe bez merytorycznego wkładu dra Bogumiła Jakubiaka i całego niewielkiego, jak na zakres zadań, zespołu meteo ICM UW, dzięki którym codziennie i niezawodnie możemy zapoznać się z prognozą. Na tle ich pracy, nasze komentarze stanowią tylko cząstkę całego, tak ważnego przedsięwzięcia. Szczególne znaczenie dla rozwoju miało – przez te lata realizacji projektu obliczeń modelowych i ich komentowania – osobiste zaangażowanie profesora Marka Niezgódki, twórcy Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego i jego dyrektora do czerwca 2018 roku.
Oceniamy, że komentarze czyta codziennie 3-4 tysiące osób, otrzymaliśmy też wiele setek listów od czytelników. Dało nam to odpowiedź na zasadnicze pytanie każdego, kto podejmuje działanie w światowej sieci WWW – czy jest ono potrzebne? Dzisiaj wiemy że tak, codziennie czytamy wszystkie listy, na niektóre odpowiadamy w treści komentarza, na inne oddzielnie.
Artykuł został przygotowany przez współpracujących z ICM UW synoptyków z okazji 20. rocznicy opublikowania pierwszego komentarza synoptycznego na stronie meteo.pl.
Na zdj. od lewej: Jarosław Olędzki, Maciej Ostrowski, dr Bogumił Jakubiak, prof. Marek Niezgódka, dr Henryk Piwkowski, dr Ryszard Klejnowski, Leszek Herman-Iżycki
