Az időjárás kétségkívül életünk alapvetően meghatározó tényezője, ha másért nem is, de a hőmérséklet- és csapadékviszonyoktól függő mezőgazdaság működése, minősége élet-halál kérdés. Az elmúlt évezredekben a rossz termés vagy néhány szűk esztendő komoly éhínséget, a nyomában pedig járványokat, háborúkat okozhatott, és bár a tudomány és technológia fejlettsége árnyalatnyit csökkentette kitettségünket, ez ma sincs alapvetően másként.
Teljesen érthető, hogy elődeinket aggodalommal töltötte el az időjárás alakulása, nem véletlen, hogy annyi népi időjóslat maradt fenn. Manapság pedig minden eddiginél nagyobb figyelem irányul az előjezésekre: a többség ugyan már nem a gabonát félti az elemektől, de napi szinten kíváncsi arra, hogyan öltözzön, mikor menjen a szabadba, mikorra időzítse a szabadságát. A legnagyobb kihívást pedig a villámsebességgel terjedő napelemparkok és szélturbinák várható teljesítményének előrejelzése jelenti 15 perces felbontásban.
Túlzás nélkül kijelenthetjük, modern korunkban a részletes, lokális előrejelzés rövid és hosszú távra is alapvető követelmény a társadalom részéről. Ha pedig elered az eső a kerti bulin, pedig „ide csak reggelre mondtak 2 mm-t”, vagy fél órára ki kell jönni a Balatonból a zivatar miatt, máris ítél a düh: „Nem értenek ezek semmihez!” „Beszélnek össze-vissza, de ha a mérnök téved ennyit, emberek halnak meg!” „Ezért kapnak ezek fizetést?”
Még egy olyan ideális, elképzelt helyzetben sem, amikor a bolygót mérőállomások sűrű hálózata borítja három dimenzióban az öt kilométeres tengermélységtől a sztratoszféráig minden topográfiai ponthoz alkalmazkodva. Molnár László meteorológust, a Kiderül.hu munkatársát kérdeztük az előrejelzés korlátairól, illetve arról, mennyire vehetjük komolyan a lépten-nyomon szembejövő napocskás, felhős, esős, millimétereket és százalékokat mutató ikonokat?
Túlzás kényszerből
Kezdjük utóbbival, elsősorban azért, mert a tartózkodási helyünknek megfelelő, pontos, könnyen és gyorsan értelmezhető, sokszor napon belül is bontható prognózis ígéretét hordozzák. Emellett bármilyen előrejelző oldalt megnyitunk, elsőként ezek kerülnek a szemünk elé. Nyilván nem a megjelenítés fontos, ugyanezt el is olvashatjuk, a piktogramok csupán az információ sűrítését szolgálják.
Napos vagy felhős, ködös, szeles – viszonylag egyszerű, extrém jelenségek kivételével mondhatni másodlagos tényezők a hétköznapokban ahhoz képest, hogy mennyi eső várható, mikor és milyen valószínűséggel. Mi alapján határozzák meg ez utóbbit?
Egy 10×10 kilométeres rácsot „fektetnek” az egész bolygóra, a talajrétegektől egészen a sztratoszféra tetejéig 80 különböző szinten. Ehhez összegyűjtik az adott napon/napszakban/órában mért hőmérsékletet, páratartalmat, szélirányt, szélsebességet stb, rengeteg adatot a felszíni hagyományos mérőállomásokról, rádiószondákból, repülőgépes mérésekből, műhold és radar adatokból. Az így előálló mező lesz az időjárás-előrejelző modellek kiindulópontja.
Ez a sokszor hivatkozott időjárási modell, amibe még beépítenek olyan tényezőket, amelyekkel az időjárási helyzet bizonytalanságát próbálják kimutatni. Az adathalmazt pedig 50-100 alkalommal lefuttatják szupergyors számítógépen. Így kapjuk meg azt, hogy az 50-100 futtatásból milyen százalékos arányban lehet egyáltalán csapadék (azaz csapadékvalószínűség), mennyiségét pedig ezek átlaga jelenti.
Vagyis ha mondjuk 100 futtatásból csak 10 jelez csapadékot, ebből öt 1 millimétert, a másik öt pedig 3 mm-t (aminek az átlaga 2), akkor a piktogramon megjelenik: 2 mm eső, annak a valószínűsége pedig, hogy egyáltalán lesz bármennyi csapadék, 10 százalékos esélyt mutat
– magyarázza a 24.hu-nak Molnár László.
Vannak persze egyértelmű helyzetek, de e háttér ismeretében könnyen belátható, hogy ilyen rendkívül részletes előrejelzésre nem érdemes alapozni, pláne nem kisebb települések vonatkozásában, amelyeket esetleg nem is érintenek a négyzetrács metszéspontjai. Nagyváros, például Budapest esetén pedig több ilyen is akad, így könnyen megeshet, hogy a fővárosra csapadékot látunk a piktogramon, Békásmegyeren esik is, míg Kőbányán ragyog a Nap.
Ilyenkor persze lakóhely függvényében vagyunk elégedettek vagy morgunk a meteorológusokra, ám a kérdés inkább az, hogy miért tolják a kirakatba ezt a módszert, ha ennyire megbízhatatlan. Egyszerű a válasz:
Matematikailag lehetetlen
Nézzük most általánosságban a meteorológiai előrejelzés nehézségeit. Az időjárást közismerten számos, folyamatosan változó fizikai tényező alakítja, Molnár László szavaival a légkör viselkedése kaotikus, vagyis ugyanahhoz az állapothoz is több végkimenetel kapcsolódhat. Múltbeli és jelenidejű adatokkal tendenciákat nagyon jól meg lehet ragadni, de teljesen stabil képet nem alkothatunk a jövőről.
Már csak azért sem, mert nincs elég információnk. Ehhez ugyanis kis túlzással horizontálisan és vertikálisan is műszerekkel kellene beborítani a bolygót, a már említett öt kilométeres tenger alatti szinttől a sztratoszféráig. Csupán elméletben tegyük fel, hogy megtesszük, és egy csepp harmat nem ül meg a fűszálon, egy fuvallat nem fut át a hegytetőn úgy, hogy ne mérnénk.
Még ekkor sem lehetne 100 százalékosan pontos, és adott kis területre érvényes előrejelzést adni. A légkört leíró parciális differenciálegyenleteknek ugyanis csak közelítő megoldásuk van
– mondja a meteorológus, és egy példával teszi érthetővé.
Képzeljünk el egy legyet az asztalon, amelyiket minden felszállás után pontosan ugyanoda és ugyanabba a pozícióba tudunk visszatenni. Tűpontos eszközökkel követjük minden egyes repülését, majd ezeket modellezzük milliószor: mégsem tudjuk megmondani, hogy az egymillió-egyedik alkalommal éppen melyik „verziót” választja.
A meteorológusokat is meglepte
A legmegbízhatóbb előrejelzést az úgynevezett lokális modellek adják, itt az említett rács 1×1, 2×2 kilométeres négyzetekből áll. Ilyenkor a kisebb völgyek, vízfelületek, hegycsúcsok stb. helyileg pontos, de nagyobb léptékben meg sem jelenő hatása is szerepel a modellekben. Emellett a nyugodt időt okozó anticiklonoknál nagy biztonsággal lehet előre jelezni, míg a gyorsan változó frontok, ciklonok esetében értelemszerűen homályosabb a kép.
Az elmúlt 1-2 évben ugyanakkor nagy áttöréssel kecsegtet a mesterséges intelligencia. Az eddig taglalt dinamikus időjárási modellekkel szemben ez egy statisztikus módszert követ: betáplálták az elmúlt 83 év összes időjárási adatát (ez az 1941-ig visszanyúló ERA5 adatbázis), a gép pedig ebből készít villámgyors statisztikát. A hasonló időjárási szituációk felismerése alapján készít előrejelzést, és a meteorológusok nagy megdöbbenésére a nyolc napos előrejelzése már jobb, mint a korábban felvázolt dinamikus modelleké. A 8 napon túli időtávon viszont továbbra is a dinamikus modell valószínűségi előrejelzése a megbízhatóbb.
