Pogoda jest jak maszyna parowa



Pobieranie 16.69 Kb.
Data09.05.2016
Rozmiar16.69 Kb.
Matylda Kurzątkowska

Pogoda jest jak maszyna parowa

Wywiad z fizykiem, Mateuszem Barczykiem,

synoptykiem Biura Prognoz Meteorologicznych i Komercyjnych

Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej,

Państwowego Instytutu Badawczego.



MK – Bardzo dziękuję za Pana zgodę na spotkanie ze mną. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej każdego dnia wykonuje niezwykle odpowiedzialną pracę, z której właściwie wszyscy korzystamy. Mimo to zechciał Pan poświęcić mi cenny czas. Przede wszystkim chciałabym się dowiedzieć, czy wykształcenie fizyka i dalej praca w tym zawodzie zmienia patrzenie na świat?

MB – Cel tego spotkania jest niezwykle szlachetny, chodzi przecież o bardzo prestiżowy konkurs fizyczny. Sam jestem fizykiem i chętnie identyfikuję się z takimi działaniami. Cała przyjemność jest więc po mojej stronie. Jeśli chodzi natomiast o twoje pierwsze pytanie, to ta zmiana perspektywy patrzenia na otaczający nas świat jest właśnie najważniejszą cechą fizyka. Jest w nas wewnętrzna ciekawość, która wymaga tego, żeby zrozumieć. Oczywiście, czasami jest to denerwujące, lubimy dociekać rozwiązania zadania, a często wynik końcowy nie jest już tak interesujący, jak sam proces dochodzenia do niego.



MK – Na czym polega prognozowanie pogody? Jaki ma to związek z fizyką, a jaki z matematyką, czy też analizą lub obserwacją?

MB – Rzeczywiście jest konkurencja pomiędzy tymi dziedzinami. Wręcz potworzyły się wśród nas frakcje. Są „romantycy”, dla których najważniejsza jest obserwacja, pomiar i mapa. Są też „modelarze”, dla których najważniejsze są algorytmy. Warto jednak podkreślić, że podstawą fizyki jest pomiar i obserwacja. Z drugiej jednak strony językiem fizyki jest matematyka. System pogodowy można sobie wyobrazić jak maszynę parową, jedno i drugie działa na ściśle określonych zasadach, które po prostu są fizyczne. Ponieważ jednak przyroda jest bardzo trudna do określenia, nie ma wyraźnych granic, więc tu kluczowe są jednak obserwacje. Obecnie jest bardzo wiele źródeł informacji. Napływających danych jest tak dużo, że nawet modele matematyczne, numeryczne nie radzą sobie z tym. Prognozowanie pogody polega na obserwowaniu stanu aktualnego i przewidywaniu przekształcania się układu. Oczywiście bierzemy pod uwagę procesy fizyczne takie jak adwekcja, parowanie, skraplanie, wymiana energii, czy też pędu.



MK – A czy prognozowanie pogody ma jakiś związek z fraktalami?

MB – To jest bardzo trudne pytanie. W pierwszej chwili chciałoby się odpowiedzieć, że nie ma. Jednakże w śnieżynce dostrzegamy trójkąt Sierpińskiego. Poza tym wiele rzeczy możemy sobie wyobrazić w postaci fraktali, ot, choćby strukturę rzeki. Jest pewien artykuł naukowy, który ukazuje, że fraktale są dobrym obrazem schodzenia skali. W tym kontekście są właśnie takie podejścia w prognozowaniu, które pozwalają korzystać z samopodobieństwa. Może to mieć zastosowanie w prognozowaniu numerycznym.



MK – Z jakim wyprzedzeniem, na jakim obszarze i z jaką dokładnością prognozuje się pogodę? Przecież wszystko wkoło tak bardzo się zmienia…

MB – No właśnie! Na tym polega trudność. Są też jednak zjawiska bardzo stabilne, które do zmiany wymagają wielu czynników. Wszystko zależy od skali, im bardziej schodzimy w dół, tym bardziej skraca się czas wyprzedzenia prognozy. Wszystko obarczone jest pewnym prawdopodobieństwem. Współczesne podejście, które jest oparte zarówno na obserwacji, jak i na metodach numerycznych pozwala prognozować z wyprzedzeniem 7 dni z sensowną sprawdzalnością. Prognozy deterministyczne sięgają 16 dni, a nawet miesiąca. To jest pewna bariera, wynika ona z zachowań chaotycznych w przyrodzie, w pewnym momencie chaos zwycięża nad metodami ekstrapolacyjnymi. Zależy to też od układów pogodowych. W przypadku wyżu ten czas wydłuża. W układach burzowych inicjacja następuje w dużo mniejszej skali i wtedy może być problemem z prognozowaniem nawet na kilka godzin naprzód.



MK – A czy prognozowanie dla lotnictwa różni się? Przecież piloci potrzebują bardzo dokładnych i pewnych informacji…

MB – Tak, różni się. W tym przypadku operujemy w innej przestrzeni. Prognozy dotyczą określonych warstw atmosfery. Dla małego lotnictwa osłona obowiązuje do wysokości 3000 metrów, dla dużego lotnictwa cywilnego – aż do 15000 metrów. Natomiast precyzyjne prognozy na poziomie gruntu są niezbędne dla funkcjonowania lotnisk. Poza tym pilotów interesują inne parametry: mgły nad obszarem lotnisk, wiatr w całej troposferze, turbulencje, czy też wysokość izotermy zero, ponieważ w jej otoczeniu i powyżej może występować zjawisko oblodzenia. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej musi przygotować prognozę interesującą dla odbiorcy, a każdy z nich oczekuje innych informacji, więc i prognozowanie musi być odmienne.



MK – Czy można przeprowadzać eksperymenty pogodowe? Czy można wywoływać pogodę? Znam taką dużą plantację borówki amerykańskiej na Podlasiu. Jej właściciel za pomocą specjalnego działka rozpędza chmury burzowe, które zagrażają jego uprawom.

MB – W dużej skali to nie ma sensu, choć teoretycznie jest to możliwe. Oczywiście można tego próbować, zwłaszcza jeśli ktoś nie liczy się z kosztami. Efekty tych działań są jednak raczej mizerne. Czasem faktycznie stosuje się je do walki z gradem. Do tego celu używa się między innymi jodku srebra. Jednakże przy dużych obszarach jest to zupełnie nieskuteczne, nie udaje się przecież w ten sposób usunąć np. mgły z lotniska. To pytanie dotyka jednak innej ciekawej kwestii. Otóż układy burzowe zazwyczaj zatrzymują się na rzekach lub wędrują wzdłuż nich. Burze żeby żyć, potrzebują ciepła i wilgoci. Okolice rzeki są chłodniejsze, tu burza nie może odebrać kolejnych porcji energii. Inaczej jest z miastami, to są wyspy ciepła. Z drugiej strony okolice rzek są źródłem wilgoci, a miasta są na ogół bardziej suche niż przedmieścia. Wszędzie tu należy więc rozważyć balans między czynnikami wspomagającymi i powstrzymującymi rozwój burzy. Znamy więc parametry, które kształtują pogodę. Jeśli chodzi o eksperymenty pogodowe, to bardzo dużo teraz dzieje się na płaszczyźnie teledetekcji, chodzi o zdjęcia satelitarne. Jednakże jest to bardzo trudna gałąź nauki, ponieważ nowe generacje satelitów powstają co kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt lat. Przygotowania są więc bardzo długotrwałe. W tej chwili natomiast bardzo szybko rozwija się modelowanie matematyczne. To jest największe pole dla rozwoju naukowego.



MK – No właśnie! Jak to jest? Czy meteorologia stymuluje naukę do rozwoju, czy raczej korzysta z jej osiągnięć?

MB – Jednak korzysta. Wiadomo, że jeśli jest jakaś potrzeba, to szukamy rozwiązania. Prognozowanie jest konserwatywne, tu nadal najważniejszym elementem procesu przewidywania pogody jest człowiek i jego intuicja. My nazywamy to przesiąkaniem pogodą. Z drugiej jednak strony teraz niesłychanie szybko rozwijają się metody analityczne, korelacyjne, numeryczne i tutaj jest bardzo duże pole dla naukowego rozwoju. Tu każda analiza sytuacji pogodowej jest właśnie eksperymentem, ciągle dowiadujemy się czegoś nowego.



MK – Przewidywanie pogody kojarzy się z różnymi urządzeniami pomiarowymi. Czego w tej chwili się używa?

MB – Nadal podstawą jest wyposażenie ogródków meteorologicznych. Są w nich termometry, higrometry, barometry, wiatromierze i deszczomierze. Można też mierzyć wilgotność gleby. Niesłychanie ważna jest obserwacja, tylko tak możemy stwierdzić jakiego rodzaju jest opad, czy też zachmurzenie. Jeśli chodzi o identyfikację burzy, to bardzo pomocne są radary pogodowe. Mają one spory zasięg, do 250 km. Oczywiście korzystamy także z satelitów zarówno polarnych, jak i geostacjonarnych. Ciągle używa się też balonów meteorologicznych, zawierają one urządzenia pomiarowe. Na tak uzyskane informacje nakładają się prawa fizyki, przede wszystkim zasady zachowania pędu, energii, ciągłości. Niesłychanie ważne jest równie Clapeyrona. Problemem w prognozowaniu jest jednak efekt chaosu, który w pewnym momencie przezwycięża obserwowany determinizm.



MK – A które parametry pomiarowe są najistotniejsze dla trafności prognozy?

MB – Klasyką pomiarów meteorologicznych są: wilgotność, temperatura, pęd, czyli ciśnienie i prędkość mas powietrza. Te są najważniejsze, choć mierzy się znacznie więcej parametrów, coraz większe znaczenie uzyskują też dane teledetekcyjne (satelitarne i radarowe).



MK – Bardzo dziękuję za udzielenie wywiadu.
Uwaga! Obydwa nadesłane wywiady:

"Wszystko jest w szarych komórkach" oraz "Pogoda jest jak maszyna parowa"

zostały wyeksponowane na stronie szkoły

http://tinyurl.com/kolgmy6 oraz na tablicach informacyjnych w klasach politechnicznych.


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna