Z histórie meteorológie: Prvá počítačová predpoveď počasia oslavuje 75 rokov

Všetko sa začalo v apríli 1950, keď tím vedcov vedený meteorológom Juleom Charneym a matematikom Johnom von Neumannom pripravil prvú digitálne vypočítanú predpoveď počasia, pripomína portál in-pocasi.cz, podľa ktorého sa pri výpočtoch použil vôbec prvý univerzálny elektronický počítač ENIAC. Tento stroj, ktorý zaberal niekoľko miestností, sa pôvodne používal na vojenské účely, no jeho výkon vedci využili na jednoduchý numerický model atmosféry.

Model, ktorý sa použil, bol takzvaný barotropný – predpokladal, že hustota vzduchu závisí len od tlaku. Znamenalo to, že pri takomto predpoklade nemohli v atmosfére vzniknúť žiadne nové tlakové útvary. Hoci išlo o extrémne zjednodušený prístup, bol to zámer – výpočty museli byť dostatočne rýchle, aby počítač stihol predpoveď dokončiť ešte pred uplynutím predpovedaného času. Jedna 24-hodinová predpoveď sa počítala takmer celý deň a počas procesu došlo k viacerým výpadkom samotného počítača.

Výsledkom bola predpoveď tzv. geopotenciálnej výšky hladiny 500 hPa – údaj, ktorý je aj dnes dôležitým prvkom v meteorológii. Napriek technickým komplikáciám sa predpoveď ukázala ako úspešná, čím sa definitívne potvrdilo, že numerická predpoveď počasia je možná. Zaujímavosťou je, že ešte v roku 1922 sa o podobnú predpoveď pokúsil britský fyzik Lewis Fry Richardson. Ten však používal mechanické kalkulačky a jeho výpočty boli časovo aj presnosťou úplne nepostačujúce.

Po Spojených štátoch nasledovala Európa. Prvú úspešnú numerickú predpoveď počasia na tomto kontinente dokončil v roku 1952 tím vedený Johnom Sawyerom. Tieto predpovede sa však týkali historických situácií. Až v roku 1954 vznikla vo švédskom Štokholme prvá operatívna numerická predpoveď, ktorú viedol meteorológ Carl-Gustaf Rossby. Zároveň išlo o prvýkrát, čo meteorológ skončil na titulnej strane prestížneho časopisu Time. V USA sa začali pravidelné predpovede vydávať v rámci Spoločného útvaru numerickej predpovede počasia a v roku 1959 sa k týmto krajinám pridalo aj Japonsko. Na južnej pologuli sa pridala Austrália až o desaťročie neskôr.

Od prvých modelov k celosvetovým simuláciám

S nástupom výkonnejších počítačov a rozvojom výpočtových metód sa predpovedné modely postupne zložito vyvíjali. Do výpočtov sa začala zahŕňať celá sústava rovníc, ktoré opisujú dynamiku a termodynamiku atmosféry – teda rovnice pohybu, rovnice zachovania hmoty a energie, ako aj stavová rovnica ideálneho plynu. Postupne sa pridávali aj vplyvy ako radiácia, vlhkosť, zrážky či interakcie s oceánom a snehovo-ľadovým pokryvom.

Zásadný posun nastal v 70. rokoch, kedy sa začali objavovať prvé globálne modely – tie dokázali simulovať vývoj atmosféry na celej planéte. V začiatkoch mali rozlíšenie v stovkách kilometrov a vedeli predpovedať len na šesť hodín dopredu. Postupne sa však rozšírili na päť, neskôr desať dní. Pre Európu bol významným krokom vznik Európskeho centra pre strednodobé predpovede v roku 1975, ktoré dodnes prevádzkuje najpresnejší globálny model na svete.

V rovnakom čase vznikali aj regionálne modely, ktoré sa zameriavali na menšie územia, no s oveľa vyšším rozlíšením. V 80. a 90. rokoch ich začalo používať čoraz viac krajín, pričom v Európe sa od roku 1991 rozvíja aj spoločný projekt ALADIN. Ten dnes patrí medzi kľúčové regionálne modely a využíva sa aj na Slovensku. Vďaka rozvoju internetu sa výstupy z modelov začali čoraz viac objavovať aj v médiách a dnes sú samozrejmosťou aj v mobilných aplikáciách.

Predpoveď počasia v ére internetu a mobilných aplikácií

Vplyv numerických modelov na predpoveď počasia je obrovský. V porovnaní s minulosťou je dnešná predpoveď niekoľko dní dopredu presnejšia ako bola pred 30 rokmi predpoveď na jeden deň. K tomu však zásadne prispel aj rozvoj pozorovacích metód, predovšetkým vďaka meteorologickým družiciam, ktoré dodávajú obrovské množstvo dát najmä z odľahlých oblastí oceánov a južnej pologule.

Dnes sa v oblasti predpovedí čoraz častejšie uplatňujú aj metódy strojového učenia a umelej inteligencie. Tie pomáhajú spracovať obrovské množstvo dát a nachádzať nové vzory v atmosférických javoch.

Aj keď ide o pomerne novú kapitolu, odborníci veria, že tieto technológie prinesú ďalšiu revolúciu v meteorológii. Bez pochýb však možno povedať, že zvládnutie numerickej predpovede počasia patrí medzi najväčšie intelektuálne úspechy 20. storočia.