A légkör elképesztően bonyolult – adja meg rögtön az egyszerű választ Gaál Áron, az Országos Meteorológiai Szolgálat Időjárás-előrejelző Osztályának vezető meteorológusa. A légköri folyamatokat leíró egyenletrendszer nem létezik egyértelmű megoldása, az eredményeket a nagy számításigény miatt hatalmas szuperszámítógépeken, akár néhány óra alatt, közelítéssel kapjuk meg. Ilyen módon létrejön egy nagy adag számhalmaz, amiből az előrejelző szakembernek ki kell hámoznia az adott térség időjárását meghatározó objektumokat. Mik ezek az objektumok? Légköri képződmények, például ciklonok, frontok, anticiklonok, mezőciklonok és így tovább, amelyek különböző tér- és időbeli skálán fejtik ki hatásukat.
Fontos, hogy milyen időtávra készítünk előrejelzést. Egy hónapra előre lehetetlen, legfeljebb annyit sejthetünk, hogy az átlagoshoz képest hidegebb-melegebb, csapadékosabb-szárazabb idő lehet. Rövidebb időtávra, egy-két napra pontosabbak az előrejelzések, csak az nem mindegy, milyen képződmény alakítja az időjárást: ha egy nagy térségű, mint például egy átvonuló front, ott pontosabbak lehetünk, ugyanakkor egy záporos, zivataros helyzetben kevésbé.
Egy Budapest méretű város esetében egyáltalán nem értelmezhető az a kérdés, hogy „fog-e esni az eső”. Erre a kérdésre ilyen időjárási helyzetben a korrekt válasz az, hogy „igen, eshet”.
„Amikor frontzónák, ciklonok alakítják időjárásunkat, nagyon számít, hogy pontosan hol helyezkednek el, hiszen kis területen nagyot változhatnak a légköri állapothatározók (hőmérséklet, légnyomás, csapadék stb.). Nem mindegy, hogy a ciklonoknak hol lesz a középpontjuk, mert ez kihat arra, hol lesz a csapadékzóna” – mondja Gaál.
A légköri folyamatok pontos előrejelzéséhez a légkör minden pontjában tudnunk kellene, hogy mennyi ott a hőmérséklet, a légnyomás, milyenek a nedvességi viszonyok, és így tovább, de ha tudnánk is, a mérésből származó bármilyen kicsi pontatlanság, hiba az egyenletrendszernek megoldása során idővel egyre nagyobb lesz, így aztán téves előrejelzést eredményezhet.
A meteorológus szerint, ha az időjárás-jelentésben olyanokat hallunk, hogy elszórtan záporok, zivatarok alakulhatnak ki, akkor egy Budapest méretű város esetében egyáltalán nem értelmezhető az a kérdés, hogy „fog-e esni az eső”. Erre a kérdésre ilyen időjárási helyzetben a korrekt válasz az, hogy „igen, eshet”, a valóságban pedig előfordulhat, hogy a Margit-szigeten egy csepp eső sem hullik, de Dél-Pestet elmossa egy felhőszakadás.
Az OMSZ-nél egy nagy adag számhalmazból hámozzák ki az adott térség időjárását meghatározó objektumokat
Felmerül a kérdés ilyenkor, hogy mi az a terület, amiről az időjárásjelentés szól. A fentebb példaként említett mobiltelefon nyugodtan rezgeti meg magát, ha úgy gondolja, hogy esni fog ott, ahol épp vagyok. Az Országos Meteorológiai Szolgálat által használt időjárási modell felbontása azonban öt kilométeres. Ez azt jelenti, hogy a rács pontjai, amiken egyrészt mér, másrészt amikre előrejelzést számol az OMSZ szuperszámítógépe, öt kilométerre esnek egymástól. Körülbelül öt kilométerre van egymástól a debreceni Nagyállomás és az egyetem, a miskolci Búza tér és Diósgyőr határa, vagy Budapesten a Keleti és az Örs vezér tér.
Segít, ha több a vas?
Az ember felteszi magában azt a kérdést, hogy miből kell több ahhoz, hogy még pontosabbak legyenek az előrejelzések. Számítógépből? Emberből? Mérési adatból? A válasz az, hogy mindegyikből, hiszen ahogy egyre jobb lesz az időjárás-előrejelző modellek felbontása, úgy lesz szükség nagyobb kapacitású számítógépekre, de ahhoz is kell kapacitás, hogy a különböző mérési adatokat, származzanak akár műholdaktól, akar radaroktól, akár interkontinentális repülőktől, fel tudják dolgozni a számítógépek.
A mérések pontosságának ellenőrzésére, a számítógépek hardveres és szoftveres üzemeltetésére pedig emberekre is szükség van. Ezekkel növekedhet az előrejelzések beválása, de százszázalékos sohasem lesz. Azt tíz–húsz év múlva sem fogjuk tudni pontosan előrejelezni, hogy az utca egyik oldalán esik, a másikon pedig nem, ott esetleg még a nap is süt.
Esni fog – mondja a matek
Az emberek gyakran összekeverik a klíma, azaz éghajlat, illetve az időjárás fogalmát. Az időjárás a légkör fizikai állapotának állandó változása. Az éghajlat egy adott terület átlagos időjárása. Ahogy léteznek időjárás-előrejelző modellek, úgy vannak klímamodellek is, amelyek az éghajlat változását hivatottak előrejelezni. Ezek a modellek még bonyolultabbak, mint az időjárás-előrejelző modellek, hiszen itt már más hatások is érvényesülnek: fontos, hogyan változnak az óceáni áramlatok, hogyan változik a jéggel-hóval való borítottság, ezek változása hogyan hat vissza a légkörre, vagy mi történik, ha közben tovább nő a légköri üvegházgázok koncentrációja.
A légörvények kisebb területen is felléphetnek, mint ami a meteorológiai modell két rácspontja között van.
A modellek matematikai megoldásainak pontosítása is tartogathat még lehetőséget arra, hogy jobb előrejelzések készülhessenek. Az idén Neumann-díjat kapott ifj. Székelyhidi László ugyan matematikus, de a parciális differenciálegyenletek terén elért eredményeit felhasználhatják a klímakutatásban. A különböző légköri örvények egymásra hatásának pontosabb kiszámolását szeretné elérni, és a felhők mozgásának gyors és precíz kiszámítására is alkalmas lehet a Lipcsei Egyetemen kutató tudós által tanulmányozott módszer.
„Van egy elég régi mondás, hogy a hidrodinamika két részre osztható. Vannak a mérnökök, akik azt látják, amit nem tudunk megmagyarázni, és vannak a matematikusok, akik azt magyarázzák meg, amit nem tudunk észlelni” – mondta a Neumann-díj után a Líceum TV-n Székelyhidi. Arról is beszélt, hogy ő ugyan nem merné állítani, hogy kutatásának közvetlen haszna van a meteorológiában, ugyanakkor munkája megkönnyíti a turbulencia szimulációját, ez pedig többek között a meteorológia tudományában is komoly probléma. A légörvények kisebb területen is felléphetnek, mint ami a meteorológiai modell két rácspontja között van. Az ilyen jelenségek pontosabb szimulációjával azonban könnyebben meg lehet talán mondani, hogy milyen idő lesz a Deák téren.
