Počasie

História predpovede počasia

Grécki filozofi mali veľa čo povedať o meteorológii a mnohí, ktorí sa neskôr zaoberali predpovedaním počasia, nepochybne využili ich

admin

30 júna, 2023

Prvé merania a myšlienky

Grécki filozofi mali veľa čo povedať o meteorológii a mnohí, ktorí sa neskôr zaoberali predpovedaním počasia, nepochybne využili ich myšlienky. Nanešťastie, pravdepodobne urobili veľa zlých predpovedí, pretože Aristoteles, ktorý mal najväčší vplyv, neveril, že vietor je vzduch v pohybe. Veril však, že západné vetry sú studené, pretože vanú od západu slnka.

Torricelli, Evangelista

Vedecké štúdium meteorológie sa rozvinulo až vtedy, keď sa stali dostupné meracie prístroje. Jeho začiatok sa bežne spája s vynálezom ortuťového barometra talianskym fyzikom-matematikom Evangelistom Torricellim v polovici 17. storočia a takmer súčasným vývojom spoľahlivého teplomera. (Galileo skonštruoval v roku 1607 základnú formu plynového teplomera, ktorý bol však chybný; úsilie mnohých ďalších nakoniec viedlo k pomerne presnému prístroju na meranie teploty kvapaliny v skle.)

K meteorologickému výskumu významne prispeli viaceré významné úspechy chemikov a fyzikov v 17. a 18. storočí. Formulácia zákonov o tlaku, teplote a hustote plynov Robertom Boylom a Jacquesom-Alexandrom-Césarom Charlesom, rozvoj počtov Isaacom Newtonom a Gottfriedom Wilhelmom Leibnizom, vypracovanie zákona o parciálnych tlakoch zmiešaných plynov Johnom Daltonom a formulácia učenia o latentnom teple (t. j, uvoľňovanie tepla kondenzáciou alebo mrznutím) Josephom Blackom sú len niektoré z hlavných vedeckých objavov tohto obdobia, ktoré umožnili merať a lepšie pochopiť dovtedy neznáme aspekty atmosféry a jej správania. V priebehu 19. storočia začali všetky tieto brilantné myšlienky prinášať výsledky v podobe užitočných predpovedí počasia.

Vznik synoptických metód predpovedania

Analýza synoptických správ o počasí

Pozorný človek, ktorý si osvojil prírodné znamenia, dokáže interpretovať vzhľad oblohy, vietor a iné miestne vplyvy a „predpovedať počasie“. Vedec na to môže ešte účinnejšie využiť prístroje na jednom mieste. Moderný prístup k predpovedi počasia sa však môže realizovať len vtedy, keď si odborníci na rôznych meteorologických staniciach rýchlo vymenia mnoho takýchto pozorovaní a zapíšu ich do synoptickej mapy počasia, ktorá znázorňuje priebeh tlaku, vetra, teploty, oblačnosti a zrážok v určitom čase. Takáto rýchla výmena údajov o počasí sa stala uskutočniteľnou po vyvinutí elektrického telegrafu v roku 1837 Samuelom F. B. Morsom zo Spojených štátov. V roku 1849 Joseph Henry zo Smithsonovho inštitútu vo Washingtone, D.C., zostavoval denné mapy počasia na základe telegrafických správ a v roku 1869 začal Cleveland Abbe z observatória v Cincinnati poskytovať pravidelné predpovede počasia na základe údajov získaných telegraficky.

Synoptické mapy počasia vyriešili jednu z najväčších kontroverzií meteorológie – spor o rotačnú búrku. V prvých desaťročiach 19. storočia sa už vedelo, že búrky sú spojené s nízkymi barometrickými údajmi, ale vzťah vetrov k systémom nízkeho tlaku, nazývaným cyklóny, zostával neuznaný. William Redfield, meteorológ samouk z Middletownu v štáte Conn, si všimol vzor popadaných stromov po hurikáne v Novom Anglicku a v roku 1831 navrhol, že prúdenie vetra je rotačná cirkulácia proti smeru hodinových ručičiek okolo centra najnižšieho tlaku. Americký meteorológ James P. Espy následne vo svojej Filozofii búrok (1841) navrhol, aby vzduch prúdil smerom k oblastiam s najnižším tlakom a potom bol vytláčaný nahor, čo spôsobovalo vznik oblakov a zrážok. Redfield aj Espy mali pravdu. Vzduch sa skutočne točí okolo cyklóny, ako sa domnieval Redfield, zatiaľ čo vrstvy blízko zeme prúdia dovnútra a tiež smerom nahor. Konečným výsledkom je rotačná cirkulácia vetra, ktorá je na zemskom povrchu mierne modifikovaná a vytvára prílev smerom k centru búrky, presne ako navrhoval Espy. Ďalej je prílev spojený s oblačnosťou a zrážkami v oblastiach nízkeho tlaku, hoci to nie je jediná príčina vzniku oblačnosti.

V Európe výrazne ovplyvnili názory na správanie vetra v búrkach práce Heinricha Doveho, poľského vedca, ktorý viedol pruský meteorologický ústav. Na rozdiel od Američanov sa Dove nezameriaval na priebeh vetra v okolí búrky, ale skôr na to, ako by sa mal vietor meniť na jednom mieste pri prechode búrky. Trvalo mnoho rokov, kým jeho nasledovníci pochopili komplexnosť možných zmien.

Vytvorenie siete meteorologických staníc a služieb

Rutinná tvorba synoptických máp počasia sa stala možnou po tom, ako sa zorganizovali siete staníc, ktoré vykonávali merania a podávali správy určitému typu centrálneho observatória. Už v roku 1814 dostali príslušníci zdravotníckeho zboru americkej armády príkaz zaznamenávať údaje o počasí na svojich stanovištiach; táto činnosť sa neskôr rozšírila a systematizovala. Skutočné siete meteorologických staníc v Spojených štátoch založili New York University, Franklin Institute a Smithsonian Institution v prvých desaťročiach 19. storočia.

V Británii podobnú sieť zorganizoval James Glaisher a v Holandsku Christophorus H.D. Buys Ballot. Ďalšie takéto siete meteorologických staníc vznikli v okolí Viedne, Paríža a Petrohradu.

Netrvalo dlho a na kontinente a v Spojenom kráľovstve vznikli národné meteorologické služby. Prvá národná meteorologická služba v Spojených štátoch začala svoju činnosť v roku 1871, pričom zodpovednosť za ňu bola pridelená Armádnemu signalizačnému zboru USA. Pôvodným cieľom tejto služby bolo poskytovať varovania pred búrkami na pobreží Atlantického oceánu a Mexického zálivu a na Veľkých jazerách. V priebehu niekoľkých nasledujúcich desaťročí vznikli národné meteorologické služby v krajinách ako Japonsko, India a Brazília. Riaditelia týchto národných služieb si uvedomovali dôležitosť medzinárodnej spolupráce pri predpovedaní počasia. Do roku 1880 založili Medzinárodnú meteorologickú organizáciu (IMO).

Rozšírenie sietí meteorologických staníc prepojených telegrafiou umožnilo, aby sa synoptická predpoveď stala realitou koncom 19. storočia. Napriek tomu však denné predpovede počasia neboli dostatočne presné. Dochádzalo k mnohým chybám, keďže predpovede boli zväčša založené na skúsenostiach, ktoré každý jednotlivý predpovedajúci získal počas niekoľkých rokov praxe, na nejasne formulovaných pravidlách (napr. o tom, ako sa tlakové systémy presúvajú z jednej oblasti do druhej) a na asociáciách, ktoré boli slabo pochopené, ak vôbec.

Pokrok na začiatku 20. storočia

Dôležitým aspektom predpovede počasia je výpočet priebehu atmosférického tlaku – polohy tlakových výší a níží a ich zmien. Moderný výskum ukázal, že tlakové pomery na úrovni mora reagujú na pohyby horných vrstiev atmosféry s ich úzkymi, rýchlo sa pohybujúcimi prúdmi a vlnami, ktoré sa šíria vzduchom a prechádzajú vzduchom cez seba.

Časté prekvapenia a chyby pri odhadovaní priebehu prízemného atmosférického tlaku nepochybne spôsobili, že prognostici v 19. storočí hľadali informácie o horných vrstvách atmosféry, aby ich mohli vysvetliť. Britský meteorológ Glaisher uskutočnil v 60. rokoch 19. storočia sériu výstupov balónom, pričom dosiahol nevídanú výšku deväť kilometrov. Približne v tom istom čase začali výskumníci na kontinente používať bezpilotné balóny na prenos záznamových barografov, termografov a hygrografov do veľkých výšok. Koncom 90. rokov 19. storočia meteorológovia v Spojených štátoch aj v Európe používali draky vybavené prístrojmi na skúmanie atmosféry až do výšky približne troch kilometrov. Napriek týmto snahám boli poznatky o horných vrstvách atmosféry na prelome storočí stále veľmi obmedzené. Situáciu ešte zhoršoval zmätok, ktorý spôsobovali pozorovania z meteorologických staníc umiestnených na horách alebo vrcholoch kopcov. Takéto pozorovania často neukázali to, čo sa očakávalo, čiastočne preto, že sa o horných vrstvách atmosféry vedelo tak málo, a čiastočne preto, že samotné hory ovplyvňujú merania a poskytujú výsledky, ktoré nie sú reprezentatívne pre výsledky vo voľnej atmosfére v rovnakej výške.

Našťastie už dostatočne veľký počet vedcov predložil myšlienky, ktoré by umožnili meteorológom uvažovať trojrozmerne, aj keď chýbali dostatočné meteorologické merania. Henrik Mohn, prvý z dlhého radu veľmi kreatívnych nórskych meteorológov, Wladimir Köppen, známy nemecký klimatológ, a Max Margules, vplyvný meteorológ ruského pôvodu, prispeli k názoru, že energiu búrok vytvárajú mechanizmy horných vrstiev vzduchu.

Vtedajší meteorológovia si už uvedomovali, že vertikálne cirkulácie a javy vo vyšších vrstvách vzduchu sú dôležité, ale stále nevedeli, ako by tieto poznatky mohli zlepšiť predpovede počasia. Potom v roku 1919 nórsky meteorológ Jacob Bjerknes predstavil tzv. nórsky cyklónový model. Táto teória spojila mnohé predchádzajúce myšlienky a spojila zákonitosti vetra a počasia so systémom nízkeho tlaku, ktorý sa vyznačuje frontami – čo sú pomerne ostré šikmé hranice medzi studenými a teplými vzduchovými hmotami. Bjerknes poukázal na modely zrážok/sneženia, ktoré sú charakteristicky spojené s frontami v cyklónach: dážď alebo sneh sa vyskytuje na veľkých plochách na studenej strane postupujúceho teplého frontu smerom k pólu od centra nízkeho tlaku. Tu fúka vietor z nižších zemepisných šírok a teplý vzduch, ktorý je ľahký, kĺže nahor cez veľkú oblasť studeného vzduchu. Pred cyklónou sa rozprestierajú rozsiahle šikmé oblaky; barometre klesajú, keď sa búrka približuje, a zrážky zo stúpajúceho teplého vzduchu padajú cez studený vzduch pod ňou. Tam, kde studený vzduch postupuje do zadnej časti búrky, vznikajú búrky a lejaky, ktoré znamenajú náhle zdvihnutie vytláčaného teplého vzduchu. Koncept frontov tak zameral pozornosť na dianie na hraniciach vzduchových hmôt. Nórsky cyklónový model by sa mohol nazývať frontálny model, pretože myšlienka teplých vzduchových hmôt, ktoré sa pozdĺž svojich okrajov (frontov) dvíhajú nad studený vzduch, sa stala hlavným nástrojom predpovede. Model nielen zdôraznil túto myšlienku, ale ukázal aj to, ako a kde ju uplatniť.

Autor: Stanislav M., zdroj: britannica.com, Titulný obrázok: Torricelli Evangelista zdroj fotka Photos.com / Thinkstock