Aby stworzyć prognozę pogody, przede wszystkim potrzebna jest wiedza, dane o stanie pogody, różnego rodzaju narzędzia pozwalające stworzyć właściwą prognozę (w tym modele meteorologiczne), współdziałanie służb i organizacji meteorologicznych oraz informacja do kogo skierowana jest prognoza. Już to zestawienie wskazuje, jak skomplikowanym procesem jest przygotowanie informacji o stanie atmosfery i jego spodziewanych zmianach.
Chmury Prognozy pogody Efekt cieplarniany Skutki zmian klimatu Klimat lasu Klimat zbiorników wodnych
Co jest potrzebne do stworzenia prognozy pogody?
Jeżeli uda nam się połączyć wszystkie wymienione elementy możliwym staje się opracowanie prognozy pogody o wysokim stopniu sprawdzalności i dopasowanej do potrzeb konkretnego użytkownika.
Jak powstaje prognoza pogody?
Na początku obserwatorzy wykonują pomiary i obserwacje. Wyniki swojej pracy, zakodowane w postaci depesz meteorologicznych, przesyłają do biur prognoz i na wymianę międzynarodową. Następnie otrzymane depesze są automatycznie wyświetlane na ekranach komputerowych w Biurach Prognoz Meteorologicznych. Na tej podstawie wykreślane są izobary i fronty atmosferyczne. Powstają dolne mapy pogody (mapy synoptyczne; ryc. 14).
izobary – linie łączące punkty o jednakowym ciśnieniu – wyznaczają one położenie ośrodków barycznych: wyżów i niżów barycznych
fronty atmosferyczne – linie oddzielające masy powietrza o różnych właściwościach, np. różnej temperaturze i wilgotności.
Ryc. 14. Mapa synoptyczna
Objaśnienia:
cienkie ciągłe linie – izobary, czyli linie jednakowego ciśnienia z opisem w hPa, ośrodki baryczne: T – niż, H – wyż, fronty atmosferyczne, czyli linie rozdzielające masy powietrza o różnych właściwościach fizycznych: oznaczone czarnymi półkolami – fronty ciepłe (napływ masy cieplejszego powietrza), oznaczone czarnymi trójkątami – fronty chłodne (napływ masy chłodniejszego powietrza).
źródło: Deutcher Wetterdienst (www. wetter3.de)
Objaśnienia:
cienkie ciągłe linie – izobary, czyli linie jednakowego ciśnienia z opisem w hPa, ośrodki baryczne: T – niż, H – wyż, fronty atmosferyczne, czyli linie rozdzielające masy powietrza o różnych właściwościach fizycznych: oznaczone czarnymi półkolami – fronty ciepłe (napływ masy cieplejszego powietrza), oznaczone czarnymi trójkątami – fronty chłodne (napływ masy chłodniejszego powietrza).
źródło: Deutcher Wetterdienst (www. wetter3.de)
Jednocześnie, nieprzerwanie wykonywane są pozostałe obserwacje stanu atmosfery z wykorzystaniem systemów satelitarnych, radarowych, detekcji wyładowań oraz pionowych sondowań atmosfery. A kilka razy na dobę (na podstawie uzyskanych danych) modele numeryczne wyliczają przyszłe zmiany pola ciśnienia oraz zmiany pozostałych elementów meteorologicznych.
Swoją pracę synoptyk rozpoczyna od zapoznania się z aktualną sytuacją pogodową na interesującym go obszarze oraz w rejonach otaczających (zwykle w skali kontynentów lub półkuli). W tym celu korzysta przede wszystkim z dolnych i górnych map synoptycznych. W tym przypadku bardzo ważna jest mapa dolna przedstawiająca nie tylko ogólny rozkład ciśnienia, ale i fronty atmosferyczne oraz wartości elementów i występowanie zjawisk meteorologicznych na poszczególnych stacjach (przedstawionych w skróconej formie wokół każdej ze stacji; patrz ryc. 1).
W dalszej kolejności sprawdza rozkład temperatury i wilgotności w wyższych warstwach atmosfery oraz kierunek adwekcji (napływu) mas powietrza. Analizę tą uzupełnia sprawdzenie pionowych zmian wartości elementów meteorologicznych oraz stanu zachmurzenia widocznego na zdjęciach satelitarnych.
Na podstawie wszystkich zgromadzonych danych i zgodnie z posiadaną wiedzą wspartą doświadczeniem synoptyk interpretuje otrzymany obraz i określa sytuację pogodową w przyszłości. Pomocą mogą być dla niego modele numeryczne prognozujące przewidywany przebieg elementów meteorologicznych, ale mają one jeszcze wiele niedoskonałości. Doświadczenie synoptyka nabyte latami pracy i obserwacją wielu różnych sytuacji pogodowych (często wymykających się bezdusznym obliczeniami numerycznym) staję się czasem rozstrzygające we właściwym uchwyceniu niuansów procesów w atmosferze.
Jak synoptyk prognozuje przebieg poszczególnych elementów pogody (zawartych w prognozie)?
Zachmurzenie
Wielkość i rodzaj zachmurzenia są ściśle związane z sytuacją baryczną. Wzajemne położenie ośrodków wysokiego i niskiego ciśnienia oraz frontów atmosferycznych pozwala to dobrze ocenić. Zachmurzenie w wyżu w lecie i zimie jest zazwyczaj małe lub panuje pogoda całkowicie bezchmurna. Wiosną i jesienią bywa inaczej – częściej występuje wówczas duże zachmurzenie przez niskie chmury (Stratus) utrzymujące się nawet przez kilka dni.
Inaczej rzecz ma się z układami niskiego ciśnienia. Związane jest z nimi występowanie frontów atmosferycznych czyli stref rozdzielających masy powietrza o różnych właściwościach fizycznych. Wraz ze zbliżaniem się frontu ciepłego zachmurzenie stopniowo rośnie – od chmur piętra wysokiego (Cirrus, Cirrostratus), przez piętro średnie (Altocumulus, Altostratus), aż do pojawienia się grubej warstwy niskich chmur warstwowych (Stratus, Stratocumulus). Front chłodny to zachmurzenie duże z większymi przejaśnieniami. Dominują na tym froncie chmury kłębiaste, często mocno wypiętrzone (Cumulonimbus).
Do prognozowania wielkości zachmurzenia przydatne są synoptykowi zdjęcia satelitarne obrazujące przemieszczanie się układów chmur.
(więcej o chmurach w części: Chmury jako przesłanka w przewidywaniu pogody)
Zjawiska atmosferyczne
Pojawienie się poszczególnych zjawisk pogodowych wynika bezpośrednio z sytuacji synoptycznej na danym obszarze.
• Opady
Występowanie różnych rodzajów opadów jest związane z przemieszczaniem się frontów atmosferycznych.
Na froncie ciepłym występują jednostajne opady deszczu, mżawki, deszczu ze śniegiem, śniegu i śniegu ziarnistego. Opady te mogą czasem utrzymywać się przez okres nawet kilku dni, a ich natężenie może być okresami umiarkowane bądź silne. Szczególnie groźnym zjawiskiem związanym z tym rodzajem frontu jest opad marznącego deszczu lub mżawki powodujący gołoledź, czyli zamarzanie ciekłego opadu w zetknięciu z wychłodzoną powierzchnią gruntu.
Na froncie chłodnym występują zwykle opady o charakterze przelotnym, czyli krótkotrwałe, choć często dość intensywne (ulewne). Do opadów takich zaliczamy opady deszczu, deszczu ze śniegiem, śniegu, krup śnieżnych i lodowych oraz gradu.
Warto tu wspomnieć jako ciekawostkę szczególny rodzaj opadu jakim jest tzw. pył diamentowy, który pada... z bezchmurnego nieba. Zjawisko to powstaje przy mroźnej pogodzie (temperatura powietrza poniżej -10°C i powstaje na skutek resublimacji pary wodnej w atmosferze.
Bardzo przydatnym narzędziem do prognozowania intensywności opadu oraz czasu jego wystąpienia są radary meteorologiczne.
Na froncie ciepłym występują jednostajne opady deszczu, mżawki, deszczu ze śniegiem, śniegu i śniegu ziarnistego. Opady te mogą czasem utrzymywać się przez okres nawet kilku dni, a ich natężenie może być okresami umiarkowane bądź silne. Szczególnie groźnym zjawiskiem związanym z tym rodzajem frontu jest opad marznącego deszczu lub mżawki powodujący gołoledź, czyli zamarzanie ciekłego opadu w zetknięciu z wychłodzoną powierzchnią gruntu.
Na froncie chłodnym występują zwykle opady o charakterze przelotnym, czyli krótkotrwałe, choć często dość intensywne (ulewne). Do opadów takich zaliczamy opady deszczu, deszczu ze śniegiem, śniegu, krup śnieżnych i lodowych oraz gradu.
Warto tu wspomnieć jako ciekawostkę szczególny rodzaj opadu jakim jest tzw. pył diamentowy, który pada... z bezchmurnego nieba. Zjawisko to powstaje przy mroźnej pogodzie (temperatura powietrza poniżej -10°C i powstaje na skutek resublimacji pary wodnej w atmosferze.
Bardzo przydatnym narzędziem do prognozowania intensywności opadu oraz czasu jego wystąpienia są radary meteorologiczne.
• Burza
Burza jest jednym z najgroźniejszych zjawisk pogodowych. Występuje w czasie całego roku, choć oczywiście najczęściej w porze ciepłej. Związana jest z występowaniem silnie wypiętrzonych chmur Cumulonimbus. Tworzą się one w wyniku silnego nagrzewania się podłoża (tzw. burze wewnątrzmasowe), lub wskutek dynamicznego wyniesienia powietrza na froncie chłodnym (burze frontowe), lub czasem przy napotkaniu przez masę powietrza przeszkody górskiej.
Dla potrzeb prognozowania burz obliczane są przez modele numeryczne tzw. wskaźniki chwiejności atmosfery, które szacują potencjał burzowy. Narzędziem synoptyka pomocnym w lokalizacji burz i prognozie ich przemieszczania się są systemy lokalizacji wyładowań atmosferycznych.
• MgłaDla potrzeb prognozowania burz obliczane są przez modele numeryczne tzw. wskaźniki chwiejności atmosfery, które szacują potencjał burzowy. Narzędziem synoptyka pomocnym w lokalizacji burz i prognozie ich przemieszczania się są systemy lokalizacji wyładowań atmosferycznych.
Mgła powstają wtedy kiedy powietrze osiąga stan nasycenia. Najczęściej spotykane rodzaje mgieł to:
tzw. mgły radiacyjne – powstają w wyniku wychłodzenia najniższej, przyziemnej warstwy powietrza w czasie chłodnych nocy przy małym zachmurzeniu lub jego braku. Para wodna obecna w powietrzu ulega skroplenia i tworzy mgłę. W lecie wraz z dziennym nagrzewaniem powierzchni ziemi przez słońce mgły takie dość szybko ustępują. W porze chłodnej mogą utrzymywać się nawet po wschodzie słońca przez kilka godzin.
tzw. mgły adwekcyjne – powstają przy napływie (czyli adwekcji) ciepłej, wilgotnej masy powietrza nad obszar o dużo niższej temperaturze. Powietrze ochładza się, para wodna w nim zawarta skrapla się i tworzy mgłę. Mgły takie mogą utrzymywać się nawet przez kilka dni
Mgłę prognozuje się oceniając czy wystąpią opisane wyżej warunki sprzyjające jej powstawaniu. Jest widoczna na zdjęciach satelitarnych i tak można obserwować jej powstawanie i rozprzestrzenianie się.
tzw. mgły radiacyjne – powstają w wyniku wychłodzenia najniższej, przyziemnej warstwy powietrza w czasie chłodnych nocy przy małym zachmurzeniu lub jego braku. Para wodna obecna w powietrzu ulega skroplenia i tworzy mgłę. W lecie wraz z dziennym nagrzewaniem powierzchni ziemi przez słońce mgły takie dość szybko ustępują. W porze chłodnej mogą utrzymywać się nawet po wschodzie słońca przez kilka godzin.
tzw. mgły adwekcyjne – powstają przy napływie (czyli adwekcji) ciepłej, wilgotnej masy powietrza nad obszar o dużo niższej temperaturze. Powietrze ochładza się, para wodna w nim zawarta skrapla się i tworzy mgłę. Mgły takie mogą utrzymywać się nawet przez kilka dni
Mgłę prognozuje się oceniając czy wystąpią opisane wyżej warunki sprzyjające jej powstawaniu. Jest widoczna na zdjęciach satelitarnych i tak można obserwować jej powstawanie i rozprzestrzenianie się.
Temperatura powietrza
Główną przesłanką do prognozy temperatury powietrza jest adwekcja mas powietrza o określonych właściwościach termicznych na dany obszar. W tym celu analizuje się górne mapy atmosfery, zwłaszcza mapę z poziomu 850 hPa (1500 m). Temperatura na tym poziomie jest punktem wyjścia do prognozy temperatury przy powierzchni. Znając ją oraz wielkość zmiany temperatury powietrza wraz z wysokością można oszacować spodziewaną wartość dla standardowego poziomu 2 m nad powierzchnią ziemi. Oczywiście wpływ mają czynniki dodatkowe, takie jak: wielkość zachmurzenia, a co za tym idzie stopień nagrzania (lub ochładzania) powierzchni ziemi, wysokość nad poziomem morza (obszary górskie), wpływ zbiorników wodnych (mórz, jezior itp.)
Kierunek i prędkość wiatru
Prognoza kierunku wiatru opiera się na analizie położenia ośrodków barycznych i przebiegu izobar, czyli linii łączących punkty o jednakowym ciśnieniu. Dla przypomnienia: na półkuli północnej w wyżu ruch powietrza odbywa się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, w niżu – odwrotnie. Na półkuli południowej wszystko odbywa się przeciwnie. Na tej podstawie można określić z jakiego kierunku odbywał się będzie ruch powietrza przy powierzchni ziemi.
Prędkość wiatru ma z kolei ścisły związek nie z układem izobar, ale ich zagęszczeniem. Im większe, czyli im większy gradient ciśnienia, tym prędkość wiatru jest większa.
Źródłem do prognozowania kierunku i prędkości wiatru jest mapa synoptyczna oraz mapy górnych poziomów atmosfery. Przydatnym narzędziem są modele numeryczne.
Last modified: Monday, 20 June 2022, 12:13 PM