2017. december 17. vasárnap
Számítógépes előrejelzések
Az elmúlt évtizedekben a számítógépes előrejelzések váltak a prognóziskészítés legfontosabb eszközévé. Az aktuális helyzet áttekintése után az előrejelző nekilát a modell-eredmények tanulmányozásának. Az Országos Meteorológia Szolgálatnál alapvetően két modellt használunk. Az Európai Középtávú Előrejelző Központ modelljét, az ECMWF modellt, és az OMSZ épületében futtatatott korlátos tartományú, nagyjából Közép-Európa térségére szóló ALADIN modellt. Ma a világban csak a legfejlettebb és legnagyobb országok  —  az USA, Kanada, Franciaország, Nagy-Britannia, Németország, Japán, Kína és Ausztrália  —  képesek fejleszteni és futtatni az összeurópai együttműködés keretében finanszírozott ECMWF-hez hasonló globális modellt. Ezek közül hosszú évek verifikálása alapján az általunk is használt, de az interneten szabadon nem hozzáférhető ECMWF modell tekinthető a legjobb beválásúnak. Egy verifikációs eredmény átható az 1. ábrán.
1. ábra
Globális modellek beválásának összehasonlítása
Az ECMWF modell determinisztikus változatának térbeli felbontása jelenleg 16 km, naponta kétszer fut, 91 vertikális szinttel, és 72 óráig 3 órás, ezt követően 6 órás időbeli felbontással rendelkezik. Az ALADIN modellt több európai ország együttműködése réven fejlesztették ki a 90-es évek közepén, és ma Franciaország, Portugália és Belgium mellett a legtöbb környező ország döntően ezt a modellt használja, illetve fejleszti. Az ALADIN modell hazai változatának 8 km-es a térbeli felbontása, 48-54 óráig szóló előrejelzést szolgáltat, 3 órás felbontásban, 49 vertikális szintre, és naponta négyszer fut.
2. ábra
Nemzeti ALADIN futások 6 órás csapadékösszeg előrejelzései
További hasznos segítségként kell megemlíteni a PEPS-es produktumokat, amelyek különböző finom felbontású modellek (ALADIN, COSMO, HIRLAM, UKMO) azonos területre és időre szóló valószínűségi és átlagolt mezői. Itt a különböző modellek és modellverziók előrejelzései mint ensemble tagok vannak kezelve (egyfajta rövidtávú multi-modell ensemble rendszerről van tehát szó), és közülük Magyarország területét általában 10-15 tag fedi le. Egy PEPS medián csapadékösszeg mező látható a 3. ábrán.
3. ábra
PEPS 12 órás csapadékösszeg előrejelzés
Az utóbbi években mind hasznosabb segítséget nyújtanak az interneten mindenki számára szabadon elérhető modellek. Itt elsőként az amerikai GFS globális modellt kell említenünk, amelyet a rövid- és középtávú előrejelzésben egyaránt rutinszerűen használunk (4. ábra).
4. ábra
A GFS modell nyomási előrejelzése
A GFS-en kívül a globális modellek közül elsősorban az angol UKMO egyes mezőit nézzük át, de esetenként más előrejelző központok produktumait is, az időjárási helyzet bonyolultsága függvényében. A finom felbontású modellek közül az ETA és a HIRLAM modellek egyes interneten hozzáférhető verzióját emelhetjük ki. Általánosságban elmondható, hogy a prognózis-készítésre rendelkezésre álló idő szab csupán határt a felhasználásra kerülő produktumok mennyiségének.
A 80-as években a numerikus modellek csak néhány alapmezőt jeleztek előre, mint például különböző nyomási szintek magasságát és hőmérsékletét. Ma a modellek már a 2 méteres magasságban várható hőmérsékletet, a szélirányt, a szélsebességet, az összfelhőzetet és a csapadékmennyiséget is előrejelzik, sőt a szinoptikusok számára rendelkezésre áll egyre finomabb felbontásban a modellből meghatározott csapadék halmazállapot, széllökés, látástávolság, labilitási indexek stb. prognózisa is. Az ezekből előálló mezők természetesen nagy segítséget jelentenek a szakemberek számára, ugyanakkor ez azt a látszatot kelti, mintha a finomfelbontású rácsponti adatok alapján minden esetben nagy megbízhatóságú és igen részletes prognózisokat lehetne készíteni, és így a prognózis készítés folyamatát teljesen automatizálni lehetne. A 90-es években éppen emiatt sokakban megfogalmazódott az a vélemény, hogy viszonylag rövid időn belül a numerikus modellekre építve automatizálhatók lesznek az előrejelzések, a szinoptikusoknak (előrejelző szakembereknek) legfeljebb az lesz a szerepe, hogy a modelleket interpretálják. Időközben azonban kiderült, hogy ez ma még csak részben megvalósítható. A modellek beválása ugyan évről évre javul, de jelentős áttörésről az utóbbi években nem beszélhetünk. Különösen az ultrarövid- és rövidtávú előrejelzéseknél tűnik úgy, hogy az utóbbi években a modellek javulása lelassult volna. Például az inverziós helyzetek kezelésében szinte alig, a konvektív csapadék előrejelzésében is csak igen kismértékű javulást tapasztaltunk.
A technikai fejlődéssel kapcsolatban érdemes megemlíteni, hogy míg a 80-as években  —  amikor még kézzel rajzolták a modellekből kinyert előrejelzési mezőket  —  a szinoptikusok kb. 50-80 előrejelzési mezőt tudtak áttekinteni, addig ma a megjelenítő rendszer segítségével az időjárási helyzet függvényében akár 1000-nél is több mezőt tudnak kiértékelni.
Íme, néhány a HAWK által megjelenített előrejelzési mező:

A szinoptikus javít a modellek rövidtávú előrejelzésein
Az elmúlt évek hazai verifikálási tapasztalatai egyértelműen bizonyítják, hogy annak ellenére, hogy a modellek alapján viszonylag finom időbeli és térbeli felbontásban gyakorlatilag minden időjárási elem előrejelzése előáll, az előrejelző szakember ezeken az előrejelzéseken jelentősen tud javítani. A javítás mértéke erősen függ az időjárási helyzettől. Ennek okait az alábbiakban foglaljuk össze:
  • Az aktuális időjárási helyzet ismeretének birtokában a szinoptikusok felülbírálják a modellek eredményeit
    A rövidtávú előrejelzések készítésénél előfordul, hogy a modell már az első időlépcsőkben hibás (például kevesebb nedvességet (felhőt) ad, mint amennyi a valóságban van). Ilyenkor indokolt felülbírálni a modellt.
  • A szinoptikusok tapasztalataikra építve bizonyos időjárási helyzetekben felülbírálják a modellek eredményeit
    Az előrejelzők a folyamatos verifikálás és saját tapasztalataik alapján megismerik a modellek viselkedését, amely erősen függ az időjárási helyzettől. Például az ALADIN modell verhetetlen a szél előrejelzésben, miközben az ECMWF modell előrejelzése megbízhatóbb a hőmérséklet vonatkozásában. A téli félévben az inverziós helyzetekben egyik modell előrejelzése sem megbízható (alulbecsülik az alacsonyszinti felhőzetet és felülbecsülik a hőmérséklet napi ingását), ugyanakkor az OMSZ-nál használt két alapmodell közül az elmúlt télen az ALADIN modell mutatkozott jobbnak. Nyári időszakban - leszámítva a tartósan felhős csapadékos időszakokat - minden modellre (beleértve az GFS-t is) jellemző, hogy a minimumot fölé, a maximumot pedig alábecslik.
  • A modellek nem mindig "fogják meg" egy adott térség szinoptikus-klimatológiai sajátosságait
    A számos példa közül álljon itt néhány. A kevésbé felhős, szélcsendes éjszakákon az Alföld középső és délkeleti része, a Dunántúl délnyugati vidéke (Nagykanizsa környéke), valamint Szécsény, Zabar térsége lényegesen, gyakran több fokkal hidegebb, mint a környezete. Hasonló speciális szinoptikus-klimatológiai sajátosság, hogy Sopron és környéke igen érzékeny a déli szélre, vagy, hogy az ország északkeleti vidékén különösen makacs tud lenni a hidegpárna (télen az alsóbb légrétegekben megreked a nyirkos, hideg levegő).
  • Az ensemble technika vagy több modell együttes használata hozzájárulhat a sikeres előrejelzéshez
    A verifikálások szerint az ensemble technika alkalmazásával (amely jelenleg még inkább a középtávú előrejelzések készítésénél jellemző), illetve több modell együttes használatával (multi modell ensemble technika) már rövidtávon is sikeresebb előrejelzést lehet adni annál, mintha ha csak egy modellre építenénk az előrejelzést. Ebben a vonatkozásban az OMSZ feltétlenül előnyben van azokkal a magáncégekkel szemben, amelyek csak az interneten szabadon elérhető modelleket tudják felhasználni.