Pøíbìhy zemské atmosféry – aneb za vše mù¾e klima nebo poèasí (26)
Cesta k modernímu modelování atmosféry 2
Pak zaèala 2. svìtová válka a opìt se ukázalo, ¾e sice „inter arma silent Muzae“, ale vìda a technika na rozdíl od umìní mezi zbranìmi nemlèí, ale naopak pádí mílovými kroky kupøedu!
Výzkumy se pøenesly z Evropy do Ameriky a hned na jejím poèátku pøišel velký objev. Švédský meteorolog C. G. Rossby objevil v atmosféøe tzv. dlouhé (planetární) vlny a dokonce se mu podaøilo pro jejich pohyb sestavit rovnic! Stal se tak zakladatelem tzv. „chicagské školy“, mezi její¾ pøedstavitele patøili meteorologové J. Charney, A. Eliassen, R. Fjörtoft a také skvìlý matematik J. von Neumann.
Pøed tìmito vìdci stál gigantický úkol. Za pou¾ití velmi slo¾itých parciálních diferenciálních rovnic pohybových, termodynamických a hydrodynamických popsat výchozí stav atmosféry a pak provést pøíslušnou numerickou integraci. K dispozici mìli první elektronkový samoèinný poèítaè Eniac, který vá¾il 27 tun!
Pøijatelné výsledky v reálném èase (výpoèty trvaly asi 12 hodin) a pøišly teprve (nebo u¾?) v roce 1950. Zatím jednoduchým modelem za velmi zjednodušeného pøedpokladu, ¾e hustota vzduchu závisí pouze na tlaku, vypoèítali tlakové pole a proudìní v hladinì 500 hPa, která se nachází ve výšce asi kolem 5,5 km. Brzy byl ovšem na svìtì u¾ dokonalejší model, v nìm¾ se zavedl i veledùle¾itý vliv teploty vzduchu. Vše se poèítalo na jednom z prvních samoèinných poèítaèù a musíme kajícnì pøiznat, ¾e k jejich rychlejšímu rozvoji zcela jistì pomohla právì 2. svìtová válka!
Tak – teï vidím, ¾e jsem to pøece jen „trochu“pøehnal s odbornými termíny, a tak další vývoj tìchto objektivních numerických metod je tøeba zkrátit! Tyto metody se velmi rychle neustále zdokonalovaly, u¾ koncem 50. let „dorazily“ k nám na Matematicko-fyzikální fakultu pra¾ské UK za velkého pøispìní prof. S. Brandejse. No a v souèasné dobì „chrlí“ nejdokonalejší poèítaèe nìkolikrát dennì pøedpovìdi polí tlakových, teplotních, vlhkostních i polí vzdušného proudìní a¾ v deseti výškových hladinách a¾ na 15 dnù a trvá to doslova pár hodin. Dokonce se dá „vypoèítat“ poèasí v libovolném bodì na zemìkouli! A pokud si v duchu nebo i nahlas nìkdo øíká, proè nìkdy (èasto?) pøedpovìï nevyjde, vysvìtlení je velmi jednoduché. Ty hrozné diferenciální rovnice jsou tak slo¾ité, ¾e je normálními matematickými metodami nelze øešit! Je to mo¾né pouze za rùzných omezujících pøedpokladù, pøi nich¾ se numerickými metodami øeší pøedpovìï nikoliv v reálné atmosféøe, ale pouze v jakémsi zjednodušeném modelu atmosféry.
To, co se dìje na jednotlivých atmosférických frontách, se dokonce snad ani zatím nedá matematicky pøesnì popsat! Prostì – i numerickým øešením se stále pouze jen pøibli¾ujeme tomu, co se ve skuteèné atmosféøe odehrává! A navíc - dokonce se dá øíci, ¾e v souèasné dobì jsou meteorologiètí prognostici nìkdy a¾ „pøeinformovaní“, nebo» mají k dispozici celou øadu modelù, jejich¾ výsledky se èasto liší, tak¾e si øíkají – „a teï babo, nebo Bjerknesi raï!“ I kdy¾ se nìkdy k modelu pøidává jakási pravdìpodobnost èi jakýsi „rozptyl“ jeho výsledkù, stále má velmi èasto pøi formulaci vlastní pøedpovìdi poèasí koneèné slovo zkušenost meteorologa.
Tak¾e vá¾ení a milí ètenáøi, doufám, ¾e to bylo stravitelné, a slibuju, ¾e pøíštì to budou u¾ opìt opravdové pøíbìhy naší atmosféry.
