Česko se za dvacet let stalo druhým největším vývojářem modelu, který dohlédne až 54 hodin do budoucna
Povodně, extrémní horka, vytrvalý déšť, kroupy a zase povodně. Není divu, že pozornost většiny obyvatel České republiky se čím dál častěji upírá na meteorology a jejich předpovědi. Ačkoli úspěšnost předpovědí na jeden až dva dny se za uplynulých deset let přehoupla přes hranici devadesáti procent a od roku 2010 úspěšnost předpovědi na čtvrtý den překonala 85procentní hranici, některým se to může zdát stále málo. „Lidé si více pamatují, kdy nám předpovědi nevyšly, než dlouhou řadu těch, které se nám povedly,“ říká ředitel Českého hydrometeorologického ústavu (ČHMÚ) Vladimír Dvořák.
Za stále se zpřesňujícími předpověďmi se skrývá meteorologický předpovědní model Aladin. Za bezmála dvacet let se Česko stalo druhým největším vývojářem tohoto modelu, který dohlédne až 54 hodin do budoucna a jenž se stal nedílnou součástí většiny veřejně publikovaných předpovědí počasí.
Meteorologové na úrovni Historie Aladinu (jde o zkratku francouzských slov Aire Limitée, Adaptation Dynamique, Development International) se začala psát v roce 1991. Tehdy s jeho vývojem začala francouzská meteorologická služba Météo-France, která přizvala ke spolupráci obdobné služby ze střední a východní Evropy. První varianta byla vyvinuta v roce 1993. „O rok později došlo ke spuštění první funkční aplikace Aladinu, ze které Česká republika získávala první produkty,“ vzpomíná na začátky fungování modelu v našich zemích Radmila Brožková, vedoucí oddělení numerických předpovědí počasí ČHMÚ. „Krůček po krůčku jsme se dobrali k tomu, že ČR je z pohledu krátkodobých předpovědí počasí na velmi dobré evropské úrovni,“ dodává Brožková. S tím souhlasí i mezinárodně uznávaný odborník, profesor Jan Bednář z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy, který říká: „V porovnání se státy srovnatelné velikosti je naše meteorologie skutečně na špičkové úrovni.“
Aladin je numerický model počasí, jehož pomocí se připravují krátkodobé předpovědi. Jde o systém diferenciálních rovnic, které popisují chování atmosféry na základě fyziky a meteorologických měření. Tak zní definice. „Fyzikální zákony týkající se zachování energie, hmoty a hybnosti jsou v něm převáděny do matematických rovnic a z jejich výsledků se pak počítá vývoj větru, teploty, tlaku, vlhkosti a mnoha dalších parametrů včetně srážek,“ popisuje Aladin Brožková s tím, že „ze shromážděných výsledků pak meteorologové vydávají předpověď počasí“. Model počítá vývoj atmosféry na 54 hodin dopředu, každých šest hodin, tedy čtyřikrát denně.
Vybrané výstupy z modelu zveřejňuje Český hydrometeorologický ústav na svých stránkách (lze se k nim dostat i prostřednictvím mobilní aplikace pro Android) ve formě jak map, tak grafů s vývojem teploty, srážek, tlaku, oblačnosti, rychlosti větru a vlhkosti vzduchu pro konkrétní oblast. To je ale veřejnosti viditelná část. „Děláme specializované produkty pro naši hydrologickou službu, pro letecké meteorology, jednotlivá povodí, pro zimní údržbu silnic, pro jaderné a solární elektrárny, pro Státní úřad pro jadernou bezpečnost, pro integrovaný záchranný systém, armádu, připravujeme i podklady pro modelování znečištění,“ vyčísluje výstupy z modelu Brožková.
Příliš mnoho operací Jde o neuvěřitelné množství zpracovávaných dat a o nesmírně náročné výpočetní operace.
„Jenom ve střední Evropě má Aladin zhruba dvacet milionů bodů, ve kterých hodnoty počítá. Pro každý časový krok modelu, tedy tříminutový úsek, to znamená asi 600 miliard výpočtů,“ tvrdí Radmila Brožková. „A předpověď na 54 hodin dopředu je podložena téměř 650 biliony operací a to vše se musí stihnout za přibližně 40 minut,“ podotýká Brožková.
Oněch dvacet milionů bodů tvoří trojrozměrnou síť, kde jsou na horizontále body od sebe vzdáleny 4,7 kilometru a na vertikále se počítá s 87 hladinami. „U povrchu je počet bodů hustší a směrem vzhůru klesá. Čím je rozlišení jemnější, tím je předpověď počasí přesnější,“ vysvětluje vedoucí oddělení numerických předpovědí počasí ČHMÚ a dodává: „Do budoucna bychom rádi zahustili síť až na dva kilometry.“ Aby bylo možné všechny body mřížky zaplnit výsledky výpočtu, je třeba nejdříve nasbírat data. „Čerpáme je z pozemních stanic, z radiosond vypouštěných na balonech. Další informace poskytují čidla umístěná na dopravních letadlech, meteorologické satelity, radary, bójky na moři, radiosondy vypouštěné z lodí a windprofilery, zařízení měřící rychlost a směr větru v různých výškách,“ uvádí Brožková. Z tohoto balíku dat teprve Aladin analyzuje hodnoty všech klíčových parametrů v bodech mřížky. Mimoto Aladin musí při svých výpočtech brát v potaz situaci ve vzdálenějších místech. „Evropa, Středozemní moře, severní Afrika, Atlantik a velká část Severní Ameriky jsou oblasti, které počasí u nás bezprostředně ovlivňují,“ dodává Radmila Brožková. Tyto vzdálenější informace dodává Aladinu globální model Arpege, rovněž vyvinutý Méteo-France.
Čeští meteorologové mají kvůli Aladinu od roku 2010 superpočítač NEC SX9 za sedmdesát milionů korun, které kromě investice pokrývají pětiletou záruku a servis. A vlastní příspěvek České republiky do centrálního rozpočtu je v podstatě zanedbatelný. „Konkrétně je to nyní 8400 eur na jednoho člena na rok,“ říká Radmila Brožková. „Aladin však stojí hlavně na lidech – podmínkou členství je aktivní podíl na vývoji a údržbě modelu. Filozofie, že každý člen musí něco dělat, a ne se jenom vézt, je vlastně protipólem přístupu, kterému říkáme,černá skříňka‘ nebo,stiskni knoflík‘. Naučí to totiž lidi numerickému systému rozumět a umět s ním pracovat.“
Najít kvalitního meteorologa může být ovšem do budoucna problém. Studentů oboru je čím dál méně. V letošním navazujícím magisterském studiu na Matematicko-fyzikální fakultě UK je pouze jeden student a bakalářská část na své studenty teprve čeká.
Důvodem je náročná matematika a fyzika i nedostatečné platové ohodnocení v budoucnu. „Výuka matematiky a přírodních věd je na základních a středních školách v krizi a to se samozřejmě musí odrazit v navazujících vysokoškolských oborech, jakým je například meteorologie, které jsou na znalosti matematiky a přírodních věd přímo založeny,“ říká Jan Bednář. „Vychovat kvalitního absolventa, který bude mít potenciál pokračovat v meteorologii nebo v obsluze a dalším vývoji modelu Aladin, trvá zhruba tři až pět let,“ podotýká Radmila Brožková.
Potíže s personálním pokrytím nejenom Aladinu, ale řady dalších činností v české meteorologii potvrzuje rovněž náměstkyně ředitele ČHMÚ Pavla Skřivánková. „Nepociťujeme jenom nedostatek mladých meteorologů, chybějí nám i technici,“ říká a jako příklad dodává: „Radarová síť ČHMÚ je na špičkové úrovni, ale bohužel konkurence ze strany mobilních operátorů ve vztahu k šikovným technikům je obrovská. A my s nimi nemůžeme s našimi tabulkovými platy vůbec soutěžit.“
Příspěvek České republiky na společné financování meteorologického modelu Aladin činí 8400 eur ročně Pomalé začátky
Prapředek modelu Aladin vznikl v roce 1950, kdy původem rakousko-uherský matematik John von Neumann (na snímku) s americkým meteorologem Julem Gregorym Charneym na elektronkovém počítači ENIAC uskutečnili první modelový výpočet. Výpočet předpovědi na 24 hodin trval měsíc, takže samotná předpověď se mezitím stala minulostí. V současném konsorciu Aladin jsou kromě Francie ještě Belgie a Portugalsko, dále souvislá skupina zemí od Polska na severu po Chorvatsko, Bulharsko a Turecko na jihu a severoafrické státy Maroko, Alžírsko a Tunisko. Na vývoji modelu se podílí asi 100 vědců z patnácti zemí. Od roku 2005 s modelem Aladin úzce spolupracují severské státy, které od osmdesátých let kooperují na podobném modelu v rámci konsorcia HIRLAM.
O autorovi| Matěj Štětka, stetka@mf.cz
