Predpovedanie počasia patrí medzi najnáročnejšie úlohy modernej vedy. Atmosféra je chaotický systém, ktorý reaguje aj na veľmi malé podnety, a preto sa presnosť predpovedí postupne znižuje s rastúcim počtom dní. Aj tak však krátkodobé predpovede dosahujú vysokú úspešnosť, akú by sme ešte pred niekoľkými desaťročiami považovali za nepredstaviteľnú.
Ako vzniká moderná predpoveď? Nepretržitý prísun dát z celého sveta
Systém pozorovania Zeme, koordinovaný Svetovou meteorologickou organizáciou (WMO), zhromažďuje údaje z obrovskej siete meracích zariadení:
- približne 17 500 pozemných meteorologických staníc
- stovky staníc vypúšťajúcich radiosondy dvakrát denne
- geostacionárne a polárne meteorologické satelity
- oceánske bóje a lodné merania
- viac než 700 000 meraní denne zo systému AMDAR prostredníctvom komerčných letov
Radiosondy počas vzostupu do výšky nad 30 km zaznamenávajú tlak, teplotu, vlhkosť a veterné profily. Satelity dopĺňajú dáta z oblastí, kde chýbajú pozemné merania, najmä nad oceánmi. Všetky tieto informácie tvoria základ, ktorý umožňuje matematickým modelom pracovať s čo najpresnejším opisom aktuálneho stavu atmosféry.
Superpočítače a fyzikálne rovnice určujú, ako sa bude atmosféra správať
Dáta prichádzajú do veľkých predpovedných centier, ako je Európske centrum pre strednodobé predpovede počasia (ECMWF). Numerické modely tieto dáta spracúvajú tak, že:
- rozdelia atmosféru do trojrozmernej mriežky
- pre každý bod simulujú teplotu, tlak, vlhkosť a rýchlosť vetra
- riešia sústavy fyzikálnych rovníc prúdenia a termodynamiky
- aktualizujú sa niekoľkokrát denne
Keďže atmosféra je extrémne citlivá na počiatočné podmienky, malé nepresnosti sa postupne zväčšujú. Práve preto centrám nestačí jediná simulácia. Používajú ansámblovú predpoveď: desiatky mierne pozmenených verzií toho istého modelu bežia naraz.
Ak sú výsledky podobné → počasie je dobre predpovedateľné.
Ak sa líšia → predpoveď je neistá.
Prečo je sedemdňová predpoveď ešte spoľahlivá, ale desaťdňová už nie
Dlhodobé štatistiky ukazujú:
- 1 deň: presnosť okolo 96–98 %
- 3 dni: približne 90 %
- 7 dní: okolo 80 %
- 10 dní: približne 50 %
Tieto údaje vychádzajú z dlhodobých hodnotení ECMWF a NOAA.
Za pokles spoľahlivosti môže samotná fyzika atmosféry:
- Atmosféra je nelineárny a chaotický systém.
- Aj minimálna odchýlka v úvodných hodnotách sa po približne 10–14 dňoch natoľko zosilní, že model už nedokáže predpovedať konkrétny priebeh počasia.
Tento limit potvrdil meteorológ Edward Lorenz, tvorca teórie chaosu a známeho „motýlieho efektu“.
Dlhodobé predpovede však stále majú zmysel – môžu s určitou pravdepodobnosťou určiť, či bude ďalšie obdobie teplejšie, chladnejšie alebo vlhkejšie než dlhodobý priemer.
Umelá inteligencia: rýchla a prekvapivo presná, no stále s limitmi
V posledných rokoch sa objavili AI modely, ktoré dokážu robiť predpovede výrazne rýchlejšie než tradičné numerické modely:
- Pangu-Weather (Huawei)
- GraphCast a jeho probabilistická verzia GenCast (Google DeepMind)
Tieto modely:
- sú trénované na 40+ rokoch historických meteorologických dát
- dokážu generovať predpovede v priebehu sekúnd
- v mnohých situáciách dosahujú presnosť porovnateľnú s najlepšími klasickými modelmi
AI však nie je dokonalá. Môže mať problémy s extrémami, ktoré sa v histórii vyskytli len zriedka, a pracuje ako „čierna skrinka“ – nie vždy je jasné, prečo urobila konkrétny výstup.
Preto sa v praxi kombinuje AI s fyzikálnymi modelmi.
Ako rýchlo sa predpoveď dostane do vášho mobilu?
Napohľad jednoduché číslo v aplikácii je výsledkom obrovského procesu:
- dáta z radiosond sú spracované v priebehu minút
- globálne modely sa počítajú niekoľkokrát denne
- aplikácie aktualizujú predpovede minimálne každú hodinu
Vďaka zlepšovaniu pozorovania, výpočtovej techniky a AI dnes platí, že 4-dňová predpoveď je rovnako spoľahlivá ako jednodňová pred 30 rokmi.
