közelítések a középtávú előrejelzések esetén már
igen jelentős bizonytalanságot okoznak a kiindulási mezőkben. E
problémákra megoldást jelenthet az ensemble előrejelzés, amelynek
lényege szerint a különböző kezdeti feltételekkel többször futtatják
le a modellt úgy, hogy szimulálják a kezdeti (analízis) hibákat, és
ezáltal módosítják a kezdeti mezőket. Ha a módosítás után az egyes
futtatások között az eltérés többé-kevésbé kicsi marad, akkor nagy
lesz az előrejelzés megbízhatósága. Ha pedig az eltérés nagy lesz,
vagyis az eredmények teljesen széttartóvá válnak, kicsi lesz az
előrejelzés megbízhatósága.
Ensemble előrejelzések használata
az operatív munkában
A középtávú előrejelzések készítésénél évről évre nagyobb figyelmet
fordítunk az ensemble előrejelzésekre, különösen azokban az esetekben,
amikor a determinisztikus modell eredményei jelentősen eltérnek az
ensemble előrejelzések átlagától (EPS-átlag). A Magyarország több
körzetére vonatkozó fáklyadiagramok és a csapadékvalószínűségi mezők
ma már elengedhetetlen kellékei a többnapos előrejelzéseknek. (A
fáklyadiagramon egy adott rácsponton, egy kiválasztott elem
előrejelzéseinek időbeli menete látható.) A külföldi tapasztalatok
szerint is a 4–6. napot követően a prognózisokat célszerű az ensemble
átlagra alapozni, annak ellenére, hogy a determinisztikus modell
felbontása jelenleg finomabb, mint az ensemble tagoké.
Az ECMWF-nél az EPS- (ensemble prediction system)
rendszer összesen ötvenkét tagból áll. Ebből ötven az ún. ensemble
tag, ezek felbontása jelenleg 25 km. Ezeket különböző kezdeti
feltételekkel futtatják. Az ötvenegyedik tagnak, a determinisztikus
modellnek a horizontális felbontása finomabb (16 km), mint a többi EPS
tagé, a modell kezdeti feltétele ugyancsak különbözik az EPS-tagoktól.
Az ensemble átlagot az EPS-tagokból számolják.
Az EPS-előrejelzések halmaza alapján előre
jelezhető a prognózisok megbízhatósága, figyelembe véve a fáklya
szélességét, valamint a determinisztikus modell és az EPS-átlag
viszonyát.
Általában véve igaz, hogy a rövid távú előrejelzéseknél – leszámítva
azokat az eseteket, amikor már a néhány napos előrejelzésnél is nagy a
bizonytalanság – a kiemelt, determinisztikus futtatás eredményeit
célszerű elfogadni, mivel ennek finomabb a felbontása. A középtávú
előrejelzéseknél azonban ma már nélkülözhetetlen az ensemble
produktumok figyelembevétele. Az ensemble előrejelzések használatának
egyik legnagyobb problémája, hogy nehéz ötvözni az ensemble
előrejelzések által nyújtott információkat a determinisztikus
szemlélettel.
Az ensemble technika alkalmazása teljesen új
szemléletet nyitott, főként a középtávú előrejelzések készítésében.
Segítségével nemcsak megbízhatóbb előrejelzések készíthetők, hanem
előre jelezhető prognózisaink megbízhatósága is, ami ugyanis nemcsak
attól függ, hogy hányadik napra vonatkozik az
előrejelzés. A különböző EPS-produktumok szemléletesen mutatják be,
hogy mely időszaktól és milyen térségben, vagy melyik elemre
vonatkozóan válik bizonytalanná az előrejelzés. Az EPS-technika
további alkalmazási területe az extrém időjárási helyzetek (például
heves csapadéktevékenység) előrejelzése.
Az EPS-produktumok közül ki kell emelnünk a
fáklyadiagramot (2. ábra), amely
szemléletesen mutatja, hogy mely időszaktól, melyik elemre
vonatkozóan, illetve az előrejelzési tartomány melyik részén válik
különösen bizonytalanná az előrejelzés. A 2. ábrán a 850 hPa-os
szint hőmérsékletének előrejelzése követhető nyomon mind az ötven
ensemble tag (vékony vonalak), valamint a determinisztikus modell
(vastag, pontozott görbe) esetén. A bemutatott fáklyadiagram arra
példa, hogy az előrejelzések megbízhatósága nem csökken egyenes
arányban az előrejelzés hosszával. A konkrét esetben látható, hogy már
a második napon nagy az eltérés az egyes futtatások között, jelen
esetben van olyan ensemble tag, amely a térségre 12, és van olyan,
amely mindössze -4 fokot prognosztizál erre a szintre. Az ábrán jól
megfigyelhető, hogy a második napra vonatkozóan két lehetőséget
(klaszter) ad a modell, a futtatások többsége (beleértve a
determinisztikus modellt) a melegebb változatot támogatja, de az
ensemble tagok jelentős része az alacsonyabb hőmérsékletet
prognosztizálja. A nagy bizonytalanságot az okozta, hogy a
Kárpát-medence térségében egy markáns frontzóna húzódott, amelynek
hideg és meleg oldalán igen eltérő hőmérsékletű
levegő halmozódott fel. A front lassan helyeződött délkelet felé,
bizonytalan volt, hogy Szombathely térsége két nap múlva a front hideg
vagy meleg oldalára kerül. A harmadik naptól kb. a hatodik napig
azután a front átvonulását követően a fáklyadiagram szerint csökken az
előrejelzések bizonytalansága, mivel minden futtatás jelentős hideg
advekcióval6 számol. A hatodik napot
követően természetesen ismét növekszik az eltérés az egyes futtatások
között, vagyis csökken a 850 hPa-os szint hőmérséklet-előrejelzésének
megbízhatósága. Az összes elem közül talán a csapadékmennyiség
előrejelzése a legérzékenyebb a kiindulási
feltételekre. A 2010. májusi Zsófia-ciklont bemutató részben erre is
látunk példát.
Gyakorlati példa az alkalmazott módszerekre
2010. május 15–18. között egy lassan mozgó mediterrán ciklon
alakította a Kárpát-medence időjárását. Május 15. 06 UTC-től 18. 06
UTC-ig jelentős mennyiségű csapadék hullott (3.
ábra), a Dunántúlon nagy területen a 100 mm-t is meghaladta.
Májusban az átlagos országos csapadékösszeg egyébként 62 mm, így e
napokban egyes területeken a havi csapadékhozam két-háromszorosát is
mérték. A háromnapos csapadékhozam rekordot hozott: a Bakonyban több
helyen mértek 200 mm feletti mennyiséget.
A háromnapos időszak időjárási helyzete egy
intenzív mediterrán ciklonhoz köthető. A nagy csapadékokat okozó
időjárási helyzetek tipizálása alapján (Bodolainé Jakus, 1983) M
(vonuló mediterrán ciklon), majd C típusba (cikloncentrum Magyarország
felett) sorolható, amelyek bizonyítottan térségünk legcsapadékosabb
időjárási helyzetei. M típus jelentette a kiindulást (máj. 15.), a
ciklon május 16-ra már a Kárpát-medence fölé helyeződött, C centrum
helyzet, és még napokig meghatározta hazánk időjárását.
A rendkívül gyorsan kialakuló mediterrán ciklon
középpontja május 15-én 00 UTC-kor Olaszország déli
része felett helyezkedett el, majd az intenzíven mélyülő ciklon
centruma 12 órával később már az Adriai-tenger fölé került. A
csapadékhullás a Dunántúlon már 15-én délelőtt megkezdődött. Május 16.
00 UTC-re a ciklon centruma Magyarország fölé helyeződött át, tovább
mélyült, de az áthelyeződés lelassult. A szinoptikus helyzet sematikus
képét a 4. ábra mutatja. A ciklon a
Földközi-tenger medencéjéből nagyon nedves levegőt szállított északi
irányba. A nagy nedvesség ellenére hazánkban a 15-én estefelé keleten
kialakuló egy-két zivatartól eltekintve nem volt zivatar, ami részben
a konvektív szempontból nem túlságosan instabil rétegződésnek, részben
pedig a mély ciklonban a talajközelben uralkodó igen erős szélnek
tudható be. A csapadék intenzitása ugyanakkor hosszabb időszakon
keresztül „felhőszakadás” méretű volt. A csapadékfolyamatok
erősödéséhez vezetett, hogy a ciklon központi részén az alacsony
szinteken tartós volt az összeáramlás. A jelentős csapadékmennyiségek
kialakulásához a Bakonyban, a Mecsekben és az Északi-középhegység
területén az orográfia csapadéknövelő szerepe is hozzájárult; nem
véletlen például Bakonybél vagy Kőrishegy kiugró csapadékértéke. Ám
hangsúlyozni kell, hogy az erőteljes ciklogenezis keltette szinoptikus
léptékű folyamatok erőssége volt ebben az esetben a meghatározó, ehhez
az orográfia csak hozzájárult.
Előrejelzések a Zsófia-ciklon esetén
A különböző nyomás- és csapadékmező-előrejelzések a ciklon kialakulása
előtt már négy-öt nappal meglepően egyöntetűen és viszonylag stabilan
számoltak a mediterrán ciklon megjelenésével és jelentős csapadékával.
Természetesen a csapadék maximális tengelyének megadásában mutatkoztak
eltérések, hiszen a ciklon pályájának igen kis módosulása a csapadék
mennyiségének egy adott területen való akár jelentős megváltozását is
okozhatja, de a nagy csapadék, a dunántúli viharos szél mindegyik
futtatásban szerepelt.
A mennyiségi csapadék-előrejelzésektől
természetesen teljesen pontos egyezést nem várhatunk el. Az
ECMWF-modellnek a vízgyűjtőkre vonatkozó, a vízügyi ágazatoknak
naponta továbbított előrejelzései már a május 9. 12 UTC-s anyagból
jelentős mennyiséggel számoltak több vízgyűjtőre. A dunántúli nagy
csapadékot napokon keresztül viszonylag stabilan adták az
előrejelzések. A vízügyi szempontból kritikusnak tartott
észak-magyarországi vízgyűjtők esetén sajnos jóval nagyobb volt az
ingadozás. A május 15-i csapadékot a Sajó, Hernád, Zagyva térségére a
május 14. 12 UTC-s, a 16-i csapadékot pedig a május
15. 12 UTC-s futtatás adta a legjobban, ami nem meglepő, hiszen a
csapadékfolyamatok természete miatt a 24 órás mennyiségi
csapadék-előrejelzések a legmegbízhatóbbak. Érdekes, hogy a május 16-i
csapadékot a május 9. 12 UTC-s futtatás is jobban közelítette, mint
több, az eseményhez közelebbi előrejelzés. Az 5.
ábrán a május 9–14. között naponta készült
csapadék-előrejelzéseket láthatjuk néhány vízgyűjtőre (12 UTC-s
futtatások alapján). A kétnapos előrejelzett csapadékösszegek a
dunántúli területekre többnyire 40–70 mm között változtak, ami
figyelemreméltó. Ha belegondolunk, hogy 20 mm feletti napi
csapadékátlag az esetek elenyésző százalékában fordul elő, akkor a
napokon keresztül stabilan prognosztizált 40 mm feletti előrejelzésnek
nagy a jelentősége. A tiszai területekre előrejelzett kisebb
csapadékmennyiségek okát valószínűleg abban is kereshetjük, hogy a
modell az orográfia hatását alábecsülte. Az ECMWF május 14. 00 UTC-s
futtatása alapján előállított összegzett (78 órás időtartamra szóló)
csapadékmező a vízgyűjtők nagyobb részén már szép egyezést mutat a
ténylegessel.
Kulcsszavak: előzmények, numerikus modellek, ensemble
előrejelzések, esettanulmányok
IRODALOM
Bodolainé Jakus Emma (1976): Mennyiségi
csapadék-előrejelzés a Duna és a Tisza vízgyűjtő területére a
csapadékot létrehozó folyamatok találkozási modellje alapján. Az OVH
számára benyújtott kutatási jelentés. Kézirat. OMSZ Könyvtár
Bodolainé Jakus Emma (1977): A találkozási
modellel előrejelzett csapadékmennyiség módosítása konvekciós
paraméterrel. Az OVH számára benyújtott kutatási jelentés. Kézirat.
OMSZ Könyvtár
Bodolainé Jakus Emma (1983): Árhullámok
szinoptikai feltételei a Duna és a Tisza vízgyűjtő területén. OMSZ
Hivatalos Kiadványai LVI. Budapest
Bodolainé Jakus Emma (1985): A súrlódási
réteg vertikális vízgőzátvitelének hatása a csapadékmennyiség
eloszlására. Időjárás. 89, 208-218.
Bodolainé Jakus Emma – Homokiné Ujváry
Katalin (1984): A csapadékmennyiség előrejelzése az orografikus
többlet figyelembevételével. OMSZ Kisebb Kiadványai 57. Budapest. 45.
Bonta Imre (2010): A rövid- és középtávú
időjárás-előrejelzés gyakorlati módszertana. 34. Meteorológiai
Tudományos Napok. •
WEBCÍM >
Ujváry Katalin (2008): 30 éves a hazai
hidrológiai célú mennyiségi csapadék-előrejelzés. Légkör. 53, 4, •
WEBCÍM >
Ujváry Katalin (2010):
Zsófia-Angéla-ciklon csapadékszinoptikai közelítése és
előrejelezhetősége. •
WEBCÍM >
LÁBJEGYZETEK
1 Orográfia: hegyrajz, a
földrajznak a föld felszíni formáit leíró ága; a cikkben az
orografikus hatások alatt a hegyek áramlásmódosító és így a
csapadékeloszlást befolyásoló szerepét emeltük ki.
<
2 Okklúziós front: két
front összezáródásával jön létre, amikor a hidegfront utoléri a
melegfrontot. A frontok cikloncentrumhoz közelebbi felén alakul ki, és
legtöbbször jelentős csapadékot okoz. Mögötte általában
hidegfrontszerű hideg beáramlás kezdődik.
<
3 A nyugatról közeledő
hidegfront déli részén önálló ciklonális hullám jön létre, a
csapadékképződésnek kedvező áramlási és nedvességi viszonyokkal.
<
4 UTC: a greenwichi
középidőt (GMT) felváltó koordinált világidő (Universal Time
Coordinated), amelyhez a földi időzónákban mért időt viszonyítják. Az
UTC-t a nemzetközi atomidőből (TAI) származtatják, de a Föld
forgásának lassulása miatt időnként szökőmásodpercet iktatnak be.
<
5 Lorenz munkásságával a
káoszelmélet egyik megalapozója, róla nevezték el a Lorenz-attraktort
is (a szerk. megjegyzése).
<
6 Advekció: légtömegek
túlnyomórészt vízszintes áramlása, például a térség fölé magasabb
hőmérsékletű levegő áramlása a meleg advekció.
<
|