Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Czym jest pogoda?

Pogoda to stan atmosfery w danej chwili i w danym miejscu na Ziemi. Natomiast klimat to charakterystyczny przebieg stanów pogodowych na danym obszarze ustalony na podstawie wieloletnich obserwacji. Prognozowanie pogody polega na przewidywaniu czasowych i przestrzennych zmian stanu atmosfery, w tym m.in. zmian ciśnienia, temperatury powietrza, prędkości i kierunku wiatru, zachmurzenia, zamglenia, stanu morza, a coraz częściej – także poziomu zanieczyszczenia atmosfery.

Pogoda ma ogromne znaczenie w życiu człowieka, wywierając wpływ na jego codzienną egzystencję oraz na działalność gospodarczą. Zapewne z tego względu prognozy pogody próbowano tworzyć na podstawie obserwacji otoczenia już w starożytności, czego dowodem jest m.in. dzieło Arystotelesa Meteorologica. Ludzie obserwowali zachodzące wokół nich procesy i zjawiska oraz notowali swe obserwacje. Próbowali na ich podstawie formułować bardziej przepowiednie niż prognozy pogody, jakie znamy dziś. Dopiero w XIX wieku nastąpił rozwój prognoz pogody ze względu na możliwości gromadzenia dużej liczby danych. Szczególnie zasłużeni w tym względzie byli Francis BeaufortRobert FitzRoy. Natomiast początki numerycznej prognozy pogody przypadają na pierwszą połowę XX wieku. Pełny ich rozwój umożliwiły w XXI wieku cyfrowe modele prognostyczne.

R1bpt6XgDy6YL
Mapa pogody Europy – 9 i 10 grudnia 1887 r.
Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

Aktualny stan pogody i jej zmienność w czasie zależy od szeregu czynników i procesów wpływających na stan atmosfery, które klimatolodzy dzielą na ogólne i lokalne. Do czynników ogólnych należy np. globalna cyrkulacja atmosfery decydująca o kierunku przemieszczania się ciepłych i chłodnych mas powietrza. Do czynników lokalnych należą natomiast aktywne, zmieniające położenie układy baryczne – wyże i niże.

Niektóre z tych procesów nie mają charakteru stałego, powtarzalnego, ale występują nieokresowo, chaotycznie (np. przechodzenie frontów, adwekcjaadwekcjaadwekcja różnych mas powietrza), co powoduje znaczne trudności w opracowywaniu trafnych prognoz, zwłaszcza długoterminowych. Tymczasem nawet niewielkie, pozornie nieistotne zaburzenie warunków początkowych powoduje rosnące z czasem zmiany.

W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat nastąpił znaczący wzrost trafności prognoz. Wynika to przede wszystkim z większego zaawansowania pomiarów i zwiększenia liczby badanych parametrów. Było to możliwe dzięki zastosowaniu doskonalszych przyrządów pomiarowych, wykorzystaniu satelitów meteorologicznych i opracowaniu metod numerycznych do analizowania wyników pomiarów.

R1FvWu7CojkNT
Satelita metrologiczny GOES 8
Źródło: NOAA, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.
Rrv7cLlSHnYig
Przetworzone zdjęcie pogodowe z satelity NOAA‑15
Źródło: NOAA, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

Metody prognozowania pogody

Metody prognozowania pogody są zróżnicowane. Każda z nich charakteryzuje się określoną dokładnością i sprawdzalnością, horyzontem czasowym, możliwością zastosowania do celów specjalistycznych (lotnictwo, rolnictwo, żegluga i in.). Do najczęściej stosowanych należą:

  1. Metoda synoptyczna (analizy trendu) jest przydatna do prognozowania krótkoterminowego, polega bowiem na obserwacji tempa i kierunku przemieszczania się układów barycznych, frontów atmosferycznych, stref zachmurzenia oraz towarzyszących im zjawisk atmosferycznych (np. opadów). Przyjmując, że tempo to jest stałe, można określić, po jakim czasie elementy te pojawią się na danym obszarze. Podstawową trudnością w stosowaniu tej metody jest ograniczona przewidywalność występowania elementów pogody. Jeżeli tempo i kierunek ich przemieszczania zmienia się, metoda nie może być stosowana do tworzenia prognozy. W metodzie tej najważniejszą rolę odgrywają wiedza i doświadczenie synoptyka.

    Podstawą pracy synoptyka są mapy synoptyczne, na które za pomocą umownych symboli i znaków nanosi się wyniki jednoczesnych obserwacji meteorologicznych wykonanych na lądzie i morzu. Im więcej wyników obserwacji uwzględnia mapa, tym opracowana na jej podstawie prognoza jest dokładniejsza. Mapa obejmuje zwykle rozległy obszar pozwalający śledzić ruch i rozwój zjawisk i obiektów meteorologicznych w ciągu kilku dni. Istnieją dwa rodzaje map synoptycznych – powierzchniowa, sporządzana na podstawie wyników pomiarów ze stacji meteorologicznych, i górna, przedstawiająca dane o stanie atmosfery na różnych wysokościach n.p.m., które uzyskuje się w wyniku obserwacji aerologicznych.

R1FIMB7Fd7MjY
Przykład powierzchniowej mapy synoptycznej Europy z dnia 1 marca 2008 r. (Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz). H – wyż, T – niż.
Źródło: M. Aebischer, Marketing & Verkauf, Geschäftsfeld Flugwetter, Eidgenössisches Departement des Innern EDI, Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz, Krähbühlstrasse 58, Postfach 514, CH-8044 Zürich, MeteoSchweiz.ch, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org.
R8YWaHtFMZjhA
Przykład powierzchniowej mapy synoptycznej Europy z dnia 6 kwietnia 2020 r.
Źródło: Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy, dostępny w internecie: http://meteo.imgw.pl/.
  1. Metoda statystyczna (klimatyczna) oparta na statystyce matematycznejteorii prawdopodobieństwa polega na prognozowaniu pogody na podstawie średnich wartości wybranych elementów obliczonych dla danego dnia w roku na podstawie danych z długiego okresu (tzw. wielolecia). Trudności w stosowaniu tej metody wynikają z faktu, że jest ona obarczona znacznym błędem, nie uwzględnia bowiem możliwości wystąpienia anomalii pogodowych. Jest więc przydatna w sytuacji, kiedy układ warunków atmosferycznych jest typowy, natomiast kiedy pojawiają się wspomniane anomalie, prognoza staje się zawodna.

  2. Metoda analogii jest nieco zbliżona do metody klimatycznej, nie polega jednak na porównywaniu poszczególnych elementów pogody, ale poszukiwaniu w przeszłości sytuacji synoptycznej zbliżonej do aktualnej. Znając jej skutki pogodowe, zakłada się, że w okresie objętym prognozą ukształtuje się podobny jak w przeszłości układ elementów. Dokładność metody zależy od zakresu i dostępności danych – im jest ich więcej, tym bardziej precyzyjnie można ustalić sytuację synoptyczną analogiczną do obecnej. W praktyce jest to bardzo trudne, bowiem w pełni powtarzalne układy ośrodków barycznych i frontów praktycznie nie występują, tymczasem każda różnica między sytuacją obecną i analogiczną do niej sprawia, że metoda analogii nie może być stosowana.

  3. Metoda numeryczna wykorzystuje specjalistyczne oprogramowanie komputerowe do analizowania i przetwarzania danych pomiarowych dotyczących temperatury powietrza, ciśnienia, kierunków i prędkości wiatru, opadów i in. Dane przetwarzane są według określonego algorytmu w celu opracowania modeli prognostycznych pogody. Dokładność tej metody zależy od zakresu danych wejściowych i ciągłości ich serii, jeżeli nie są one kompletne, prognoza pogody nie będzie dokładna. Znaczną trudność może sprawiać także korzystanie ze specjalistycznego oprogramowania i interpretacja wyników uzyskiwanych z modeli numerycznych. Metoda ta wymaga rozbudowanego zaplecza naukowo‑badawczego oraz rozległej infrastruktury informatycznej.

W Polsce opracowywanie prognoz pogody i ostrzeżeń dla osłony ludności oraz gospodarki narodowej i obronności należy do zadań statutowych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Jednakże prognozy opracowuje także wiele innych instytucji, jedną z nich jest Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego, które wykonuje prognozy numeryczne.

RSe5Xw3GdWaF0
Prognoza pogody IMGW–PIB z dnia 28 listopada 2019 r.
Źródło: Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy, dostępny w internecie: http://meteo.imgw.pl/.
RofZgi11xs2ck
Numeryczna prognoza pogody opracowana przez ICM UW na okres 13–15 grudnia 2019 r.
Źródło: Prognoza została udostępniona nieodpłatnie przez serwis meteo.pl prowadzony przez ICM, Uniwersytet Warszawski; wyniki uzyskano przy użyciu oprogramowania Met Office https://mapy.meteo.pl/.
R1dQKfH6wtfng
Legenda do numerycznej prognozy pogody opracowanej przez ICM UW.
Źródło: Prognoza została udostępniona nieodpłatnie przez serwis meteo.pl prowadzony przez ICM, Uniwersytet Warszawski; wyniki uzyskano przy użyciu oprogramowania Met Office https://mapy.meteo.pl/.

Oprócz ogólnych prognoz pogody wydawane są także prognozy specjalistyczne przeznaczone dla określonego odbiorcy, np. prognozy dla rolnictwa, lotnictwa komunikacyjnego, ciepłownictwa, energetyki, transportu i in. Mają one ogromne znaczenie, gdyż są w nich ujęte elementy i zjawiska pogodowe stwarzające zagrożenie dla konkretnej działalności lub warunkujące konieczność podjęcia określonych działań.

Prognozy lotnicze są sporządzane dla potrzeb lotnictwa cywilnego, wojskowego oraz dla załóg Lotniczego Pogotowia Ratunkowego. Mają za zadanie określić sytuację pogodową w czasie startu, lądowania oraz na trasie przelotu statku powietrznego. Poza ogólną sytuacją synoptyczną uwzględniają wielkość i rodzaj zachmurzenia, kierunek i prędkość wiatru, widzialność, opady (zwłaszcza marznące), osady (szadź, szron), gołoledź, zamiecie śnieżne oraz występowanie zjawisk niebezpiecznych dla lotnictwa (turbulencje, nagłe zmiany kierunku i prędkości wiatru, wyładowania atmosferyczne, oblodzenie itp.).

Prognozy morskie przygotowywane są dla rybaków, służb ratunkowych i żeglarzy. Ich zakres określają międzynarodowe konwencje o bezpieczeństwie żeglugi – zawierają informacje o kierunku i prędkości wiatru powodującego falowanie, stanie morza (w stopniach skali Beauforta), temperaturze powietrza i wody oraz ostrzeżenia o groźnych zjawiskach (cyklony tropikalne, zlodzenie w strefach polarnych).

Prognozy dla potrzeb energetyki i ciepłownictwa zawierają dane o przewidywanej temperaturze powietrza w czasie kilku lub kilkunastu nadchodzących dni, dzięki czemu możliwe jest oszacowanie potrzeb grzewczych. W prognozie zamieszczone są także informacje o prędkości wiatru, wyładowaniach atmosferycznych oraz występowaniu ekstremalnych temperatur powietrza i związanych z tym zjawisk, np. osadów szadzi, szronu i gołoledzi, które pozwalają operatorom energii oszacować ryzyko uszkodzenia linii przesyłowych.

Prognozy dla rolnictwa (agrometeorologiczne) uwzględniają przede wszystkim te parametry, które są ważne dla wegetacji roślin uprawnych, hodowli zwierząt, zapotrzebowania na wodę, a więc opady, temperaturę powietrza, prędkość wiatru, ryzyko wystąpienia przymrozków, upałów lub mrozów i in.

Prognozy dla transportu i służb drogowych zawierają informacje o tych parametrach meteorologicznych, które potencjalnie stwarzają zagrożenie dla kierowców i pojazdów. Z tego względu ważne są wartości temperatury przy powierzchni, występowanie opadów i ich rodzaj oraz osadów szadzi i szronu, a także zawiei i zamieci śnieżnych, gołoledzi czy mgły. Informacje takie pozwalają na przedsięwzięcie odpowiednich środków służących utrzymaniu dróg, a kierowcy zawiadamiani są o konieczności zachowania szczególnej ostrożności.

Prognozy dla turystów uwzględniają specyfikę warunków meteorologicznych w danym regionie. Zwłaszcza w górach zawierają informacje o grubości i rodzaju pokrywy śnieżnej i zagrożeniu lawinowym.

Prognozy biometeorologiczne zawierają szeroki zestaw informacji dotyczących elementów meteorologicznych, które mogą mieć niekorzystny wpływ na organizm człowieka, np. duże i nagłe zmiany ciśnienia, temperatury i wilgotności, fale mrozów i upałów, silny wiatr, mgły i in.; coraz częściej elementem tych prognoz są dane o poziomie zanieczyszczenia powietrza i alergenach.

Na podstawie prognoz są formułowane i podawane do publicznej wiadomości ostrzeżenia o możliwości wystąpienia zjawisk meteorologicznych mogących stanowić zagrożenie. Ich adresatami są głównie centralne i terenowe organy administracji państwowej i samorządowej oraz instytucje odpowiedzialne za ochronę ludności przed klęskami żywiołowymi. Ostrzeżenia są wydawane w przypadku ryzyka wystąpienia:

  • silnego wiatru (o średniej prędkości powyżej 15 m/s),

  • ekstremalnie wysokiej lub niskiej temperatury powietrza,

  • raptownych zmian temperatury (np. powyżej 5°C przy temperaturze ujemnej lub w pobliżu 0°C),

  • intensywnych opadów deszczu, gradu lub śniegu,

  • zamieci lub zawiei śnieżnych,

  • gołoledzi (na dużym obszarze),

  • mgły (długotrwałej i na dużym obszarze),

  • powodzi,

  • niskich stanów wody.

O tym, jak duże znaczenie ma wiarygodna i postawiona w odpowiednim czasie prognoza pogody oraz umiejętność obserwacji zmieniającego się stanu atmosfery, mogą świadczyć wydarzenia, jakie miały miejsce w sierpniu 2007 roku na jeziorach mazurskich. Trwający zaledwie kwadrans tzw. „biały szkwał”, czyli nagły przyrost prędkości wiatru do 130 km/h przy braku znaczącego zachmurzenia, spowodował zatonięcie 15 jachtów i śmierć 12 osób. Pewne objawy załamania pogody były widoczne z wyprzedzeniem, niestety umknęły uwadze żeglarzy, a być może zostały przez nich zlekceważone, bowiem nie mieli oni dostępu do prognoz meteorologicznych. Dziś na Mazurach działa system wczesnego ostrzegania żeglarzy przed nagłym załamaniem pogody. Podobne przyczyny przesądziły o rozmiarach tragedii na Giewoncie w sierpniu 2019, kiedy to podczas burzy zginęły 4 osoby, a ponad 100 odniosło obrażenia. Informacje o możliwości wystąpienia burz były zawarte w prognozie pogody.

RarE2k2l2xpWJ
„Biały szkwał” to nagły i gwałtowny wzrost prędkości wiatru przy braku chmur burzowych charakterystycznych dla szkwału.
Źródło: S. Ouachée CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org.
Ciekawostka

Czy wiesz, że nadchodzące zmiany w pogodzie można stwierdzić, obserwując zjawiska lokalne, np. zachody i wschody Słońca, chmury, a nawet… rośliny i zwierzęta w otoczeniu? Wyniki takich obserwacji nazywane są prognostykamiprognostyk pogodyprognostykami. Oto niektóre z nich.

Nadejście dobrej pogody zapowiadają:

  • czysty i jasny widnokrąg podczas zachodu Słońca,

  • po wschodzie Słońca - niebo błękitne lub szarobłękitne, z lekką mgiełką,

  • zachodzące Słońce o intensywnym, czerwonym kolorze,

  • złoty odcień nieba po zachodzie Słońca,

  • brak wiatru w nocy,

  • wieczorem zanikanie chmur kłębiastych, czyste niebo,

  • duże, wyraźne gwiazdy widoczne nawet przed wschodem Słońca,

  • wieczorna i poranna rosa,

  • mgła w nocy opadająca nad ranem,

  • brak zjawisk świetlnych (halohalohalo, wieniecwieniec (korona, lisia czapa)wieniec, tzw. lisia czapa) wokół Księżyca,

  • dalekie wyprawy pszczół od ula,

  • wysoko latające jaskółki poszukujące owadów,

  • głośny śpiew ptaków do późnej nocy i przed świtem,

  • koty leżące wyciągnięte po południu i wieczorami na parapetach okiennych,

  • dym z komina unoszący się pionowo ku górze.

Ritst5ePynW35
Chmury kłębiaste Cumulus humilis nazywane „chmurami pięknej pogody”
Źródło: T. Hudson, CC BY-SA 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org.

Pogorszenie pogody i występowanie opadów zapowiadają m.in.:

  • bardzo czerwone wschodzące Słońce, często przykryte chmurami,

  • bladożółte Słońce o zachodzie, często przykryte grubą warstwą chmur,

  • chmury kłębiaste pojawiające się rankiem,

  • tęcza widoczna rano lub przed południem,

  • chmury pierzaste stopniowo pokrywające całe niebo,

  • gęsta mgła nad ranem, która podnosząc się, tworzy cienką warstwę chmur,

  • białawy odcień nieba w ciągu dnia,

  • silny wiatr wieczorem i w nocy,

  • gwałtowny wzrost temperatury wieczorem, parno, wilgotno,

  • blade i niewyraźne gwiazdy znikające długo przed świtem,

  • czerwona tarcza Księżyca, szczególnie podczas wschodu i zachodu,

  • czyste niebo nad horyzontem i zbierające się chmury,

  • halo wokół Księżyca i Słońca,

  • senność i zmęczenie mimo ładnej pogody,

  • często myjące się koty, zwijające w kłębek do spania,

  • mrówki chowające się do mrowisk,

  • bociany spacerujące po łące,

  • nisko latające jaskółki,

  • twardniejąca sól w solniczce,

  • dym z komina spływający ku powierzchni ziemi i snujący się nisko.

R17e9e9vZ28aO
Halo słoneczne – zwiastun opadów
Źródło: Wing-Chi Poon, CC BY-SA 2.5, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org.

Prognostyki meteorologiczne są często związane z przechodzeniem frontów, ciepłego lub chłodnego.

Słownik

adwekcja
adwekcja

poziomy ruch powietrza atmosferycznego polegający na napływaniu powietrza o określonych właściwościach nad dany obszar

halo
halo

zjawisko optyczne polegające na załamywaniu światła Słońca lub Księżyca przez kryształki lodu znajdujące się w chmurach pierzastych piętra wysokiego (cirrus lub cirrostratus) lub we mgle lodowej; wokół Słońca lub Księżyca powstają jasne, białe lub tęczowe pierścienie światła

prognostyk pogody
prognostyk pogody

zjawiska zachodzące w przyrodzie, na podstawie których można przewidywać sytuację pogodową; do prognostyków należą m.in zjawiska meteorologiczne, zachowania roślin i zwierząt

wieniec (korona, lisia czapa)
wieniec (korona, lisia czapa)

zjawisko optyczne polegające na załamywaniu światła Słońca lub Księżyca przez cienkie, półprzezroczyste warstwy chmur lub mgły; wokół Słońca lub Księżyca powstaje barwna poświata niebieska od strony wewnętrznej, czerwona na zewnątrz