Bude -5, nebo -22 °C? Předpovědi se mohou zdát špatné, ale je to přesně naopak

V předpovědi počasí na tento týden se v tom minulém objevovaly dramatické výkyvy. Docházelo dokonce k tomu, že jeden model předpovídal na ten samý den třeba i více než -20 °C a jiný jen -5 °C.

„Divokosti“ předpovědí si rychle všimla řada lidí a stalo se z ní téma nejen na sociálních sítích. Upozorňovali na ni totiž i samotní meteorologové z Českého meteorologického ústavu (ČHMÚ) a média.

Ve své podstatě se přitom nestalo nic moc zvláštního.

Předpovědi na více dní dopředu totiž mají – ač to někoho možná překvapí – i v době modelů, počítačů a satelitů, pořád své limity. Na jeden až dva dny dopředu jsou ale velmi přesné a navíc se obecně neustále prokazatelně zlepšují.

Naneštěstí pro meteorology se přesto může docela snadno stát, že část veřejnosti nabyde opačného dojmu. Kromě přehnaných očekávání u vícedenních předpovědí tomu může nahrávat třeba i špatná interpretace v médiích nebo nepochopení rozdílu mezi předpovědí počasí a klimatickými modely.

Sněžení a mráz na začátku ledna způsobila podle ředitele pro předpovědní službu ČHMÚ Radka Tomšů zejména dvojice faktorů. Jednak to byla hluboká tlaková níže, která do střední Evropy přinesla poměrně vydatné srážky, k níž se navíc přidal ještě arktický vzduch, jenž k nám přicestoval v důsledku rozpadnutí polárního víru.

„Obvykle to bývá tak, že níže přinese výraznější oteplení od Atlantiku, což se ale tentokrát nestalo a naopak se k nám dostala část velmi studené arktické hmoty. V minulém týdnu proto došlo v některých částech Evropy ke sněhové kalamitě. U nás nasněžilo dost, ale za kalamitu bych to neoznačil. Pozornost to budilo spíš proto, že jsme si z teplých zim na sníh už asi trochu odvykli,“ řekl Tomšů Seznam Zprávám.

Následně od jihozápadu přišla teplá fronta, která tento týden přinesla do Česka oblevu.

Zhruba tak zní zjednodušeně řečeno vysvětlení, co způsobilo nedávný vývoj počasí nad tuzemským územím. Pojďme se ale přesunout k tomu, proč tentokrát nebylo vůbec snadné teploty předpovídat.

Důvody vysoké míry nejistoty v předpovědích podle Tomšů nespočívaly ani tak v tom, že by se nevědělo, kdy a kam přijde chladný vzduch, nebo naopak teplá fronta, ale spíš v doprovodných detailech, které ovšem mohou mít na finální teplotu obrovský vliv.

„Modely musí pracovat i s tím, jaká je sněhová pokrývka, jestli dojde k uklidnění větru, jaká bude oblačnost a spoustou dalších faktorů. Právě tady stačí opravdu drobný rozdíl a teploty se pak mohou lišit velmi výrazně. Proto se mohlo stát, že některé modely mohly předpovídat například dvoudenní mráz -15 °C, ale došlo k němu třeba jen jeden den a ještě třeba jen na části území,“ vysvětluje meteorolog.

„Říkáme tomu teorie chaosu, nebo efekt motýlích křídel. Analogie je o tom, že i mávnutí motýla v Brazílii může mít dopad na dění v atmosféře nad Evropou o šest dní později,“ popsala v podstatě ten samý problém už před časem profesorka meteorologie a vedoucí britské Královské meteorologické společnosti Liz Bentley.

Meteorologům s touto těžkostí pomáhají tzv. ansámblové předpovědi, které ve zkratce řečeno spočívají v tom, že se model předpovědi na další dny „spočítá“ třeba i s 50 vstupy, které mají lehce odlišné podmínky. Když se výsledky předpovědi na další dny napříč variantami liší minimálně, je vysoká pravděpodobnost, že předpověď vyjde – naopak pokud se liší zásadně, je nízká.

A právě to se stalo i při předpovědích mrazů v Česku. Meteorologové dopředu viděli, že ansámbly se liší významně a proto ostatně i upozorňovali, že vícedenní předpověď je poměrně nejistá.

Kromě chaosu podle Tomšů výrazné nejistoty v předpovědích typicky způsobuje také nejasnost budoucího pohybu velkých systémů, jejichž hranice prochází územím Česka. Rozdíly mezi stranami frontálního rozhraní totiž mohou tvořit i 15 °C.

Případů „divokosti“ vícedenní předpovědi se podle Tomšů během roku každopádně běžně objeví desítky, takže můžeme říct, že poslední týdny v tomto ohledu nebyly ničím zvláštním. Zvýšenou pozornost tentokrát způsobila spíš samotná povaha počasí, a nikoliv komplikovanost či zajímavost situace z meteorologického hlediska.

Předpovědi počasí určitě nejsou dokonalé, ale na druhou stranu je nesporné, že jejich přesnost se za poslední dekády zvýšila. A jelikož meteorologové výsledky své práce zaznamenávají a porovnávají se skutečností, dá se i velmi dobře vyčíslit, jak moc.

Takto se například vyvíjí přesnost předpovědí přímo ČHMÚ:

Podobně je tomu i jinde – a dá se říct, že v podstatě všude, kde je dobré pokrytí stanicemi. Například předpovědi Evropského centra pro střednědobé předpovědi počasí se zpřesnily následovně (ECMWF):

V praxi to znamená, že veřejnost má o hodně lepší informace o počasí v následujících dnech. „Předpověď na čtyři dny dopředu je dnes tak přesná, jako bývala v 90. letech předpověď na druhý den,“ uvádí například britská meteorologická kancelář.

Kromě lepší úrovně servisu pro veřejnost má vývoj zásadní vliv i na možnosti úřadů připravit obyvatele na přicházející nebezpečí při živelných pohromách, což bez nadsázky zachraňuje lidské životy.

„V 90. letech musela událost pokrývat oblast větší než 100 mil, abychom ji mohli plně pozorovat. Současný model používaný britskou národní meteorologickou službou může mapovat i události o velikosti dvou mil,“ přiblížila Bentley, jak moc se možnosti meteorologů posunuly.

Přidat můžeme i příklad z USA, kde měla dvoudenní předpověď hurikánů v 70. letech chybovost v rozmezí 200 až 400 mil, zatímco nyní už je to jen 50 mil.

A nemusíme vlastně ani chodit tak daleko. Zrovna v Česku jsme se totiž o této moci moderní vědy mohli přesvědčit na vlastní kůži při bouři Boris, která byla předpovězena s bezprecedentním předstihem i přesností, což se velmi pravděpodobně i zásadně podepsalo na konečných ztrátách (detailně jsme se tématu věnovali v tomto článku).

Příčin zlepšení je celá řada. Mezi nejdůležitější patří kvalita vstupních dat. Skokový růst v této oblasti přinesly hlavně satelity, ale zlepšuje se také pokrytí klasickými stanicemi i celková úroveň měřicích zařízení.

Další důležitou položkou jsou samozřejmě numerické předpovědní modely vznikající od 60. let, což nás přivádí k tomu, že na zlepšení se podepisuje i celkový pokrok ve výkonu a rychlosti počítačů, který umožňuje provádět mnohem víc kalkulací a tím pádem třeba i vyšší rozlišení předpovědí.

Podstatnou roli v lepším servisu pro veřejnost hraje i posun v komunikaci předpovědí, které se dřív k lidem dostávaly maximálně několikrát za den prostřednictvím médií, zatímco dnes k nim je díky internetu a mobilním aplikacím přístup 24 hodin denně.

„Dřív se spoléhalo na to, co meteorolog na základě dat ze stanic zakreslí, a jak podle svých zkušeností odhadne, že se situace bude vyvíjet dál. Na den dopředu to docela dobře vycházelo i tehdy, ale pak už to bylo horší,“ popsal Tomšů práci meteorologů před existencí předpovědních modelů.

Přejděme k dalším častým zdrojům nepochopení v oblasti předpovědí počasí.

Nepochybně mezi ně patří dlouhodobé předpovědi a jejich interpretace. Meteorologové sice opravdu zpracovávají i předpovědi s předstihem několika měsíců a snaží se například odhadnout, jaké bude léto nebo zima, tyto výstupy jsou ale typicky velmi obecné a dochází k závěrům typu, že nadcházející roční období bude například pravděpodobně buď teplotně nadprůměrné, nebo podprůměrné.

Typickým příkladem jsou předpovědi ECMWF, jako třeba tato.

Problém nastává, když do toho vstoupí zejména bulvární média s titulky a překroutí vyznění do zpráv, že se očekává např. „zima století“. Meteorologové se taková tvrzení následně snaží mírnit a distancovat se od nich, ale jejich hlas se pokaždé nemusí k publiku dostat.

Plyne z toho docela jednoduché ponaučení. Pokud někde uvidíte zprávu o blížící se zimě (nebo létu) století s několikaměsíčním předstihem, můžete se bezpečně spolehnout, že jde o senzacechtivý nesmysl. Tímto způsobem se totiž počasí ani v době moderních technologií zkrátka předpovědět nedá.

„Takže vy víte přesně, že za globální oteplování může člověk, ale nevíte jak bude o víkendu?“

Jeden z komentářů v diskuzi pod příspěvkem ČHMÚ na facebooku je exemplárním příkladem dalšího častého problému, kterým je míchání předpovědí počasí s klimatickými modely.

Často se v diskuzích objevují i komentáře problematizující skutečnost, že vědci si věří ve schopnosti předpovědět, že se svět za mnoho let oteplí o nějakou hodnotu s přesností na desetiny stupně, ale předpovědi na další dny se zároveň často „seknou“ i o 10 stupňů.

Může to působit nesmyslně, ale jen když se nevezme v potaz, o jaké teplotě je vlastně řeč. Klimatické modely předpovídají zpravidla globální průměrnou teplotu zprůměrovanou za celý rok, zatímco předpověď počasí je pro konkrétní místo a den či dokonce hodinu.

Klimatické modely a předpovědi počasí tedy sice spojuje snaha simulovat budoucí dění v atmosféře, ale měřítko je úplně jiné. Když se předpovídá počasí na zítřejší den v konkrétním místě, je celkem jedno, jaká bude výše emisí skleníkových plynů, zatímco pro klimatické modely na další dekády vůbec nezáleží, jak bude zítra v jednom českém městě, ale emise jsou pro ně naopak zásadní.

I klimatické modely se mimochodem pravidelně porovnávají s realitou a vychází ze srovnání dobře. Samy o sobě tak vlastně patří k důkazům, že oteplení způsobuje člověk. Kdyby totiž hlavní příčinou změny klimatu nebyly skleníkové plyny, těžko by modely pracující s emisemi jako se zásadní proměnnou, mohly konzistentně předpovídat budoucnost.

Jejich srovnání s pozorováním vypadá následovně:

Chcete-li radši než průměr všech modelů ve střetu s realitou vidět jednotlivé modely, můžete si pustit následující video:

Když už jsme u klimatu, můžeme ještě na závěr ve stručnosti zasadit do kontextu dosavadní průběh zimy. Ten je podle Radka Tomšů zatím v podstatě normální a dosud to nevypadá, že bychom zažívali nějakou rekordně chladnou sezonu.

Chladná byla totiž jen první polovina ledna, kdy se podle Tomšů průměrná denní teplota v Česku pohybovala kolem -4 až -5 °C. Přehled měsíčních průměrů všech lednů od roku 1961 navíc napovídá, že i kdyby chladné počasí z prvních týdnů aktuálního měsíce vydrželo až do konce ledna, pořád by zdaleka nešlo o rekordně nízkou teplotu, byť v porovnání s posledními dekádami by byl leden v takovém případě výrazně teplotně podprůměrný.

Prosinec byl o 1,5  °C nad normálem posledních tří dekád:

„Zatím máme standardní průběh zimy a vypadá to, že bude spíš jako obvykle teplotně nadprůměrná. Je ale teprve půlka ledna a může se stát, že to únor změní,“ dodal k tomu Tomšů.