Petr Zacharov: Počasí jako fyzika na dosah

Působíte jako meteorolog na Ústavu fyziky atmosféry. Která oblast meteorologie vás zajímá nejvíce?

Pro meteorologa jsou všechny meteorologické jevy pěkné a zajímavé. Mojí nejoblíbenější kapitolou jsou silné konvektivní bouře a jejich projevy, což tedy samozřejmě není jeden meteorologický jev, ale celá množina jevů. Jedním z nich jsou např. tornáda. Odborně se věnuji zejména silniční meteorologii a výzkumu srážek.

Jakým způsobem je možné tornádo předpovědět a lze to vůbec?

Tornádo předpovědět nelze. V Americe, kde se často během několika dní vyskytne spousta tornád najednou, umějí tyhle situace předvídat a varují obyvatele – dávejte pozor (tornado watch). A pak sledují radar a k silným bouřím posílají týmy amatérů a někdy i profesionálů, aby bouři sledovali. A když bouře začne vyrábět tornádo, tak už míří k obyvatelům ve směru pohybu bouře varování (tornado warning). V Evropě sice umějí meteorologové také dobře předpovídat situace se silnými bouřemi, ale vzhledem k frekvenci tornád nemá cenu organizovat týmy, které by každou silnou bouři monitorovaly. Ani neexistuje systém, který by po spatření tornáda varoval obyvatele.

Velkou měrou se věnujete silniční meteorologii. Co si pod tímto pojmem můžeme představit a pro koho je tato předpověď určena?

Silniční meteorologie je jedna z hlavních vědeckých činností oddělení meteorologie Ústavu fyziky atmosféry. Jedná se o speciální předpověď, kterou Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) vytváří prioritně pro Ředitelství silnic a dálnic ČR a Technickou správu komunikací hlavního města Prahy. Ve spolupráci s ČHMÚ zkoumáme a předpovídáme teplotu a stav povrchu vozovek a tyto naše výpočty pomáhají meteorologům ČHMÚ připravit silniční předpověď pro zmiňované subjekty.

Jak náročné je připravit silniční předpověď, když změny probíhající na povrchu silnic bývají často velmi rychlé?

Stav povrchu silnice je značně citlivý na jeho teplotu, kdy i malá chyba v předpovědi teploty může vést k dramatickým změnám. Obzvlášť když se teplota silnice pohybuje okolo 0 °C. Proto není vůbec jednoduché trefit správnou předpověď a perfektně zasáhnout proti nebezpečným jevům. A výsledek? Když se správcům komunikace třeba i s pomocí naší předpovědi technický zásah na komunikacích podaří, prakticky si nikdo ničeho nevšimne, protože jsou silnice v pořádku. Zato když si v chumelenici někteří chytráci „zatancují“ na letních gumách, když k tomu navíc ani nesundají „nohu z plynu“, hned za to mohou silničáři.

Silniční předpověď se při běžné předpovědi počasí nezmiňuje. Kde si ji lze vyhledat a přečíst? 

Výstupy z našich předpovědí předáváme meteorologům na ČHMÚ, kteří na základě dalších meteorologických dat a svých nezanedbatelných zkušeností vytvářejí právě onu specializovanou předpověď, kterou předávají správcům české silniční sítě. Na základě této předpovědi správci silnic určují, zda mají silnice solit či jinak upravovat, a především zda mají držet finančně velmi náročnou pohotovost. Správná předpověď se tak může odrazit buď jako finanční úspora při snižování falešných poplachů, nebo naopak v kvalitním zásahu správců silnic při výskytu nebezpečných jevů. Pro běžného obyvatele výstupy veřejné nejsou, neboť se jedná o komerční předpověď ČHMÚ. 

Přesná předpověd je náročná věc

Lidé se často zlobí, že předpovědi nejsou přesné, že nevycházejí. Lze poskytnout naprosto přesnou předpověď počasí a na jak dlouho dopředu v čase je to možné?

To je skutečně náročná věc. Pokud bych to měl zhodnotit – tak jsme schopni dát rozumnou předpověď počasí na tři dny. Čtyři až sedm dní je pak už spíše takový výhled počasí v ČR a nad sedm dní dělá předpověď jenom Dagmar Honsová – bohužel pro meteorologii… Skutečný meteorolog sice dělá dlouhodobé výhledy počasí, ale nejedná se o předpověď v pravém slova smyslu, ale jakési statistické zhodnocení výhledu počasí. Jestli bude tepleji, chladněji, více, nebo méně srážek apod. Problém přesnosti předpovědi je totiž v tom, že se v rovnicích modelu velice rychle šíří chyba nebo nejistota. A někdy může být aktuální počasí tak citlivé na změnu, že se může stát obrazně ledacos. I malá změna vstupních dat může vést k velmi rozdílné předpovědi. Takové situaci se říká, že má malou prediktabilitu.

Co všechno potřebuje meteorolog znát, aby mohl předpověď počasí připravovat? 

Je potřeba znát aktuální počasí, a to nejen u nás, ale také u našich sousedů. Anebo co se zrovna děje v Atlantickém oceánu. Pokud počítáme předpověď počasí pro Česko, rozhodně potřebujeme vědět, co se děje za hranicemi Česka. Jaké je velkoprostorové proudění vzduchu, jak se třeba budou šířit fronty. Dá se říci, že když nebudeme mít měření např. ze severního Atlantiku, budeme mít stávající měření příliš hrubé, a tak nikdy nemůžeme dostat perfektní předpověď. A všechna tato data vstupují do výpočetního modelu, který spočte předpověď počasí na požadovanou dobu, třeba až na tři dny dopředu. Model samozřejmě může počítat i delší předpovědi, ale postupně se zvyšující chyba tyto předpovědi značně devalvuje.

Takže nemůžeme doufat, že někdy v budoucnu bude předpověď počasí dokonalá a přesná?

Předpověď je a vždycky bude tak trochu špatná (úsměv). Modely se zlepšují, počítače se zlepšují, ale měření nepřibývá. Kdysi dávno měl model ALADIN horizontální rozlišení sítě 9 × 9 km. Poté se přešlo na 4 × 4 km a nyní jsou to 2,3 × 2,3 km. Ovšem vyšší detailnost neznamená vyšší přesnost modelu. Detailní model umožňuje detailní popis atmosféry a předpověď jevů menšího měřítka. 

Dřívější modely vůbec neuměly počítat konvektivní bouře – jejich rozlišení bylo tak hrubé, že se v nich bouřky ztratily. Zato detailní modely je umí jakž takž spočíst, i když často jinde a jindy. A když pak srovnáte skutečné naměřené srážky s předpovědí, tak detailní model předpověděl např. silnou bouři s intenzivním deštěm na Kladensku a ona se ve skutečnosti vyskytla na Kutnohorsku. A hned máte dvě velké chyby. 

Hrubý model nemůže spočítat velkou srážku, protože to jednak neumí a jednak by v hrubé síti s krokem např. 30 × 30 km způsobil velkou hodnotou záplavy biblických rozměrů. Takže hrubý model spočte menší srážku na rozsáhlém území, na kterém se dokáže trefit i do reality. Proto máme spoustu malých chyb tam, kde v realitě nepršelo, a malou chybu i tam, kde skutečně pršelo. Což dohromady není tak velká chyba jako v případě dvou velkých chyb u detailního modelu. Důležité je, že ten detailní model vůbec bouři spočítal, což dřívější modely neuměly. A úkolem meteorologů je správně interpretovat situaci, že detailní model sice předpověděl bouře na Kladensku, ale v realitě jsou tedy bouře očekávatelné ve Středočeském kraji.

Nazýváte meteorologii fyzikou na dosah. Myslíte, že se opravdu stačí podívat z okna a hned tam tu fyziku vidíme?

Fyzika nám opravdu ukazuje podobu reálného světa a popisuje to, co se neustále děje okolo nás, třeba jak se vaří voda nebo proč zmrzne. A za mě je fyzika především přemýšlení o přírodě a její zkoumání. Občas lidé tvrdí, že nemají fyziku rádi, ale asi se nikdy nesetkali s nějakým úžasným pokusem nebo jenom nikdo neměl chuť a trpělivost jim přírodu vysvětlovat. A počasí přeci vidí z okna každý, ne?

Dokážete jako profesionální meteorolog vnímat projevy počasí i poeticky?

Počasí je vždycky pěkné. Je fajn, že prší, je fajn, že svítí sluníčko. No a taková pěkná konvektivní bouře, to je úžasný projev počasí. Oblaky se rád kochám a také je občas fotografuji. Je to nádhera. A když se podíváte na fotografie mistrů z Amatérské meteorologické společnosti, např. Jana a Dagmar Drahokoupilových nebo Lukáše Rongeho, to je paráda. A na vrcholu mé oblíbené Milešovky se rád kochám výhledy – to je romantika.

Mohli bychom společně nahlédnout i do klimatologie, která je nyní značně horkým tématem? Jak vidíte podíl člověka na oteplovaní planety?

Mně kdysi hodně vadilo, když klimatologové říkali, že z 99 % za současnou klimatickou změnu může člověk. To trochu zbytečně nahrávalo remcálkům, že to není stoprocentní jistota. Nyní se konečně tvrdí s jistotou, že za současnou změnu člověk může. Ale stejně se najde spousta lidí, kteří bez mrknutí oka na základě zmatených informací z internetu tvrdí, že jsou to změny přirozené. Ano, existují přirozené změny klimatu, bylo na planetě tepleji i chladněji, ale nikdy nebyly ty změny tak rychlé jako dosud. A člověk tento problém vytváří především emisemi skleníkových plynů.

Slyšela jsem argument, že mnohem horší jsou erupce sopek…

To není správný argument. Když vybuchne sopka, tak samozřejmě do atmosféry vychrlí určité množství oxidu uhličitého a dalších plynů. Jednorázově. Ale člověk bohužel už delší dobu chrlí do atmosféry enormní množství těchto nebezpečných plynů a nedá si pokoj. Sečteme-li příspěvky sopek na produkci skleníkových plynů za rok, tak je člověk překonal už někdy v polovině minulého století a v současnosti produkuje za rok násobně více, než dokážou v průměru za rok do atmosféry sopky vychrlit.

Změny v atmosféře pak ovlivňují ráz počasí, sucho či oteplování oceánů. Co je nejhorší?

Jako největší problém současnosti vidím oteplování a změnu proměnlivosti srážek. I když se nyní zdá, že celkový úhrn srážek je pro naši oblast zatím stále podobný, velmi záleží na tom, kdy se ty srážky vyprší a jakým způsobem. Protože pokud se vyprší intenzivně, všechna voda odteče a i přes stejný celkový objem srážek bude větší sucho. Spousta lidí bohužel nechápe, že kdyby jemně pršelo 365 dní, tak je to zcela jiné, než když bude pršet 20 dní velice intenzivně a naprší v součtu stejně, jako za těch 365 dní. Celá planeta je nyní velmi teplá. Podle dostupných grafů je vidět obrovský nárůst teploty. A ten loňský rok (2024) byl zase velmi teplý.

Odkdy se lidstvo snaží počasí a meteorologické jevy předpovídat? Jsou o tom nějaké záznamy?

Kdybych byl troufalý, tvrdil bych, že je počasí jedním z prvních oborů fyziky, které člověk zkoumal, aniž by o fyzice něco slyšel. Ono totiž počasí celkem zásadně souviselo s přežitím. Nashromáždit dřevo na zimu uměli i lidé v pravěku. Takže už zkoumali počasí. Museli si vypěstovat a sklidit úrodu, zase potřebovali počasí. Předpokládám, že třeba staří zkušení sedláci tušili, kdy přichází fronta a z jakého směru bouřka přijde. Měli to odpozorované. A přečteme-li si jakoukoliv pranostiku, také tam ty znalosti počasí vidíme. 

Důležitá role vzdělávání a popularizace vědy

Jak vnímáte problematiku vzdělávání? 

Musím říci, že jsem v průběhu mé pedagogické činnosti zjistil mnoho zajímavých věcí. Třeba jak naprosto důležité je látku srozumitelně vysvětlit. Nedávno jsem např. při zkoušení svých studentů zjistil, že na jednu otázku ani jeden neodpověděl dobře. Z toho jsem mohl usoudit jediné, že chyba je určitě na mé straně.

A čím si to vysvětlujete?

Ono totiž dokázat interpretovat to, co člověk zná nebo dělá, je velice těžké. Říká se, že ten, kdo studoval matematiku na střední škole, by ji měl učit pouze na škole základní. Kdo chce učit matematiku na střední škole, měl by mít Matfyz, aby té matematice rozuměl už do hloubky. Protože z mého pohledu nelze vyučovat matematiku na střední škole tak, že nebudete vědět, jak byl odvozen vzoreček, podle kterého učíte studenty počítat.

Výraznou měrou se podílíte i na popularizaci vědy. Myslíte si, že je důležité, aby každý člověk věděl, čemu se vědci věnují?

Popularizaci se věnuji rád a s potěšením navštěvuji i popularizační přednášky jiných vědců. Shodou náhod jsem právě včera byl na přednášce Daniela Stacha a ten říkal, že každý vědec by měl alespoň nějak vysvětlovat, co právě on v rámci vědecké práce dělá. A měl by umět nějakým popularizačním způsobem maličko vysvětlit, čemu se věnuje. Jsem přesvědčen o tom, že každý by to měl umět a každý by to měl dělat. Že je to doslova naše povinnost. 

Působíte jako vědecký pracovník, přednášíte na vysokých školách, popularizujete vědu. Co vás na vaší vědecké práci nejvíc zajímá a těší?

Především to, že se mohu zabývat pokaždé něčím jiným. Že to není pořád stejná práce. A také mohu dělat věci, co mě hodně zajímají a baví. To je pro mě důležité. A do třetice mě těší i to, že mohu popularizovat vědu a předávat zajímavosti a také znalosti o počasí lidem, což je jednak nedílnou součástí vědecké práce a jednak to může motivovat mladé lidi ke studiu přírodních věd. Anebo prostě rozšířit obzory, aby nám nekončily na kraji placaté země, ne?

Autorka: Jana Žďárská

Foto: Jana Plavec

Zdroj: Československý časopis pro fyziku (1, 2)

Petr Zacharov vystudoval meteorologii na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy v Praze. Působí jako vědecký pracovník na Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd ČR, kde se věnuje výzkumu vlastností a předpovědí silných bouří a silniční meteorologii. O projevech silných bouří i o dalších zajímavých projevech počasí přednáší na Univerzitě Karlově, ale i na středních školách a popularizuje počasí i pro veřejnost. Snaží se vštěpit veřejnosti, že na obloze jsou mraky oblaků složených z vodních kapek a ledových krystalků. 

Přečtěte si také

Derecho a downbursty: Když si bouře podají ruce a plivou vichr

Kácejí celé lesy, strhávají střechy či štíty domů… Větrné bouře zvané derecho dokážou zpustošit stovky kilometrů území. Českem se proženou i několikrát do roka. Čím se liší od tornád? A proč o nich ve zprávách neslyšíme? Mnoho zajímavostí o řádění živlů prozradili experti z Ústavu fyziky atmosféry AV ČR.