Ilmast on inimesed alati rääkinud. Tänapäeval, mil keskkonnaga seotud globaalprobleemid fookusesse on tõusnud, räägitakse palju ka kliimast. Viimase poole sajandi jooksul on inimkonna teadmised mõlemas valdkonnas jõudsalt edasi arenenud. Võimalikuks on selle eeskätt teinud arvutite areng, kuid eks arvuteid juhivad ikka inimesed – atmosfäärifüüsikud. Atmosfäärifüüsikud!? Jah just nimelt atmosfäärifüüsikud – inimesed ei tea sageli, et meteoroloogia ja atmosfäärifüüsika on tegelikult sünonüümid.
Milline on seis ilma ja kliimateadustes 21. sajandi algkümnendil? Kaasaegse ilmaennustamise põhiidee prognoosist kui hüdrodünaamika võrrandite süsteemi lahendist sõnastas norralane V. Bjerknes 1905 aastal. Tema idee kohaselt võime ilmasituatsiooni ehk algseisu teades võrrandeid lahendades välja arvutada lõppseisu ehk prognoosi. Esimese praktilise katsetuse seda võrrandisüsteemi lahendada tegi L.F. Richardson 1922 aastal. Kahjuks see katse ebaõnnestus.
Kiirelt hakkas kaasaegne prognooside metoodika arenema koos elektronarvutite esiletõusuga 1950. aastatel. Arvutite abil õpiti lahendama hüdrodünaamika võrrandisüsteemi. Alguses toimus see küll üsna suurte lihtsustustega, kuid mida kaugemale on arenenud teadus ja võimsamaks läinud arvutid, seda täpsemaks ja pikemaks on meteoroloogilised prognoosid läinud.
Tänapäeval kasutatakse arvutimudeleid ka kliimauuringutes. Ehkki võrrandite lähtealused on pisut erinevad, on klimatoloogide poolt rakendavad võrrandid ilmaennustusega põhimõtteliselt samad. Kui ilmaennustustes on peamine määrav tegur prognoosi algseis ning eesmärk võimalikult täpne olukorra kirjeldus kindlal ajahetkel kindlas ruumipunktis, siis kliima puhul on olulisemad nähtused, mis mõjutavad atmosfääri tema piirpindadel.
Neid nimetatakse ääretingimusteks, näitena võib siin nimetada päikesekiirguse hulka ja jaotust atmosfääri ülapiiril ning temperatuuri ja hoovuseid maailmameres. Kliimaarvutuste puhul ei pöörata rõhku konkreetse ilmasituatsiooni täpsele kirjeldamisele, vaid üritatakse adekvaatselt kirjeldada ilma statistilisi karakteristikuid huvipakkuva perioodi või ruumipiirkonna tarvis.
Mudelid, ehkki keerulised ja võimsad, on ilma tegelike mõõtmisteta atmosfääris üsna abitud. Ilmavaatluste ajalugu ulatub prognoosimisest tunduvalt kaugemale – 17. sajandisse. Vajadus ilmavaatluste globaalse haarde ja rahvusvahelise koostöö järele sai selgeks juba üle-eelmise sajandi keskel. Tänaseks on välja arendatud ülemaailmne vaatlusvõrk, mis toimib rahvusvahelise meteoroloogiaorganisatsiooni (World Meteorological Organization; WMO) katuse all.
Maakera on kaetud vaatlusjaamade võrgustikuga, vaatlusi teevad laevad ja lennukid ning saadud info kogutakse ja leiab kasutamist prognoosmudelite sisendina. Kiiresti areneb ka kaugseire – kosmosest vaatab maa poole suur hulk ilmasatelliite, mis edastavad andmeid pilvemasside liikumistest. Sademete ja ohtlike ilmastikunähtuste jälgimiseks paigaldatakse meteoradareid. Seoses kliimaprotsesside aktuaalseks muutumisega on saanud selgeks vajadus pikaajaliste vaatlusandmete järele. Vaatlusread annavad meile võimaluse iseloomustada piirkonna kliimat ja jälgida selle muutumist läbi aastakümnete.
Kuigi meteoroloogia elik atmosfäärifüüsika ei tegele ainult prognoosimisega, pakub laiemale üldsusele kõige suuremat huvi võimalus teada saada, milline on meid ees ootav ilm ja kliima. Et lugeja saaks ülevaate meteoroloogia ja klimatoloogia erinevatest töösuundades ning orienteeruks edaspidi paremini erinevates ennustustes, on lõpetuseks kasuik välja tuua prognooside liigitus ajalise ulatuse järgi:
- hetkennustus (kuni 6 tundi) – kasutatakse radareid ja satelliite ning nende ekstrapoleerimistehnikaid; on suure tähtsusega lennunduses ning eriti ohtlike konvektiivsete tormide (trombid, pugijooned) jälgimisel ja lühiajalisel ettehoiatamisel.
- lühiajaline ennustus (2-3 ööpäeva) – peaasjalikult kõrge lahutusega piiratud ala mudelite töövaldkond; ilma püütakse lokaalseid efekte arvestades võimalikult suure täpsusega prognoosida; kasutatakse ennustusteks huvipakkuva piirkonna jaoks või selliste ilmasüsteemide puhul, kus globaalmudelite „nägemisteravus“ ei ole piisav.
- keskulatusega prognoosid (kuni 10 ööpäeva) – kasutatakse globaalseid atmosfäärimudeleid; rõhuasetus on suurte sünoptiliste süsteemide (tsüklonid, antitsüklonid, jugavoolud jne.) võimalikult täpsel kirjeldamisel.
- paari nädala kuni kuuprognoosid – ookeani ja merejää seisundit võib veel lugeda enam vähem muutumatuks (nii nagu seda vaikimisi eeldati lühemate prognooside puhul), kuid enam ei saa loota ilma täpsele ennustamisele, pigem püütakse kirjeldada ilma statistlilisi karakteristikuid (näiteks keskmine temperatuur, kõrvalekalle normist jne.).
- sesoonsed ja aastased prognoosid – sellised ennustused on atmosfääri ja ookeani ühendatud mudelite mängumaa; suurt tähelepanu pööratakse ookeani seisundile troopilises vööndis ja oluliseks nüansiks on asjaolu, et prognoos peab suutma „üle mängida“ klimatoloogilised, s.t. pikajaliselt mõõdetud keskmised, väärtused. Ehkki troopikaaladel tehakse sesosas juba edusamme, ei õnnestu klimatoloogiliste väärtuste ületamine parasvöötme tingimustes tõele au andes veel kohe kuidagi.
- kliimastsenaariumid – tegevusvaldkond globaalsetele mudelitele, mis hõlmavad kõiki kliimasüsteemi komponente ning mängivad läbi erinevaid stsenaariumeid – mis juhtuks kui atmosfääris kahekordistuks CO2 hulk, kui tundlik on kliimasüsteem metaani kontsentratsiooni suurenemise suhtes jne.
Leave a Reply