Po dość chłodnym okresie do Lubelskiego wróciły upały. Zdaniem ekspertów nie grozi nam pobicie rekordów z końca czerwca, ale wysokie temperatury będą się utrzymywać co najmniej do połowy przyszłego tygodnia. O tym, z czego wynika dynamika tegorocznego lata, wyzwaniach, jakie w związku z upałami czekają mieszkańców miast, a także użyciu sztucznej inteligencji w prognozowaniu pogody, z doktor Agnieszką Krzyżewską (na zdj.) z Katedry Hydrologii i Klimatologii UMCS rozmawia Magdalena Kowalska.
Pani doktor do naszego regionu wkracza obecnie fala upałów. Co dokładnie z punktu widzenia meteorologii dzieje się teraz nad Lubelszczyzną i jak długo ten stan może się utrzymać?
– Po pierwsze zmienia się nam pogoda, napływa coraz cieplejsze powietrze. W kolejnym tygodniu czeka nas fala upałów, nie tak silna jak ta z końcówki czerwca i początku lipca. 40 stopni Celsjusza raczej nie zostanie przekroczone, ale możemy się spodziewać temperatur 35-37 stopni Celsjusza. Będzie gorąco i na to trzeba się przygotować.
Upał odczujemy szczególnie w centrach miast, gdzie jest nawet o kilka stopni więcej niż na obrzeżach. Z czego to wynika?
– Noce są tam o kilka stopni cieplejsze od tego poza miastem. Jest to szczególnie niebezpieczne podczas fal upałów, dlatego że nasz organizm potrzebuje nocnej regeneracji, nocnego odpoczynku. Jeżeli temperatura w nocy nie spada poniżej 20 stopni, mamy tak zwaną noc tropikalną, co oznacza kolejny wysiłek dla naszego organizmu. Zamiast odpocząć w nocy, niestety podlega pewnym obciążeniom cieplnym i wkracza w kolejny dzień upałów z mniejszymi zasobami sił. I te fale upałów są dużo bardziej uciążliwe. Jest to szczególnie istotne dla osób starszych, które mają trochę zaburzone mechanizmy termoregulacji, co sprawia, że inaczej odczuwają temperatury. Inaczej odczuwają też pragnienie, na przykład nie czują, że chce im się pić, że się odwadniają. Choroby przewlekłe też mogą ulec zaostrzeniu podczas fal upałów, zwłaszcza jeżeli towarzyszy im noc tropikalna.
Fale upałów to fakt. Jak powinniśmy sobie z nimi radzić, mieszkając w mieście? Ale też co powinny robić samorządy, żeby te upały były mniej dotkliwe?
– Na poziomie samorządów przede wszystkim więcej zieleni, mniej betonu. Powierzchnie typu beton czy asfalt bardzo mocno przyjmują ciepło i potem dużo czasu zajmuje jego oddanie. Bardzo dobrze można to zobaczyć po zachodzie słońca w mieście, kiedy te wszystkie powierzchnie jeszcze oddają ciepło, promieniują. Natomiast poza miastem już jest dużo chłodniej. Najważniejsza rzecz, żeby okna były zacienione, czyli należy sadzić drzewa. Poza tym takie usytuowanie budynków, używanie takich materiałów budowlanych i taka konstrukcja, żeby budowle nie zatrzymywały ciepła (bo tak się zwykle u nas budowało, żeby budynki zatrzymywały ciepło) tylko żeby jak najwięcej go oddawały. Wtedy będzie chłodniej. Natomiast co mogą zrobić ludzie, którzy mieszkają na wysokich piętrach czy na poddaszu? Tam niestety ciepłe powietrze idzie do góry, im wyżej, tym cieplej. Trzeba przede wszystkim zasłaniać okna, jeżeli wietrzyć, to tylko w nocy. Do tego używać wentylatorów. Jeżeli ktoś ma klimatyzację, to super. W najgorszych wypadkach, w czasie takich bardzo silnych fal upałów, na przykład w Chicago w Stanach Zjednoczonych ludzie owijali się mokrymi prześcieradłami. Ale też trzeba uważać, żeby się nie przeziębić i nie zrobić sobie gorszej krzywdy niż z tego upału by wynikało.
Wiele osób negatywnie odczuwa to, że tegoroczne lato nie zna umiaru. Mamy na przemian fale upałów i okresy wręcz dość chłodne. Dlaczego brakuje pogody bardziej umiarkowanej, wyśrodkowanej?
– Czasami tak po prostu poukładają się nam układy baryczne. Poprzednia fala upałów, ta bardzo silna, była spowodowana tak zwaną sytuacją blokadową, gdzie ogromny wyż znad Afryki Północnej został zablokowany nad Europą Południową. On po prostu przesuwał się powoli w kierunku Polski. To była taka fala naprawdę bardzo gorących, tropikalnych upałów. El Niño też jest taką sytuacją, która wpływa na pogodę na całej Ziemi, powoduje, że układy baryczne albo mogą się zablokować, albo troszkę inaczej się poprzestawiać. Bo jeżeli w jednym miejscu na Ziemi coś się zmieni, to pociąga to za sobą zmiany praktycznie na całej planecie. W Polsce temperatura jest przede wszystkim kształtowana przez napływ różnych mas powietrznych. W zależności od tego, skąd ta masa powietrzna napływa – z południa, z północy, ze wschodu, z zachodu – przynosi nam różną pogodę. Ale gdyby nie zmiany klimatu, to ta fala upałów byłaby o kilka stopni chłodniejsza. Czyli nie byłoby 37-40 stopni Celsjusza, tylko na przykład 32-35.
W swojej pracy naukowej zajmuje się pani także wykorzystaniem sztucznej inteligencji w meteorologii oraz klimatologii. Jak z prognozowaniem tej konkretnej fali upałów poradziły sobie tradycyjne modele numeryczne, a jak sztuczna inteligencja? Czy któreś z narzędzi dało nam ostrzeżenie o tym upale wcześniej?
– Nie mam informacji, z którego modelu, jaka prognoza pochodzi, chociaż można sobie to sprawdzić na przykład na windy.com. Natomiast mogę ogólnie powiedzieć, że systemy sztucznej inteligencji radzą sobie ciut lepiej z prognozowaniem pogody od modeli fizycznych. Jeśli chodzi o modele oparte na fizyce, to mamy prawa fizyki i przewidujemy pogodę na podstawie różnych danych zebranych przez stacje meteorologiczne, na statkach, przez samoloty, przez radary, przez radiosondaże, czyli przez balony meteorologiczne, przez satelity. Z tym że niestety bardzo wolno to się liczy, a prognozy pogody są bardzo wrażliwe na warunki początkowe, więc zwykle pojawia się kilkanaście scenariuszy i to meteorolog decyduje, który jest najbardziej prawdopodobny. Bardzo podobnie działa prognoza pogody oparta na AI, z tym że AI uczy się na poprzednich stanach pogody, nie ma tyle wspólnego z fizyką, co tradycyjne modele. Generalnie z tego, co widziałam z danych Europejskiego Centrum Prognoz Średnioterminowych, te modele oparte na AI radzą sobie o kilka procent lepiej z prognozą pogody niż modele fizyczne. Natomiast to wciąż człowiek decyduje o tym, który scenariusz jest najbardziej prawdopodobny i wybiera prognozę, która ma największe szanse się spełnić.
Algorytmy sztucznej inteligencji uczą się na danych historycznych, a zjawiska pogodowe związane ze zmianą klimatu, zwłaszcza te ekstremalne, są bezprecedensowe. Często mówimy, że padł jakiś rekord, czy to opadów, czy temperatury. Jak to działa, że na danych historycznych algorytmy AI są w stanie prognozować przyszłość?
– Jeżeli nauczymy je, że jeżeli mamy taki układ pogodowy i następuje wzrost temperatury, to później, gdy damy im podobny układ pogodowy, ale wyższą temperaturę, to one nam tę wyższą temperaturę też mogą przewidzieć. Natomiast mogą czasem przewidzieć absolutnie ekstremalną temperaturę, która jest na razie niemożliwa. I to meteorolog musi ustalić. Modele AI uczą się one pewnych mechanizmów, uczą się, jak są poukładane układy baryczne, jak się rozkłada ciśnienie, temperatura itd. i przewidują, jak to się będzie dalej rozwijać.
Fale upałów często kończą się gwałtownymi, lokalnymi burzami, nawalnymi opadami deszczu. Czasami dostajemy alert RCB, który informuje nas, że w danym regionie w pewnym zakresie czasu wystąpią gwałtowne burze. Przez to wiele osób traci zaufanie do tych alertów, bo mówią: „u mnie nie padało, u mnie burzy nie było”. A burza to zjawisko lokalne. Ale czy sztuczna inteligencja daje szansę, żeby lepiej prognozować te lokalne zjawiska i uściślać je do konkretnej miejscowości i węższego zakresu czasu?
– I tak, i nie. To jest dosyć trudne pytanie, ponieważ w ogóle burze są dosyć trudne do przewidzenia w dłuższej perspektywie. Jeżeli na przykład zbiera się burza, mamy określone warunki, to wtedy możemy już powiedzieć, czy ta burza będzie, czy nie. Natomiast na ile wcześniej możemy to powiedzieć? Problem z burzami jest taki, że one są bardzo lokalne. W Lublinie na Czechowie może być burza, a na Czubach piękne słońce. A ostrzeżenie musi pójść dla całego Lublina. Wychodzi się z założenia, że lepiej dać to ostrzeżenie, żeby ludzie byli przygotowani na burzę, niż jakby miała ich zaskoczyć. AI bardzo dobrze radzi sobie na przykład z prognozowaniem huraganów i takie badania w Stanach Zjednoczonych były prowadzone. Okazało się, że przewidywania huraganów przygotowywane przez AI są troszkę lepsze Natomiast jeżeli chodzi o burze, może tak być, natomiast niekoniecznie musi. AI przewidzi prawdopodobieństwo burzy na większym obszarze na przykład na 95%, zamiast 80% przewidzianych przez meteorologów. Natomiast wciąż będziemy się borykać z tym, że mamy zjawiska lokalne, że w jednym miejscu pada, w innym nie. Na razie z tego nie wyjdziemy.
Użycie sztucznej inteligencji do prognozowania pogody, zwłaszcza w kontekście zmian klimatu, rodzi też pewien problem etyczny, bo centra danych przetwarzające modele AI zużywają ogromne ilości energii i wody do chłodzenia. Tu można postawić pytanie, czy wykorzystywanie tak zasobożernych narzędzi do prognozowania zjawisk związanych ze zmianami klimatu nie tworzy pewnego paradoksu?
– To jest bardzo ciekawe pytanie. Wszystko się zgadza – AI zużywa ogromne zasoby energii. Natomiast do prognozowania pogody używa się superkomputerów, które też zużywają energię. Na razie te systemy idą równolegle, czyli mamy i modele fizyczne, i modele oparte na prognozach pogody. Natomiast być może kiedyś przestawimy się tylko na jeden rodzaj i to nam pomoże oszczędzić trochę energii.
Patrząc na wysokie temperatury i brak opadów w najbliższych dniach, zostaje pozazdrościć tym, którzy są na urlopach.
MaK / opr. WM
Fot. Cyprian Bartosiewicz (zdjęcie główne) / Magdalena Kowalska
Pliki dźwiękowe
Z doktor Agnieszką Krzyżewską rozmawia Magdalena Kowalska
