Na prvý pohľad sa zdá jednoduché pozrieť z okna a zistiť, či padajú vločky alebo kvapky. Vedecký pohľad je však úplne iný. Určiť typ zrážok presne a spoľahlivo je oveľa komplikovanejšie, než by sa zdalo, a meteorológovia sa týmto problémom zaoberajú už desaťročia. Napriek tomu, že máme k dispozícii satelity, pokročilé radary a moderné algoritmy, najspoľahlivejším nástrojom na rozlíšenie dažďa a snehu je stále človek.
Prečo je to tak zložité?
To, či z oblohy dopadne dážď alebo sneh, neurčuje len teplota na úrovni zeme. Zrážky vznikajú vysoko v atmosfére a počas svojho pádu prechádzajú viacerými vrstvami rôznej teploty a vlhkosti. Preto sa môže stať, že pri teplote tesne nad nulou sneží, alebo naopak pri miernom mraze prší, ak kvapky prešli teplou vrstvou vyššie v atmosfére.
Vedecky potvrdené je, že najvyššia miera neistoty je v intervale približne 0 až 5 °C, kde môžu vzniknúť všetky formy zimných zrážok – od jemného mrholenia cez mokrý sneh až po husté sneženie.
Unikátne laboratórium na vrchole v Colorade
Storm Peak Laboratory v americkom Colorade patrí k najdôležitejším miestam, kde sa zdroj tohto problému skúma. Ide o vysokohorské observatórium, kde vedci dlhodobo merajú vlastnosti sneženia a zimných zrážok pomocou:
- radarov
- laserových senzorov
- optických a akustických meracích zariadení
- videodisdrometrov (vysokorýchlostných kamier)
- prístrojov na meranie mikrofyziky oblakov
Úlohou týchto meraní je presne zistiť, akú veľkosť, tvar a hustotu majú jednotlivé vločky, ako rýchlo padajú a v akých podmienkach sa z nich môže stať dážď.
Koľko typov zrážok vlastne existuje?
Výskumný tím z Michiganskej univerzity skutočne identifikoval deväť rôznych kategórií zrážok medzi dažďom a snehom, pričom využili kombináciu strojového učenia a vysokorýchlostných kamier. Ide o vedecky podloženú informáciu – tvary a dynamika padajúcich častíc sú veľmi pestré a rôzne kombinácie tvoria „prechodové fázy“, ktoré sú pre modely najnáročnejšie.
Prečo nestačí obyčajný kýbeľ?
Jednoduché manuálne meranie množstva snehu alebo dažďa má viacero limitov. Najväčším problémom je vietor, ktorý ľahké snehové vločky odfúkne skôr, než dopadnú na dno nádoby. Preto sa využívajú presnejšie technológie, napríklad:
- videodisdrometre, ktoré snímajú vločky z viacerých uhlov
- laserové snímače, ktoré zachytia každé prerušenie lúča časticou
- radary, ktoré skúmajú odrazivosť jednotlivých častíc v oblakoch
- akustické senzory, ktoré dokážu rozoznať zvuk dopadu dažďa či snehu
Tieto prístroje poskytujú mimoriadne presné dáta o tvare, veľkosti aj rýchlosti padajúcich častíc.
Prekážky výskumu v horách
Horské prostredie predstavuje pre vedecké prístroje veľkú výzvu. Snehové búrky, silný vietor či tvorba hrubého ľadu môžu senzory poškodiť alebo odstaviť z prevádzky. Vedci často musia manuálne odstraňovať nánosy ľadu, aby zariadenia fungovali ďalej. Aj preto sa čoraz viac pracuje na automatizovaných riešeniach, ktoré v extrémnom teréne vydržia dlhšie.
Keď technológia nestačí: ľudský faktor je stále nenahraditeľný
Najväčšie problémy vznikajú v už spomínanej teplotnej zóne okolo nuly. V takýchto podmienkach má umelá inteligencia aj meteorologické modely stále značnú chybovosť. Preto vznikol projekt Mountain Rain or Snow, ktorý zhromažďuje vizuálne hlásenia od dobrovoľníkov.
Doteraz získali približne 100 000 pozorovaní od 1 700 ľudí z rôznych regiónov sveta. Tieto dáta potvrdili, že aj pokročilé modely sú v kritickom teplotnom intervale len mierne presnejšie než klasické metódy – a často zaostávajú za ľudským pozorovaním.
Dobrovoľníci ako dôležitý zdroj dát
Na meranie snehu na zemi sa stále používajú jednoduché nástroje ako:
- pravítko
- lopatka
- zrážkomer
- biela meracia doska
Práve tieto údaje zbierajú dobrovoľníci v celonárodnej sieti, ktorá združuje viac než 20 000 účastníkov. Ide o jeden z najpresnejších zdrojov pozemných dát o zrážkach na svete.
Klimatická zmena mení charakter zimných zrážok
Vedecké štúdie potvrdzujú, že horské regióny patria k najrýchlejšie sa meniacu časť planéty. Oteplenie spôsobuje:
- častejší prechod sneženia do dažďa
- rýchlejšie miznutie snehovej pokrývky
- zhoršené zásobovanie vodných tokov počas jari
- vyššiu pravdepodobnosť povodňových epizód po zimných dažďoch
Vedci sa snažia pochopiť, ako bude tento trend vyzerať v nasledujúcich desaťročiach, no už teraz je jasné, že v mnohých oblastiach bude snehu menej.
Najčastejšie otázky
Prečo je pre počítače ťažké určiť typ zrážok pri teplotách okolo nuly?
Pretože rozhoduje vertikálna teplotná štruktúra atmosféry, nie len teplota pri povrchu. V tomto intervale je stav zrážok extrémne premenlivý.
Je pravda, že existuje deväť typov zrážok medzi dažďom a snehom?
Áno, podľa výskumu s vysokorýchlostnými kamerami je ich minimálne deväť, ktoré sa líšia tvarom, hustotou a spôsobom pádu.
Pomáhajú dobrovoľníci k presnejším predpovediam?
Áno. Dáta od dobrovoľníkov sú nenahraditeľné a často presnejšie než automatické systémy, najmä v kritickom teplotnom rozmedzí.
Prečo je zimný sneh dôležitý pre vodné hospodárstvo?
Sneh slúži ako prirodzený „rezervoár“. Keď sa na jar pomaly topí, zásobuje rieky vodou. Dážď tento efekt nemá, keďže rýchlo odteká.
