Předpovídáme s Windy

16.05.2021 2 příspěvky

Uživatelé dostali v aplikaci Windy.com silný nástroj, který poskytuje služby na vysoké, možno říci profesionální úrovni, kterou používají i meteorologové ve své práci.

Náš státní Český hydrometeorologický ústav využívá rozmanité zobrazovací i editovací prostředky, zejména software od slovenské firmy IBL, nazvaný VisualWeather a jeho derivát AeroWeather; jedná se však o software, běžící na lokální neveřejné síti a sloužící ke sledování počasí i editování výstupů, z nichž některé jsou publikovány na stránkách ČHMÚ. Jejich vzhled, určený pro koncového uživatele, však nedosahuje kvality Windy. Ale srovnávat tyto aplikace nemá valný význam, každá slouží jinému účelu a obě jsou vysoce komplexní. 

O Windy toho už bylo napsáno dost a proběhlo i dost rozhovorů s jeho otcem zakladatelem, známým Ivo Lukačovičem, který jej v roce 2014 založil pod názvem Windyty. Od té doby prodělala aplikace velký pokrok. Dnes na jejím vývoji pracuje tým vývojářů, někteří z nich jsou i piloty a sám pan Lukačovič je pilot, kitař a outdoorový sportovec, který Windyty založil k tomu, aby se užitečným způsobem mohlo sledovat počasí a jeho vývoj.

Jako meteorolog (i když už nepracuji v ČHMÚ) stavím na první místo právě dnešní Windy při tvorbě předpovědí počasí (nejen) pro piloty. Samozřejmě je správné sledovat i další zdroje, ale Windy je pro mne na prvním místě. Pojďme si proto aplikaci projít z pohledu meteorologa.

Jak Windy funguje

Windy agreguje a vizualizuje data z pěti numerických modelů. Americký GFS (GlobalForecastingSystem) s rozlišením 22 kilometrů a britský, resp. evropský ECMWF (European Centre for Medium RangeWeatherForecast) s rozlišením devět kilometrů poskytují data meteorologických prvků pro celý glóbus. Také model ICON německé povětrnostní služby DWD (DeutscheWetterdienst) počítá předpovědi pro celý svět, ale Windy používá podrobnější část modelu, omezenou na region Evropy. Díky tomu může tento model používat jemnější grid s rozlišením sedm kilometrů. Později byla zařazena ještě další verze modelu ICON, pokrývající celý svět, s gridem 13 km. Menší region pokrývá model NEMS, vyvinutý americkou NOAA a zpřesňovaný švýcarským Meteoblue, používá rozlišení čtyři až dvanáct kilometrů. Konečně model francouzské Méteo France AROME, který spadá do rodiny modelů, kam patří také v ČHMÚ počítaný model ALADIN, je omezen na území Francie a blízkého okolí, a používá rozlišení dva kilometry. Tento model však pokrývá jen západní část České republiky a je vhodný pro cesty do Alp a směrem na západ od ČR.

Teplotní pole u zemského povrchu, ECMWF
Teplotní pole u zemského povrchu, ECMWF

Vzhledem k tomu, že přesnost a naplnění předpovědí klesá s rostoucí dobou od výchozího času, je v současnosti nemožné dělat spolehlivé předpovědi počasí na období delší než asi jeden týden. Americký GFS je ve Windy využit na deset dní, stejně jako ECMWF. Model ICON na pět a půl dne, model NEMS na tři dny a AROME na dva a půl dne. Obecně platí, že čím vyšší rozlišení modelu (tj. čím hustší grid uzlových bodů), tím menší region a kratší časový rozsah předpovědi, což vyplývá z výpočetní náročnosti celého procesu. Interval aktualizace u neplacené verze je obvykle šest hodin u GFS, ICON a AROME, 12 hodin u ECMWF a NEMS.

Gridová data jsou v aplikaci Windy následně převedena do grafické podoby, která je vyladěná tak, že právě to činí Windy unikátní. Předně, uživatel si může nastavit barevné provedení podle svých představ. Je možno uspořádat vlastní rozlišení hodnot a barevné škály. Když vám nevyhovuje defaultní rozdělení intervalů například teploty vzduchu nebo úhrnů srážek, nastavíte si jej sami a jinak. Toto nastavení si můžete uložit v běžném formátu txt a někomu poslat.

Aplikace zobrazuje mnoho meteorologických prvků, z nichž si můžete vybrat jen některé, a ty budou rychle dostupné v nabídce vrstev. Vítr, nárazy větru, součet kinetické energie větru za vícedenní období, předpověď srážek, podmínek pro bouřky, teplota, relativní vlhkost, rosný bod, oblačnost celková, nízká, střední a vysoká, odhad základny a topů oblačnosti, odhad dohlednosti, energie konvekce CAPE, teplota povrchu moří, pro vodní sporty informace o vlnách, hodnoty tlaku vzduchu, data kvality ovzduší (aerosoly, oxidy dusíku, uhlíku a síry, ozón, atp.), a mnoho dalšího. Nedávno například přibylo pole Thermals, které ukazuje výskyt kupovité oblačnosti a výšku kondenzační hladiny. Uvítal bych možnost zapnout více než jednu vrstvu, například kombinaci oblačnosti, srážek a teploty vzduchu.

Předpovědní pole oblačnosti modelu ECMWF
Předpovědní pole oblačnosti modelu ECMWF

Všechny jmenované parametry jsou zobrazovány pomocí barevné škály, kterou si, jak již bylo řečeno, může každý nastavit podle svých představ. Tlak vzduchu krom toho je navíc zobrazován pomocí izočar, jak jsme zvyklí ze synoptických map. Mimoto lze tlakové pole přepnout do vyšších hladin a zobrazovat izohypsy, což jsou vrstevnice geopotenciální výšky určité dané tlakové hladiny. Jak známo, izobarické pole představuje různý tlak na stejné geopotenciální hladině (obvykle hladině moře), zatímco izohyptické pole (tzv. absolutní topografie) představuje různou výšku stejné tlakové hladiny. Windy nabízí posuvník, jímž si volíme tlakové hladiny „na zemi“, 100 m, pak v tlakové škále 925 hPa, 900 hPa, 850 hPa, 800 hPa, 700 hPa, 600 hPa, 500 hPa, 400 hPa, 300 hPa, 250 hPa, 200 hPa a 150 hPa. Zde by se hodily ještě vybrané vyšší hladiny 50 hPa (kolem 22 km) a 10 hPa (zhruba 32 km), kde se v zimní části roku odehrává zajímavé proudění nazývané cirkumpolární vortex, propagující do nižších hladin včetně spodní troposféry a mající tak značný vliv na dynamiku zimního počasí u země. Konkurenční a podobná aplikace Ventusky nabízí některé parametry pro výšku 5 cm nad zemí (přízemní teplota) a právě v hladině 10 hPa.

Tlakové pole
Tlakové pole

Velmi bych uvítal pohodlnější přepínání mezi polem tlaku a polem izohyps — v současnosti je k dispozici pouze přepínač mezi vypnutými nebo zapnutými izobarami, zatímco pro přepnutí na izohypsy je nutno proklikat se do menu „více vrstev“. A úplně skvělá by byla možnost zapnout izobary a izohypsy současně ve dvou vrstvách nad sebou — izobary by zůstávaly stejné, izohypsy by se měnily podle posuvníku tlakové hladiny. Tohle totiž využívám při výuce pilotů, když vysvětluji rozdíly mezi prouděním a tlakovým polem u země a ve výšce. Totéž by se hodilo i při zobrazení větru.

Předpověď větru je udělána pomocí animace. Pohyblivé trajektorie jsou velmi názorné a uživatel si udělá okamžitou představu o poli větru. Animaci je také možno nastavit podle svých potřeb, od vlasově tenkých až po přehuštěné masivní proudnice.

Kliknutím do zvoleného místa se zobrazí tabulka s číselnou hodnotou vybraného prvku ve zvolené hladině a pro nejbližší uzlový bod. Dalším rozkliknutím dostaneme meteogram, tedy časový rozvoj meteorologických prvků. Mimoto je možno nechat zobrazit také aktuální počasí na vybraných stanicích, většinou profesionálních; meteogram se pro tato místa zobrazuje i zpětně v rozsahu několika dnů, tudíž je možno sledovat dosavadní vývoj počasí. Přínosné je rovněž zobrazení webových kamer z celého světa.

Meteogram ukazuje časový vývoj počasí v jednom uzlovém bodě
Meteogram ukazuje časový vývoj počasí v jednom uzlovém bodě

Windy usnadňuje plánování letů tak, že si naklikáme trasu a dostaneme vertikální profil větru a teploty, informace odchylky teploty od ISA a výšky nulové izotermy, tj. výšky možné námrazy. Aplikace nabízí ještě více možností, které zde pro obsáhlost nemůžeme všechny popisovat.

Kliknutí pravým tlačítkem myši nabízí ještě další možnost, zobrazení předpovědního aerologického diagramu, což uvítají zejména plachtaři. Diagram má dvě měřítka, velké od země do 14 km výšky, malé do 7 km. Posouváním kurzoru lze zjistit teplotu, rosný bod a vítr v libovolné výškové hladině. V prohlížeči Firefox toto nefunguje úplně dobře. Rozbor diagramu omezuje rozlišení výškového gridu, ve kterém se ztratí méně mohutné výškové teplotní inverze, které mohou být pro konvekci rozhodující, ale to je nedokonalost jakéhokoli modelu — například v ČHMÚ používaný model Aladin má vertikálně 77 hladin nepravidelně rozmístěných, a i tak často nezachycuje tenkou teplotní inverzi mezi hladinami, což ztěžuje předpověď konvekce. Předpokládám, že Windy aplikuje „zředěná“ data, protože nákup kompletní sady dat by neúměrně zvyšoval náklady na provoz, který by pak pro uživatele nemohl být zdarma. Za poplatek je možno dostat vyšší rozlišení, jak prostorové, tak časové.

Předpovědní aerologický diagram vrstvy 0-7 km podle ECMWF dobře napoví možnost termických podmínek
Předpovědní aerologický diagram vrstvy 0-7 km podle ECMWF dobře napoví možnost termických podmínek

Letecká meteorologie si přijde na své možností zobrazit letiště z celého světa, a na těch, která produkují vlastní zprávy METAR a předpovědi TAF, se tyto zobrazí. Velmi jednoduše se tak dostaneme k informacím užívaným v dopravním letectví. Zde bych uvítal ještě zobrazení případné výstrahy SIGMET, eventuálně její prostorovou vizualizaci, jako to dělají stránky https://www.aviationweather.gov/sigmet. Podobný výstup dělá také ČHMÚ pro oblast FIR Praha, což je produkt softwaru AeroWeather, nicméně webová aplikace Aviationweather zobrazuje celý svět a je efektivnější.

Přehled zpráv METAR a TAF na letištích z celého světa
Přehled zpráv METAR a TAF na letištích z celého světa

Moje zkušenost leteckého meteorologa s Windy je velmi kladná. Používám víceméně model ECMWF pro vícedenní výhled a ještě více jsem spokojen s modelem ICON, který je v evropském regionu podrobnější a předpovědi např. srážek, oblačnosti nebo větru vycházejí o něco lépe než ECMWF. Navíc ECMWF je zde použit v časovém kroku tři hodiny (po několika dnech šest hodin), zatímco ICON krokuje po jedné hodině, je tedy podrobnější nejen prostorově, ale i časově.

Poměrně nedávno přidali programátoři do Windy zobrazení sloučené radarové situace a satelitních snímků. Opět skvělá pomůcka nejen pro meteorology. I zde bych uvítal zapnout oboje současně s nastavitelnou průhledností u jedné i druhé vrstvy.

Sloučená radarová situace
Sloučená radarová situace

Co mi ve Windy chybí?

Například zobrazení vrstev turbulence, jak to zobrazují mapy SW (např. https://aro.lfv.se/tor/swc2aro_0000.gif). Dále by se hodila mapa relativní topografie, což je vertikální vzdálenost mezi dvěma fixně danými tlakovými hladinami. V meteorologii se obvykle používá relativní topografie 1000-500 hPa a je to jakési měřítko teploty vzduchové hmoty, používané k synoptické analýze. Pro IFR létání by bylo pohodlné zobrazit oblasti předpokládané námrazy, navíc kvantifikované podle stupnice slabá-mírná-silná. Z pozice pilota bych měl rád obohacenou aplikaci plánování — zadala by se IAS, spotřeba paliva, trasa a hladina letu, a výstupem by byl časový plánek s ETA jednotlivých naklikaných bodů, spotřebovaným palivem a zůstatkem paliva. Programátoři se mi před časem svěřili, že o tom přemýšlejí a je tedy dost možné, že toto zavedou.

Některá terminologie by zasluhovala upravit. Poryvy jsou nárazy větru. Výraz „souhrn větru“ mi není úplně zřejmý, jedná se zřejmě o součet průměrné rychlosti za zvolené období. Označení „déšť, bouře“ bych přejmenoval na srážky, bouřky (výboje, blesky, bouřková aktivita). „Bouře“ je bouřka (v meteorologii se výraz bouře používá ve smyslu bouřlivý vítr, uragán; pro to, co známe jako kombinaci výskytu CB a blesků, se používá slovo bouřka). Vlhkost má více významů, zde je pod tímto slovem míněna relativní vlhkost. Mimochodem, ve Windy bychom uvítali i absolutní vlhkost, tj. hustotu vodní páry v gramech na metr krychlový, případně parciální tlak vodní páry v hPa, což je parametr důležitý při odhadování vývoje bouřky. Výpočty lze udělat z parametrů, kterými Windy disponuje a lze je najít v literatuře, např. v knize Fyzika oblaků a srážek (Řezáčová a kol., Academia, 2007), případně mohu do kolektivu skvělých lidí Windy zase zavítat a lehce zakonzultovat.

Termín „výšková hranice mrazu“ se v meteorologii nazývá nulová izoterma, resp. výška nulové izotermy. Výraz „mraky“ by se hodilo nahradit výrazem oblaky. Moc toho ke kritice Windy není. Je to skvělá pomůcka pro všechny, kteří se počasím zabývají nebo jsou na něm závislí. Dá se použít také jako vynikající praktická demonstrační pomůcka při výuce pilotů všech kvalifikací. Výrazně vyčnívá nad jiné, podobné služby.


I předpovědi počasí na Aerowebu vznikají za pomoci Windy

Mohlo by vás zajímat

RNDr. Petr Dvořák

Autor (1966) je absolventem oboru meteorologie a klimatologie na katedře meteorologie a ochrany prostředí matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy. Do října 2018 působil jako meteorolog Odboru letecké meteorologie ČHMÚ. Má za sebou také praxi dispečera letecké dopravy ČSA, publikační a grafickou práci a instruktorskou činnost v paraglidingu. Přednáší meteorologii v leteckých školách, příležitostně se věnuje amatérskému létání. Publikoval 12 knih převážně o meteorologii.



Zkušenosti a doplnění našich čtenářů

Veľmi dobrá funkcia je priamy

16.05.2021 v 11:21 Vlado

import plánovanej letovej trasy vo formáte napr. gpx, či garmin formátoch a následne si človek zvolí pravidlá letu, plánovanú rýchlosť letu a dostane hromadu potrebných informácií, ktoré sú spomenuté v článku.

Jediná malá nevýhoda možno je, že pri importe trasy používa windy model ECMWF.

Odpovědět

Děkuji

16.05.2021 v 20:30 Jan

Díky Vám za super rozbor této prima aplikace! Velmi poučné! Taktéž Děkuji za pravidelné předpovědi - rozbor počasí. Jen tak dál! JM

Odpovědět

Přidat komentář