Najważniejszą cechą prognoz nowcastingowych jest ich wysoka rozdzielczość przestrzenna i czasowa, a także wyjątkowa sprawdzalność przy krótkim czasie wyprzedzenia, rzędu kilku godzin. Z tego względu są niezwykle popularne w modelowaniu poszczególnych pól meteorologicznych, w tym zwłaszcza opadu atmosferycznego związanego z najbardziej groźnymi zjawiskami konwekcyjnymi (burzowymi). Generowanie prognoz tego typu wymaga oczywiście nowoczesnych technik pomiarowych i nie jest możliwe bez radarów meteorologicznych. Dlatego rozwój nowcastingu w Polsce był – i nadal jest – możliwy dzięki powstaniu sieci POLRAD, którą zapoczątkowało uruchomienie w 1996 roku radaru Ramża w pobliżu Katowic.
AUTOR: Jan Szturc, IMGW-PIB/Centrum Modelowania Meteorologicznego, Zakład Nowcastingu
Pojedyncze radary meteorologiczne, które działały w Polsce po II wojnie światowej, to głównie urządzenia produkcji radzieckiej, jak MRŁ-5 zainstalowany w Legionowie. Nie tworzyły one jednak sieci umożliwiającej wytwarzanie nowoczesnych, operacyjnych prognoz nowcastingowych. To się zmieniło w 2004 roku, gdy ukończono budowę POLRAD-u, sieci składającej się z ośmiu radarów niemieckiej firmy Gematronik (obecnie LEONARDO Germany).
Pierwsze kroki w nowcastingu. Prace nad systemem nowcastingowym prowadzono początkowo w Biurze Hydrologiczno-Meteorologicznym ówczesnego oddziału IMGW w Katowicach. Brali w nich udział m.in. Anna Jurczyk, Jan Szturc i Katarzyna Ośródka. W efekcie uruchomiono proste modele ekstrapolacyjne dla pola opadu, obejmujące obszar w zasięgu około 250 km od radaru Ramża, stosowane na potrzeby macierzystego biura. Wraz z rozbudową sieci POLRAD zasięg przestrzenny modeli stopniowo się powiększał.
Od 2000 roku działania związane z zastosowaniem radarów meteorologicznych rozwijano we współpracy międzynarodowej, najpierw w ramach akcji COST 717 (m.in. przygotowano i opublikowano obszerny raport przeglądowy o stosowanych ówcześnie na świecie modelach nowcastingowych opadu), a następnie COST 731 (tu skupiono się głównie na analizie niepewności zawartej w danych radarowych i w prognozach opadu). Na podstawie tych doświadczeń opublikowano liczne prace naukowe, a pracownicy IMGW wzięli udział w opracowaniu monografii poświęconej kontroli jakości danych radarowych w Europie. W tym czasie jedną z głównych specjalności zespołu z Katowic, obok nowcastingu, były zagadnienia operacyjnej kontroli jakości trójwymiarowych danych radarowych. Ściśle współpracowano ze Stanisławem Moszkowiczem, cenionym w Europie, a zarazem pierwszym w IMGW specjalistą w zakresie wdrażania i interpretacji danych radarowych.
W 2004 roku zespół został włączony do Radarowego Centrum Operacyjnego (obecnie Wydział Teledetekcji Naziemnej, WTN) i w jego ramach koncentrował się na rozwoju własnych wcześniejszych prac. Kontynuowano współpracę zagraniczną w ramach projektów MUSIC (program ramowy UE) i RISK-AWARE (INTERREG CADSES). WTN zainicjował wkrótce projekt BALTRAD i wziął udział w jego późniejszej edycji – BALTRAD+ (INTERREG BSR). Pracownicy IMGW, we współpracy z kolegami ze Szwecji i z Finlandii, byli odpowiedzialni za rozwój zaawansowanych algorytmów kontroli jakości danych radarowych, co stanowi kluczowy warunek umożliwiający wykorzystanie tych danych do nowcastingu opadu. W tym czasie pod kierownictwem Katarzyny Ośródki podjęto prace nad własnym, zaawansowanym systemem kontroli jakości danych radarowych RADVOL-QC, obecnie stosowanym operacyjnie zarówno w sieci POLRAD, jak i w innych krajach.
Uruchomienie pełnego zakresu prognoz nowcastingowych. W 2010 roku Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej dołączył do europejskiego projektu INCA-CE (INTERREG), w ramach którego austriacka służba meteorologiczna ZAMG udostępniła partnerom własny model INCA służący do nowcastingu najważniejszych pól meteorologicznych. Celem porozumienia były instalacja i wdrożenie modelu w poszczególnych służbach, a następnie wspólna praca nad jego rozwojem. W projekcie ze strony IMGW, poza zespołem radarowym, wzięli udział przede wszystkim Mateusz Giszterowicz i Paweł Pszeniczny z Zakładu Teledetekcji Satelitarnej (ZTS). Równolegle od 2009 roku Anna Jurczyk prowadziła intensywne prace nad rozwojem nowego, zaawansowanego modelu nowcastingowego opadów SCENE (Storm Cell Evolution and Nowcasting), uwzględniającego także ewolucję pola opadu. Od tego czasu w Instytucie obliczane są prognozy nowcastingowe opadu i innych pól, przy czym model ten, podobnie jak system INCA, którego polska wersja obecnie nosi nazwę INCA-PL2, jest ciągle udoskonalany. Równolegle opracowywane są systemy komercyjne takie jak: MeteoGIS dla Śląskiego Urzędu Wojewódzkiego w Katowicach, oparty na technikach GIS i służący do wizualizacji obserwacji i prognoz meteorologicznych, a także MeteoFlight dla Polskiej Agencji Żeglugi Powietrznej, wspierający kontrolerów ruchu lotniczego informacjami meteorologicznymi z wizualizacją na ekranach kontroli ruchu samolotów.
W 2014 roku pracowników WTN i ZTS, którzy dotychczas zajmowali się prognozami nowcastingowymi, przeniesiono do wydzielonej Sekcji Nowcastingu, przekształconej później w Zakład Nowcastingu (obecnie funkcjonujący w ramach Centrum Modelowania Meteorologicznego). W Zakładzie kontynuowano prace nad SCENE i INCA-PL2. Wśród najważniejszych osiągnięć należy również wymienić utworzenie systemu estymacji pola opadu na podstawie danych z sieci deszczomierzy, radarowych i z satelitów, nazwanego RainGRS, a także systemu SPT detekcji i prognoz typu opadu, w tym groźnych zjawisk konwekcyjnych. Ponadto opracowano MERGE, system łączący prognozy nowcastingowe dostarczane przez SCENE i INCA-PL2 z mezoskalowymi prognozami modelu AROME.
Obecnie pracownicy Zakładu Nowcastingu prowadzą prace nad estymacją pola opadu na podstawie dostępnych danych satelitarnych, przygotowaniem danych wejściowych do systemu prognozowania błyskawicznych wezbrań opadowych, rozwojem systemu ostrzeżeń meteorologicznych MeteoWarn, opartego na danych nowcastingowych, a także utworzeniem zaawansowanego modelu detekcji i prognozowania burz.
Oprac. Jan Szturc | Centrum Modelowania Meteorologicznego, IMGW-PIB.
Zdjęcie główne: Billy Huynh | Unsplash.
