W tym roku mija 30 lat od wdrożenia w Instytucie Meteorologii i Gospodarki Wodnej pierwszych numerycznych modeli pogody. To odpowiedni moment, aby zajrzeć do historycznych annałów i przypomnieć początki prognoz pogody opracowywanych z użyciem superkomputerów. Ta niezwykła opowieść rozpoczyna się w 1989 roku, gdy w Polsce upada komunizm, a w Niemczech mur berliński – symbol zimnej wojny i podziału świata po II wojnie światowej.
Wraz z budową demokratycznego systemu politycznego i wolnego rynku do naszego kraju dotarło z zachodniej Europy i ze Stanów Zjednoczonych wiele dotąd nieznanych innowacyjnych rozwiązań w sferze produktowej, organizacyjnej, społecznej i technologicznej. To był czas licznych inicjatyw gospodarczych i naukowych. Przemiany ustrojowe otwierały możliwości współpracy specjalistów z obu stron żelaznej kurtyny również w obszarze działania służb meteorologicznych. Pierwszą tego typu inicjatywą była koncepcja konsorcjum modelowania numerycznego pogody opracowana przez Météo-France w 1990 roku. Polska, reprezentowana przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, była jednym z pierwszych państw, które przystąpiły do projektu i tym samym uzyskały dostęp do modelu ALADIN. Ponieważ Internet nie był wówczas siecią globalną, a dostęp do niego miały wybrane jednostki naukowe i akademickie, pierwsze wersje modelu, na których pracowali polscy naukowcy, przywieziono na nośnikach magnetycznych o niewielkiej pojemności, jakimi były popularne w tamtym czasie dyskietki. Różnego typu perturbacje spowodowały, że model ALADIN wdrożono w IMGW dopiero w 1998 roku na mocy umowy o współpracy z centrum superkomputerowym Cyfronet. Nie był to jednak pierwszy operacyjnie działający numeryczny model pogody w Polsce. Prekursorem na tym polu było Interdyscyplinarne Centrum Modelowania (ICM) przy Uniwersytecie Warszawskim, gdzie na przełomie 1993 i 1994 roku zespół wywodzący się z IMGW uruchomił na superkomputerze Cray nowoczesny model lokalny brytyjskiego Met Office.
Konieczność dalszego rozwijania wiarygodnych numerycznych modeli prognostycznych w dramatyczny sposób potwierdziła powódź tysiąclecia w 1997 roku. Dlatego w ramach współfinasowanego z funduszy Banku Światowego projektu SMOK (System Monitoringu i Osłony Kraju), którego celem była odbudowa i modernizacja sieci pomiarowo-obserwacyjnej IMGW, zaplanowano również implementację niehydrostatycznych numerycznych modeli pogody nowej generacji i wdrożenie pierwszego w Instytucie superkomputera (SGI 3800). U progu nowego tysiąclecia podpisano umowę z DWD, na mocy której IMGW uruchomił na przełomie 2001 i 2002 roku model COSMO-LM. W tym czasie Instytut został członkiem konsorcjum COSMO, pracującego nad stworzeniem niehydrostatycznego modelu prognoz meteorologicznych wysokiej rozdzielczości, który miał być przeznaczony zarówno do zastosowań operacyjnych, jak i badawczych przez kraje członkowskie. Od tego momentu IMGW mógł korzystać z dwóch operacyjnie pracujących modeli mezoskalowych. W 2015 roku w konsorcjum podjęto decyzję o zastąpieniu modelu COSMO nowym, będącym lokalną wersją globalnego modelu ICON (ICOsahedral Non-hydrostatic), który charakteryzuje się zdecydowanie lepszą stabilnością numeryczną i umożliwia opracowywanie prognoz w wyższych rozdzielczościach przestrzennych niż jego poprzednik.
Równolegle w IMGW trwały prace nad wdrożeniem modeli nowcastingowych, które wykorzystywały pomiary z sieci kontrolno-pomiarowej i radarów meteorologicznych. W 2010 roku Instytut dołączył do europejskiego projektu INCA-CE (INTERREG), w ramach którego austriacka służba meteorologiczna ZAMG udostępniła partnerom własny model INCA służący do nowcastingu podstawowych pól meteorologicznych. Po kilku latach prac na bazie INCA powstała polska wersja – model INCA-PL, który jest z powodzeniem używany w różnych implementacjach do dziś. Nie zapomniano również o probabilistycznych modelach długoterminowych, które w dobie zmian klimatycznych nabierają coraz większego znaczenia dla gospodarki i rozwoju społeczeństwa.
Dotychczasowe osiągnięcia niewielkiego zespołu zajmującego się numerycznymi modelami pogody, obecnie pracującego w Centrum Modelowania Meteorologicznego, nie byłyby możliwe bez szerokiej krajowej i międzynarodowej współpracy w ramach konsorcjów i kontaktów indywidualnych. Dzięki temu wdrażane są nowe rozwiązania w zakresie modelowania i parametryzacji, jak również implementacji numerycznych modeli pogody w meteorologii lotniczej, hydrologii, klimatologii, energetyce i wielu innych obszarach nauki i gospodarki. Trzydzieści lat historii potwierdza, jak trudną drogę przeszło grono wspaniałych ludzi, którzy poświęcili – i nadal poświęcają – życie zawodowe dla zrozumienia mechanizmów rządzących atmosferą i hydrosferą, by rozwijać i budować coraz doskonalsze numeryczne modele pogody. Dzięki ich pracy możemy z dużą dozą prawdopodobieństwa poznawać przyszłość w pogodzie, zanim ona nastąpi.
Wyjątkowy numer Obserwatora poświęcony numerycznym modelom numerycznym już w sieci. Zapraszam. https://imgw.pl/sites/default/files/obserwator/#p=1.
Oprac. Mariusz Figurski | IMGW-PIB/Dyrektor Centrum Modelowania Meteorologicznego.
Zdjęcie główne: Gertruda Valaseviciute | Unsplash.
