Prof. dr. Nedjeljka Žagar, FMF UL: Vsi naši spomini imajo neko meteorološko komponento
Razprave o vplivu znanosti na dolgoročen družbeni razvoj, dobivajo vedno večji pospešek. Novi, vedno bolj sofisticirani tehnološki izumi, povzročajo strah pred možinim izgubljanje dela, po drugi strani pa se odpirajo potrebe po novih znanjih, novih poklcih, ki bodo družben in ekomomski razvoj v prihodnosti usmerjali na osnovi novih spoznanj. Planet in življenje na njem že ogrožajo številna neravnovesja, ki utegnejo v prihodnosti postati odločujoča za življenje. Pametne razvojne politike zato iščejo rešitve s pomočjo znanosti in znotraj te se povečuje potreba po raziskavah s področja atmosferskih procesov. Meteorologinja, prof. dr. Nedjeljka Žagar s Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani (FMF UL) pravi, da so bolj kot kadarkoli v preteklosti danes številne aplikativne raziskave okolja, energetike, kmetijstva, zdravstva itd. odvisne od bazičnih raziskav na področju meteorologije. Zato ni naključje, da je kot uspešna znanstvenica z mednarodnim ugledom, saj je kot raziskovalka delala na razlicnih univerzah po svetu, postala nosilka prvega projekta Evropskega raziskovalnega sveta (ERC) v Sloveniji (ERC StG MODES). Je tudi vodja dveh projektov, ki jih financira Evropska vesoljska agencija. Veliko uspešnost njenih raziskav in nje same kot znanstvenice, potrjuje tudi sourejanje enega svetovno najbolj uglednih časopisov s področja meteorologije, Quaterly Journal of the Royal Meteorological Society. Svoje članke objavlja tudi v drugih prestižnih revijah s področja meteorologije, je članica mnogih združenj po svetu, med drugim Young Academy of Europe in je sopredsedujoča v mreži COST SciGeneration. Ob vseh pedagoških obremenitvah se redno kot raziskovalka pojavlja na znanstvenih srečanjih. Ker se zaveda pomena raziskav, s katerimi meteorologija lahko vpliva na ekonomski in družben razvoj tudi v državi kot je Slovenija, si vneto prizadeva dati vse večji pomen študiju meteorologije in razvoju oddelka na FMF.
Projekt MODES, Modal analysis of atmospheric balance, predictability and climate” (MODES), ki ga je financiral ERC, se letos zakljucije in nekaj ugotovitev predstavlja prof. dr. Žagar.
V fokusu projekta MODES je opis atmosferskega ravnovesja in porazdelitev energije v ozračju v povezavi z osnovnimi oblikami valovnih oscilacij, in sicer ravnovesnim gibanjem in valovanjem v obliki inercijsko-težnostnih valov. Inercijsko-težnostni valovi predstavljajo le majhen delež energije v zmernih zemljepisnih širinah medtem ko so tovrstna valovna gibanja v tropskih predelih dominantna na praktično vseh prostorskih skalah.
Slika 1 opisuje kako je energija porazdeljena na dan 26.2.2016. ob 00 UTC. Dostopna je na spletni strani projekta MODES, http://meteo.fmf.uni-lj.si/MODES in je rezultat analize podatkov globalnega modela ECMWF (http://www.ecmwf.int), ki je najboljši globalni prognostični model na svetu, katerega rezultate uporabljajo praktično vse nacionalne meteorološke agencije v Evropi.
Slika pove, da je večina energije v velikih skalah in da je le okoli 8% globalne valovne energije povezano z inercijsko-težnostnimi valovi. Prav ta odstotek je eden izmed pomembnih rezultatov projekta MODES.
Slika 1. Porazdelitev energije globalne atmosfere po skalah na dan 26.2. 2016 ob 00 ur. Skala gibanja je opisana z zonalnim valovnim številov k. Npr. k=1 pomeni da se na določeni zemljepisni širini nahaja le en val okoli zemlje. Največje predstavljeno valovno število (k=180) ustreza prostorski skali okoli 75 km v zmernih širinah. Energija je vsota kinetične in dostopne potencialne energije in je integrirana po vseh valovnih številih v meridionalni (sever-jug) in vertikalni (od tal do 80 km višine) smeri.
Slika je prevzeta s spletne strani http://meteo.fmf.uni-lj.si/MODES ki vsak dan predstavi najnovejše rezultate in dinamiko spektralne porazdelitve atmosferske energije. Modra izolinija opisuje porazdelitev energije povezane z inercijsko-težnostnimi valovi.
Slika 2 predstavlja primer, kako so rezultati MODES pred kratkim uporabljeni pri planiranju letalskih meritev inercijsko-gravitacijskih valov v projektu GWLCYCLE2 nemškega inštituta DLR/IPA, http://www.pa.op.dlr.de/gwlcycle2/news.html. Vrhunsko raziskovalno letalo Falcon je sodelovalo pri meritvah, katere med ostalim merijo vertikalno razširjanje inercijsko-težnostnih valov iz troposfere v stratosfero. Značilne perturbacije toka v stratosferi so posledica takšnih valov. Lahko opazimo velike amplitude perturbacij vetra nad Skandinavijo. Prostorska struktura perturbacij opisuje inercijsko-težnostni val. Letalske meritve lahko potrdijo, če je predstavljena perturbacija realistična.
Slika 2. Neravnovesna ali inercijsko-težnosta komponenta toka v stratosferi severne poloble 30.1.2016. ob 0 ur na ploskvi 20 hPa, ki se nahaja na okoli 26 km višine. Značilne perturbacije toka v stratosferi so posledica vertikalnega razširjanja inercijsko-težnostnih valov iz troposfere. Na sliki lahko opazimo značilne perturbacije vetra (barvna skala je v metrih na sekundo) nad Skandinavijo.
Programska oprema MODES, eden izmed rezultatov projekta, je prosto-dostopen zainteresiran raziskovalcem, in je omogočil že druge zanimive rezultate. Tako smo pokazali, da je pojav, znan kot oscilacija Madden-Julian (MJO), v največji meri povezana z ravnovesnim gibanjem, ne pa s Kelvinovim valovanjem kot se običajno predstavlja.
Pokazali smo, da je začetna napaka v modelih za globalno napoved in sistemih za ansambelsko napovedovanje na velikih skalah morda bolj značilna kot vloga napak na majhnih skalah in njihovo postopno razširjanje proti večjim skalam. Največjo vlogo pri tem imajo tropski predeli. Omejene publikacije so predstavljene in dostopne preko spletne strani projekta, http://meteo.fmf.uni-lj.si/MODES
MODES je v uporabi tudi na nekaterih drugih inštitutih, kot je na primer ECMWF. Lahko pričakujemo, da bo njegova uporaba v prihodnjih letih zaživela in da se bo uveljavil kot diagnostično orodje v globalnih modelih za napovedovanje vremena.
