Vislielākais burtu izmērs
Lielāks burtu izmērs
Burtu standarta izmērs
Vidējais saulaino stundu skaits dienā 2012. gadā
Vidējais saulaino stundu skaits dienā 2012. gadā
Vidējais saulaino stundu skaits dienā 2012. gadā Piemērs ugunsbīstamībai (Fire Weather Index) Tija Sīle konferencē Vīnē  2015. gada aprīlī, prezentējot projekta rezultātus. Līga Bethere konferencē Vīnē 2015. gada aprīlī. Projekta vadītājs Uldis Bethers.
PĒTĪJUMS: Kad fizmati ķeras klāt laika prognozēm
Andra Čudare, Alma Mater
01.10.2015

Varētu teikt, ka viņi nedaudz spēlējas ar laika prognozēm, jo ierastos parametrus – temperatūru, vēja ātrumu, nokrišņus – izmanto, lai prognozētu, piemēram, burkānu un zemeņu augšanu, ceļu apledojumu, galvassāpju risku.

Saruna par pētījumu “Atmosfēras modeļprognožu pēcapstrādes metožu izstrāde” norit ar pētnieci Tiju Sīli, zinātniski tehniskās informācijas inženieri Līgu Betheri un projekta zinātnisko vadītāju Uldi Betheru.  Viņi pārstāv Latvijas Universitātes (LU) Vides un tehnoloģisko procesu matemātiskās modelēšanas laboratoriju, kur pēta arī dabas procesus, darbā par klimata izmaiņām iesaistot datorus.

Kāds bija pirmais solis laika prognožu analīzes laukā?

Uldis: Pirms septiņiem gadiem profesors Andris Andrušaitis no Bioloģijas fakultātes un profesors Māris Kļaviņš no Ģeogrāfijas un Zemes zinātņu fakultātes  uzaicināja piedalīties valsts pētījumu programmā par klimata izmaiņu ietekmi uz Latvijas ūdeņiem. Mūsu, fiziķu, uzdevums bija noteikt kāds varētu būt nākotnes klimats. Vides pētniecība iepatikās, tādēļ turpinājām pētīt dažādus klimata procesus.

Kā top laika prognozes?

Tija: Skaitliskais laika apstākļu modelis ir datorprogramma, kura “ēd” aktuālos novērojuma datus – kāda ir temperatūra, vējš, mitrums – un rada prognozes. Kā programma prot pārvērst novērojumus prognozēs? Pateicoties fizikas likumiem, ko zinātnieki šai programmai  iemācījuši!

Ir fizikas likumi, kas apraksta gaisa kustību, dažādus saglabāšanās likumus, kā saules gaisma sniedz siltumu. Mums šos vienādojumus jāatrisina, bet tie ir tik sarežģīti, ka pat spējīgākie matemātiķi to nevar izdarīt uz papīra, tāpēc domās atmosfēru sadalām mazos gabaliņos gan horizontāli, gan vertikāli, nosakot, ka katrā gabaliņā mūs interesējošie parametri ir konstanti, un varam skaitliski izrēķināt kā situācija mainīsies. Matemātiskās modelēšanas laboratorijā šo pieeju pielietojam dabas likumiem.   

Uldis: Īsto laika prognozi veido cilvēks un bez profesionāla sinoptiķa datoram grūti tikt galā, bet no otras puses sinoptiķis balstās uz skaitliskiem atmosfēras modelēšanas rezultātiem. Latvijas Universitātē, protams, mums nav jāveido laika prognozes, bet tepat pagrabā ir dators, kuru varam “iekurbulēt” un tas rēķinās!

Cik precīzas ir laika prognozes?

Uldis: Tuvākajām dienām tās ir diezgan precīzas un parāda, kur būs saule, lietus, vējš, tādēļ ir viegli plānot, kur doties cept gaļu.

Tija: Temperatūru varam noteikt ar aptuveni divu grādu precizitāti. Protams, jo ilgākam laika periodam prognozējam, jo prognoze ir neprecīzāka. Un ir daudzas lietas, kuras interesē sabiedrību un kuras atkarīgas tieši no laika apstākļiem, bet netiek prognozētas, tādēļ gribējām aizpildīt šo robu.

Kāda ir šī datu radošā izmantošana?

Uldis: Tas, ko sniedz atmosfēras modeļi, ir temperatūra, spiediens, nokrišņi, mākoņi, vējš, un sinoptiķis izmanto visus šos datus prognožu veidošanai. Bet šos rezultātus var “iebarot” citos modeļos, kuri rēķina pavisam ko citu. Tā varam izstrādāt galvassāpju riska prognozi, ceļa apledojuma prognozi, jūras miglas veidošanos, augu kaitēkļu attīstību  – tas laika ziņās nav, bet to no laika prognožu datiem varam uzzināt.

Datu pielietojums ir plašs, piemēram, lauksaimniecībā. Zemnieks gan jau skatās laika ziņas un tad domā – art vai neart zemi, bet mēs varam izveidot vēl precīzākas prognozes tieši zemes aršanai, zemeņu stādīšanai, rapšu ziedēšanai.

Kāda bija pētījuma gaita?

Līga: Vispirms sastādījām sarakstu ar interesējošām lietām, kuras varētu pētīt, tad lasījām zinātniskos rakstus un domājām, kā pielietot citu zinātnieku paveikto. No nulles nesākām, jo meteoroloģijas pielietojumi pasaulē ir plaša un populāra sfēra, īpaši saistībā ar atjaunojamajiem energoresursiem.

Tija: Un tad programmējām matemātiskos modeļus, izmantojot vēsturisko datu kopu. Mēs jau neizdzēšam laika prognozes un varam apskatīt kāda temperatūra bijusi pirms gada.  Šie dati bija jāsakārto un jāapstrādā, kas bija garlaicīgs, apjomīgs, bet nozīmīgs darba posms.

Līga: Es izstrādāju zemeņu un burkānu augšanas prognozēšanas metodiku. Bija iepriekš veikti pētījumi Spānijā un Amerikā, tādēļ vajadzēja aprēķināt nepieciešamās grād-dienas Latvijā, lai uzzinātu cik ātri augs spēj attīstīties.

Kā var matemātiski modelēt augšanas procesu?

Tija: Aplūkojām fenoloģiskos procesus, tā saucamo grād-dienu modeli, jo pastāv jautājums, kā augs zina, kad viņam jāaug. Ir noteikta bāzes temperatūra, teiksim, nulle grādi, un, ja gaisa temperatūra ir virs bāzes temperatūras, augi attīstās. Līdz ar to varam saskaitīt, cik stundas dienā bijusi temperatūra virs šiem nulle grādiem, un uzzinām, cik daudz augs pa šo dienu ir izaudzis. Grād-dienu metode ir labi zināma lieta jau kopš 20. gs. 50. gadiem, bet mēs varam to pielietot vairākus gadus pēc kārtas, analizējot, kad, piemēram, ziedēs zemenes.  

Uldis: Ieguvām interesantus rezultātus, pētot zemenes. Salīdzinot trīs Latvijas punktus, Liepāju, Rīgu un Daugavpili, secinājām, ka katrā vietā klimats atšķiras, un mūsdienu klimatā, kas valda jau 30 gadus, Daugavpilī zemenes nogatavojas dažas nedēļas ātrāk nekā Liepājā, bet pēc pārdesmit gadiem, iespējams, zemenes ienāksies ātrāk tieši Liepājā! Pamazām izzūd jūras un kontinentālā klimata atšķirības, kas arī atspoguļojas augu attīstībā.

Un kā iespējams prognozēt migrēnas viļņus?

Tija: Vairākiem maniem draugiem ir migrēna, un viņi apgalvo, ka jūt migrēnas saistību ar laikapstākļiem. Es tam neticēju, bet projekta ietvaros atklāju, ka pastāv pamatīga zinātniskās literatūras bāze, kur aplūkots jautājums, vai galvassāpes ietekmē laikapstākļi. Un tā tiešām ir!

Uldis: Teorētiski varam dažas dienas iepriekš pateikt, ka iespējams galvassāpju risks. To varam modelēt no temperatūras, gaisa spiediena un tā izmaiņām. Varbūt tas medicīnas nozarei noderētu. Mēģināsim radīt migrēnas karti.

Esat jau piedāvājuši uzņēmumiem pētījuma rezultātus un sadarbību?

Uldis: Mums nav skaidrības par biznesa modeli, bet ir bijušas sarunas ar Latvijas Vides, ģeoloģijas un meteoroloģijas centru, lauksaimniekiem un AS “Latvijas Valsts meži”.

Jau desmit gadus darbinām meteoroloģijas un okeanogrāfijas sistēmu FIMAR, daļu pētījuma produktu iebūvēsim tajā. Piegādājam jūras un meteoroloģisko prognozi Latvijas Nacionālajiem bruņotajiem spēkiem (NBS). Ir vismaz trīs produkti, kuri no šī pētījuma uzreiz viņiem noderētu. Pirmais ir mežu ugunsbīstamības prognoze. Informācija, ka Kurzemē ir augsta ugunsbīstamība, nav pietiekama, jo viņiem interesē konkrēts poligons un nepieciešama augsta telpiskā izšķirtspēja. Otrs produkts ir redzamības noteikšana, kas noderēs arī meklēšanas un glābšanas operācijās. Mēs spējam piegādāt ļoti precīzu jūras redzamības prognozi tuvākajām stundām, jo iespējams, ka šobrīd ir migla, bet pēc pusstundas tās jau nebūs, un var sūtīt helikopteru jau tagad. Trešā lieta ir šķietamā temperatūra, jo treniņu intensitāte, saturs un ekipējums varētu būt no tās atkarīga. Dators griežas, ģenerē prognozes, mums tas pat īsti nav jāpieskata; sadarbība ar NBS mums ir ļoti izdevīga.

Kā turpināsiet pētījumu?

Uldis: Lai gan uzstādītie mērķi ir sasniegti un atskaites nodotas, nekas jau nav beidzies. Protams, varējām pētīt ne tikai zemenes, bet arī mellenes, bet mums kā fiziķiem vairāk interesē uztaisīt metodiku un parādīt, ka tā strādā. Varam ķerties klāt pie jebkura auga, kaut vīnogām! Šobrīd Vides un reģionālās attīstības ministrija pievērš pastiprinātu uzmanību klimata izmaiņām, tādēļ pētījumi turpināsies.

Kādas ir atziņas pēc projekta noslēguma?

Tija: Šajā darbā nepieciešama milzīga pacietība. Uzrakstīt programmas kodu nav grūti, grūtākais ir paskatīties uz rezultātu un saprast vai tas ir pareizs, bet ja nav, izdomāt risinājumu, kā atrast kļūdu. Tad “ieslēdzas” īstais radošums. Ja izdodas nedēļas laikā kļūdu atrast, var teikt, ka tas bija ātri. Bet visas grūtības jau ir aizmirsušās, ir gandarījums par paveikto.

Ir arī skumjš secinājums, ka tipiskā decembra dienā mums ir tikai viena stunda ar saules gaismu. Bet ir arī priecīgā atziņa, ka fizika un skaitļi ir aizraujoši un noderīgi, ka matemātisko modelēšanu var pielietot dažādās jomās.

Par publikāciju ciklu „Pētījums”

Latvijas Universitāte ir lielākā augstākās izglītības iestāde Latvijā, un tajā ir koncentrēts mūsu valsts vadošais studiju un pētniecības potenciāls dabas, humanitārajās un sociālajās zinātnēs. Turklāt ikviens Universitātes pētnieka atklājums, sasniegums un veikums zinātnes lauciņā virza Alma Mater pretī mērķim – kļūt par starptautiski atzītu Eiropas un pasaules nozīmes zinātnes universitāti. Lai gūtu priekšstatu par to, ko dara un sasnieguši pētnieki Universitātes fakultātēs un institūtos, 2012. gada nogalē uzsākts publikāciju cikls „Pētījums”. 

Latvijas Universitātes zinātniskais potenciāls dod ieguldījumu Latvijas tautsaimniecībā un sabiedrības ilgtspējīgā attīstībā!