Mērījumu automatizācija
Rīgā meteoroloģiskie novērojumi jau vairākus gadsimtus tiek veikti uz Latvijas Universitātes ēkas jumta. Tur izvietoti vēja virziena un stipruma mērītāji, atmosfēras spiediena sensori, saules radiācijas uztvērējs. Blakus cits citam strādā gan jauni instrumenti, gan tādi, kas sevi jau pierādījuši un nu vairāk atgādina aizgājušo laiku liecības. Instruments saules spīdēšanas ilguma mērīšanai ir viens no tiem.
“Šeit tiek ielikta lenta, un Saule iededzina tajā līniju – tas notiek caur īpašu stikla bumbu. Jo spēcīgāk spīd Saule, jo dziļāk iededzina līniju. Šis ir ļoti sens instruments, kura principus tagad izmanto automātiskos sensoros. Tur neviens nekādas līnijas nededzina, jo tur visus signālus apstrādā elektronika,” stāsta Latvijas Vides, ģeoloģijas un meteoroloģijas centrs (LVĢMC) Monitoringa daļas vadītāja Iveta Indriksone.
Tam, kā mainās instrumenti, lielisks piemērs ir nokrišņu mērītājs. Tas mūsdienās pārvērties līdz nepazīšanai, bet tā sākotnējā versija joprojām goda vietā. “Šeit ieliek iekšā spaini, kurā krājās ūdens. Noteiktā laikā nāk un mēra, cik daudz nokrišņu tajā sakrājas. Pārbaudei jānotiek katras trīs stundas. Šo metodi ar spaini vairs neizmanto, jo tā prasa pastāvīgu cilvēka klātbūtni – kādam jānāk un jāmēra nokrišņu daudzums,” skaidro Indriksone.
Tas gan nenozīmē, ka nokrišņus tur vairs nemēra. Nu to automatizēti dara sensors, kas līdzīgi svariem darbojas ikreiz, kad ierīcē ielīst lietus. Kad tas nosveras uz vienu vai otru pusi, ierīce fiksē nokrišņu daudzumu un pati arī ielijušo uzreiz izlej ārā.
Šādas instrumentu pārvērtības skārušas meteoroloģisko novērojumu stacijas visā pasaulē, un tas, ka cilvēkam šādās vietās jābūt klāt tikai atsevišķos gadījumos, ļauj ne tikai atvieglot darba stundas, bet palīdz iegūt daudz precīzākus un apjomīgākus mērījumus.
“Ja runājam par automatizētajiem mērījumiem, tad tie mums darbojas vismaz no 2000.gada, ja ne pat agrāk. Līdz automātikas uzlikšanai tiešām bija būdiņas, kurās bija vairāki termometri. Cilvēkam ar roku bija jāpieraksta temperatūra un ar aci jānolasa rādījums. Automātikā to dara viens sensors. Tagad mēs iegūstam minūšu rādījumus, nevis reizi 3 stundās, kad to darīja cilvēks. Tas ir milzīgs informācijas daudzums, kas palīdz klimata analīzei,” stāsta Indriksone.
Meteoroloģijā arī zonde
Saprast, kāda temperatūra un vēja virziens ir konkrētā vietā uz Zemes, ir būtiski, taču ar to vien nepietiek, lai izveidotu pilnīgu laika prognozi. Sinoptiķiem ir jāzina arī tas, kas ar temperatūru, vēju un vēl arī citiem rādītājiem notiek augstu virs mūsu galvām. Un, lai izzinātu atmosfēru slāni pa slānim, noteiktā vietā un laikā tiek palaista īpaša zonde.
Latvijā šāda īpašā vieta ir Skrīveru meteoroloģijas stacija.
Tajā ik pēc divām dienām noteiktā stundā gaisā tiek palaista radio zonde. Lai iegūtie dati būtu precīzi un izmantojami arī ārpus Latvijas esošajiem sinoptiķiem, zondes palaišanu jāveic, rūpīgi ievērojot dažādus nosacījumus. Precīzs pulksteņa laiks ir tikai viens no tiem.
Lai nebūtu aizkavēšanās un zonde tehnisku iemeslu dēļ netiktu palaista, vispirms tiek pārbaudīti tās dati. Pati zonde ir viegla un maza kastīte, kas tiek piestiprināta balonam, kas gaisā sasniegs ievērojamu izmēru. Tieši tāpēc tās palaišana jāveic precīzi norādītā frekvencē.
“Mums ir atļauja strādāt noteiktā frekvencē, un to garantē likums. Ar elektroniskajiem sakariem šī frekvence ir saskaņota, tāpēc mēs nevaram no tās atkāpties – tā vienmēr ir jāievēro. Savukārt laiku, kad mēs šo zondi laižam gaisā, tas ir saskaņots ar Latvijas Gaisa satiksmi. Nav tā, ka zonde jāpalaiž minūti minūtē, jo dots ir laika sprīdis, kurā jāiekļaujas,” stāsta LVĢMC Monitoringa daļas vadītāja.
Pusstunda ir laiks, kurā jāiekļaujas, lai palaistu zondi. Ja tas neizdodas, tad nākamā gaisā var celties tikai pēc divām dienām.
Taču tas nozīmētu būtisku datu trūkumu tiem, kuri veido laika prognozes. Lai arī konkrēti šī zonde mēra dažādus parametrus virs tās palaišanas vietas Skrīveros un to apkārtnē, tās sūtītie dati būs izmantojami daudz plašākā mērogā.
Kad zonde ir sagatavota, klāt atbildīgākais brīdis – jāpiepilda balons ar ūdeņraža gāzi, rūpīgi jānosien un jāparūpējas par vairākiem šķietamiem sīkumiem, kas zondei ļaus lidot, kā paredzēts.
“Atsvariņš šai zondei ir 300 grami, balons jāpiepilda arī pareizā apjomā, lai tas paceltos noteiktā augstumā un ar pareizo ātrumu. Ja šos rādītājus neievēro, tad tas ietekmē ievākto datu pareizību. Atsvars ne tik daudz kontrolē pacelšanās ātrumu, cik pareizo gāzes apmēru, kuram balonā jābūt,” skaidro aeroloģe Valda Andersone.
Šai zonde paredzēts celties gaisā ar ātrumu 6 metri sekundē, un tā lido tik augstu, kamēr vien balons nepārsprāgs. Vidēji šīs zondes sasniedz 23-25 kilometru augstumu. Visaugstākais līdz šim reģistrētais lidojums bija 28 kilometru augstumā. Zondes nokrišanas vieta ir atkarīga no tā, kāds augšā pūš vējš. Nereti tās atrastas pat 100 kilometru attālumā.
Dati skaitļošanas modeļiem
Tas kā zonde strādā, redzams ekrānā, un iespējams izsekot tās trajektorijai. Par to, kāda temperatūra, vēja ātrums, un virkni citu rādītāju datus saņem Latvijas Vides, ģeoloģijas un meteoroloģijas centrs, kur sinoptiķi veido laika prognozes.
“Mēs iegūstam profilu, kā gaisa masas mainās līdz pat augšējiem atmosfēras slāņiem. Šie dati ir svarīgi mums un arī aviācijai, lai zinātu, kas augšā notiek. Vēlāk datus izmanto arī skaitļošanas modeļos un klimata pārmaiņu pētījumos,” stāsta LVĢMC Prognožu daļas vadītājs Andris Vīksna.
Saliekot kopā informāciju no dažādām zondēm, kas palaistas dažādās valstīs, iespējams ieraudzīt pavisam konkrētu ainu. Piemēram, kāda pusotra kilometra augstumā ir gaisa temperatūra. “Kartē var redzēt, kur ir tie punkti, kur palaistas zondes. Te var redzēt, kur ir temperatūra -12, -10 grādi, citur Eiropā arī šautas zondes, un tur ir siltāks. Spānijā jau ir +5, +10. Šos datus nokartē, un mēs uz Zemes iegūstam tādu kā slāni, kāds būtu augšā – tad mēs varam izveidot auksto un silto gaisa masu karti,” skaidro Vīksna.
Līdzās radio zondes sūtītajiem datiem sinoptiķu rīcībā ir arī informācija par visām Latvijā esošajām meteoroloģisko novērojumu stacijām, kur identiska informācija iegūta par situāciju divu metru augstumā.
Pēta arī sniega segu
Ne mazāk sarežģīta datu analīze nepieciešama sniega segas pētīšanai. Kāpēc gan jāzina, kā mainījies un varētu mainīties sniegs? Stāsts nav tikai par to, kā pārliecināties, vai ziemas kļuvušas siltākas un sniega mazāk. Izrādās – līdzīgi kā lauksaimniecībai jāsāk piemēroties klimata izmaņām un jābūt gataviem plūdiem un sausumam, tā arī būvniecībā, lai saglabātu ēku drošību, jāpārskata esošie normatīvi. Un to izstrādē jāņem vērā pētnieku ievāktie dati.
“Sniegs ir viens no svarīgajiem analīzes parametriem. Ne tikai sniegs kā tāds, bet arī analīze par sniega segas kārtu, slodžu stiprību utml. Tajā aprēķina temperatūras izmaiņu atšķirības,” stāsta LVĢMC Prognožu daļas vadītājs.
Ja jau Latvijā daudzviet sniega sega pēdējo 30 gadu laikā kļuvusi ievērojami mazāka un dažviet sniegu vispār reti piedzīvojam, varētu likties, kāpēc gan par to jāsatraucas. Taču izrādās –
klimata izmaiņas ietekmē ne tikai to, cik daudz un kad uzsien sniegs, bet gan cik smags tas ir.
“Klimata izmaiņas mūsu reģionā pārsvarā līdzi nes vidējās temperatūras paaugstināšanos un nokrišņu daudzuma palielināšanos.
Īpaši ziemas sezonā, kad vairāk mijas atkusnis un salu periodi. Tas nu nemaz nav labi nevienam – tas negatīvi ietekmē būves, ceļus.
Agrāk bija tā, ka sniegs uzsnieg un daudz maz tā sega saglabājas, turklāt sniegs ir sauss. Tagad biežāk ir slapjdraņķi, kas mijas ar lietu, un sniegs kļūst piesātināts ar mitrumu un kļūst smagāks. Tas viss ir jāņem vērā, un uz pārmaiņām jāskatās kompleksi,” norāda Vīksna.
Analizējot datus 30 gadu griezumā, izskatās, ka turpmāk mūs tomēr varētu piemeklēt karstākas vasaras un siltas, nokrišņiem bagātas ziemas. Taču tās precīzi prognozēt šajā klimata joslā nebūs vienkārši. Uzskatam, ka pēc kārstas vasaras jāseko aukstai ziemai vai ka siltu ziemu piedzīvojam uz aukstas vasaras rēķina, pamata neesot.
