Bakgrunn: Slik lager meteorologene værkart

Store datamodeller kjøres flere ganger om dagen for å lage værkartene. Men kartene må stemme med terrenget.

Published
 (Foto: (Illustrasjon: U.S. National   Oceanic and Atmospheric Administration/www.colourbox.no))
(Foto: (Illustrasjon: U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration/www.colourbox.no))

Tenk deg at du er på tur i ukjent landskap. Etter en stund stanser du, og ser deg om. Der er bekken, og der er myra.

Så ser du på kartet. Du har gått for langt nord. Du justerer kursen, og fortsetter.

Å finne fram i ukjent skog kan være vanskelig nok. Men hva om terrenget forandret seg hele tiden? Hva da med kartet?

Justerer modellen

Der har du situasjonen til meteorologene som skal tegne værkart. De må stadig sjekke terrenget, det vil si hvordan været virkelig er. Så må kartet justeres.

Roger Randriamampianina. (Foto: Arnfinn Christensen, forskning.no)
Roger Randriamampianina. (Foto: Arnfinn Christensen, forskning.no)

Denne prosessen arbeider Roger Randriamampianina med. Han er meteorolog, og gir meg en kikk under det blankpolerte panseret til værtjenesten yr.no. Her lyner milliarder av utregninger gjennom datakretser.

Værmodellene kjøres på Vilje, superdatamaskinen til NTNU i Trondheim, forteller Randriamampianina. Han arbeider spesielt med å finne ut hvordan observasjoner av været kan korrigere modellene.

- Vi får værobservasjoner fra satellitt, fra værballonger, radar og bakkestasjoner, sier Randriamampianina.

Lys og varmestråling

Fra satellitter har du det store overblikket. Øynene i verdensrommet kan se overraskende mye av det som rører seg i luftmassene nedenfor.

De kan ta bilder i synlig lys, slik vi ville sett det med våre egne øyne. Da kan de få bilder av skydekket. Vinden kan også beregnes ved å se hvor mye skyene har beveget seg på to bilder tatt til forskjellig tid.

Bildene kan også tas i infrarødt lys. Det er lysbølger som mennesker ikke kan se, men noen ganger kjenne på kroppen som varmestråling, for eksempel fra en kokeplate.

Satelittfoto av Atlanterhavet i infrarødt lys. (Foto: U.S. National   Oceanic and Atmospheric Administration)
Satelittfoto av Atlanterhavet i infrarødt lys. (Foto: U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration)

Infrarød stråling kan brukes til å måle hvor mye fuktighet lufta inneholder. Infrarøde kameraer kan også se dypere ned i skysystemene.

De kan beregne skyhøyde og skytype. Siden de måler varmestråler, kan de også brukes til å beregne temperaturen på land og i vannet.

Mikrobølger

Men selv infrarøde kameraer kan ikke se gjennom skyene. Til det trenger satellittene kameraer - eller rettere sagt antenner - som kan se i strålingen fra de korteste radiobølgene, mikrobølger.

Mikrobølgene varierer også med hvor varm atmosfæren er. Derfor kan styrken på mikrobølgene indirekte gi lufttemperaturen.

Forskjellige bølgelengder samsvarer med forskellige høyder over bakken. Mikrobølger kan altså gi et grovt bilde av temperaturen i luftlagene.

Satellittbilde i mikrobølgeområdet, som viser vind. (Foto: (Figur: U.S. National   Oceanic and Atmospheric Administration))
Satellittbilde i mikrobølgeområdet, som viser vind. (Foto: (Figur: U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration))

Satellitter kan også sende mikrobølger ned mot jorda, og måle hvordan ekkoet vender tilbake. Spredningen av ekkoet fra havflaten kan si noe om bølgeretning og bølgehøyde, og dermed indirekte om vindstyrken.

Radarer

Men selv mikrobølgene må gi tapt hvis det regner eller snør. De kan ikke se gjennom nedbør.

Denne svakheten kan likevel utnyttes til å få et bilde av nedbøren - fra bakken. Radarstråler sveiper over landet fra ni uværsradarer i Norge, og reflekteres tilbake av regndråper og snøkorn. Slik får vi også radarbilder med nedbør på yr.no.

Værradaren kan ikke bare se ekko fra nedbøren. Den kan også se hvilken vei nedbøren beveger seg.

Hvis nedbøren beveger seg vekk fra radaren, vil bølgelengden på ekkoet for eksempel bli litt lengre. Dette kalles dopplereffekten, og tilsvarer hvordan en sykebilsirene forandrer tonehøyde når den passerer og fjerner seg.

Værballonger

Selv om fjernmålinger med satellitt og radar gir mye data for store områder, trenger meteorologene også direkte målinger.

Tre ganger i døgnet sendes værballonger opp fra blant annet Bjørnøya, Jan Mayen, Bodø, Ørlandet i Trøndelag og Sola ved Stavanger.

Ballongene måler temperatur, fuktighet og lufttrykk fra bakken og helt opp mot 40 kilometer over bakken, altså nesten halvveis mot der verdensrommet begynner.

Med GPS om bord kan bevegelsen til ballongen også si noen om hvordan vinden blåser oppover i luftlagene. Alle data sendes ned med radio til bakkestasjoner.

Værstasjoner

Været kan også måles fra værstasjoner på bakken. Det finnes over 250 slike i Norge. De fleste er automatiske. De måler og overfører data uten at mennesker behøver å passe på.

Værstasjonene måler nedbør, snødybde og snødekke, temperatur, vind, lufttrykk og luftfuktighet.

Flymålinger

- Vi bruker alle fly for å komme oss raskt fra ett sted til et annet. Men flesteparten av disse flyene gir oss samtidig verdifulle målinger, sier Randriamampianina.

Flyene gjør målinger av vind og temperatur, som brukes til å justere utgangstilstanden til værmodellene, forteller han.

Svartelister feil

Når alle data er samlet inn, må Randriamampianina og kollegene hans spørre seg: Hvor pålitelige er de?

- Feilene kan komme fra unøyaktigheter i instrumentene. De kjenner vi, og kan korrigere for, sier han.

- Andre feil varierer med årstidene og værsituasjonen. Her må vi vurdere hvor pålitelige de er hele tiden, utfra hvor bra prognosene stemmer.

- Upålitelige data blir midlertidig svartelistet i systemet, forklarer Randriamampianina.

Oversetter data

Neste punkt på programmet er å oversette observasjonene til data som modellene kan forstå. Dette kalles dataassimilering.

- For eksempel måler satellittene stråling i forskjellige bølgelengder. Dette må vi oversette til temperatur, sier Randriamampianina.

Korrigeres hele tiden

Så kjøres dataprogrammet med værmodellen, og vi får en prognose. Dette er værvarselet vi kjenner fra værtjenesten yr.

Men dataprogrammet får ikke leve uforstyrret i sin egen imaginære verden særlig lenge. Hver tredje time blir det realitetsorientert med nye observasjoner. Kartet blir justert etter terrenget.

- Værvarslene er ikke nøyaktige, men det skyldes ikke bare modellen. Det kan være at vi ikke hadde observasjoner som oppdaget viktige værforandringer på bestemte steder, forklarer Randriamampianina.

Han og kollegene hans arbeider for å få til et enda tettere samspill mellom modell og observasjoner.

- Idealet er å kunne korrigere modellen hele tiden, ikke bare til bestemte tidspunkter.

Lenke:

MetLex - Meteorologisk leksikon, laget av fagfolk på Meteorologisk institutt