Jeszcze — wcale nie tak dawno — prognoza pogody była oparta wyłącznie na obserwacjach z Ziemi. Stacje meteorologiczne, statki i balony – to one kształtowały wiedzę o tym, co dzieje się w atmosferze. Wszystko zmieniło się 1 kwietnia 1960 roku, kiedy z Przylądka Canaveral wystartował pierwszy satelita pogodowy – TIROS 1. Był to przełom, od czasu którego mamy całkiem sporą wiedzę o tym, jaka będzie wkrótce pogoda. Ziemia przestała być tylko miejscem doświadczania przez nas zjawisk meteorologicznych – stała się obiektem systematycznej, globalnej obserwacji.
Do czasu narodzin satelitów meteorologicznych prognozowanie burz na oceanach przypominało wróżenie z fusów. W najlepszym wypadku dane pochodziły ze stacji lądowych lub statków, które akurat znajdowały się na trasie frontu atmosferycznego. Brakowało spójnych informacji, a opóźnienia w przekazywaniu danych czyniły prognozy mało precyzyjnymi. Katastrofy naturalne często zaskakiwały społeczności, a przewidywanie ich skali i czasu wystąpienia było bardziej intuicją niż nauką.
Dopiero po II wojnie światowej pojawił się impuls do działania – zdobyta niemiecka technologia rakietowa otworzyła nam nowe możliwości. Jak na ironię losu, osiągnięcia, które spowodowały dramat wielu istnień w trakcie globalnego konfliktu, stały się podwalinami pod przyszłe sukcesy naukowe. Rakiety zaczęły swoją żmudną pracę także i na rzecz nauki. Coraz śmielsze wizje eksploracji kosmosu przenikały do środowiska badaczy atmosfery.
Niech stanie się obserwacja
Już w 1946 roku Rand Corporation opublikowała raport, w którym zasugerowano możliwość obserwacji pogody z orbity. Dokument nie był jednak przełomowy sam w sobie – było to coś w stylu uprawomocnienia się idei, która przez następne lata będzie kiełkować w cieniu zimnowojennego wyścigu zbrojeń. Późniejsze dokumenty wojskowe i cywilne coraz częściej poruszały ten temat, a w 1954 roku rakieta Aerobee po raz pierwszy zarejestrowała tropikalną depresję (czyli tropikalny cyklon) nad Teksasem. Meteorologia kosmiczna miała więc wtedy swoje święto i, jak również, pierwsze zdjęcie z kosmosu. Był to też naprawdę mocny argument dla sceptyków. Obserwacja chmur i burz z wysokości kilkuset kilometrów nie była już tylko śmiałą ideą.
Program Television and InfraRed Observation Satellite był wyrazem podążania "za ciosem" społeczności naukowej, która poczuła realną możliwość zaprzęgnięcia stałych satelitów do pracy na rzecz przewidywania pogody. Pierwszy taki satelita miał kształt solidnego kształtami cylindra, ważył 119 kg i był wyposażony w dwie kamery telewizyjne oraz panele słoneczne. Jego głównym zadaniem było fotografowanie chmur i przesyłanie obrazów na Ziemię. Kamery pozwalały na uchwycenie obrazów o rozdzielczości nawet 0,5 kilometra – co, jak na ówczesne możliwości, było niesamowitym przełomem. TIROS 1 krążył na orbicie polarnej, co pozwalało mu obserwować niemal całą powierzchnię planety w cyklach powtarzających się co kilkadziesiąt godzin.
Już w pierwszych dniach TIROS 1 przesłał zdjęcia ukazujące systemy chmurowe nad Ameryką Północną i Kanadą. Dziewięć dni po starcie zidentyfikował pierwszy cyklon na południowym Pacyfiku. W ciągu 77 dni działania przesłał łącznie 22 952 obrazy – nieporównywalnie więcej niż zdołałyby dostarczyć stacje naziemne w tym samym czasie.
Naukowcy już wtedy mieli pewność: satelita może przewidywać pogodę lepiej niż człowiek z mapą i barometrem. Co więcej, owe dane mogły być przetwarzane przez zespoły meteorologów niemal na bieżąco.
Nieprzerwanie, za ciosem
TIROS 2 i TIROS 3 były naturalną kontynuacją sukcesu. Wprowadziły nowe funkcje – np. radiometry podczerwieni czy systemy stabilizacji pozycji – oraz poprawiły jakość zdjęć i ich transmisję. TIROS 2 dostarczył ponad 36 tysięcy zdjęć oraz dane z 141 dni obserwacji w podczerwieni, a TIROS 3 umożliwił wydanie 70 biuletynów burzowych w trakcie jednego sezonu huraganowego. Meteorologia stała się standardem globalnym – z możliwością śledzenia gwałtownych zjawisk, m.in. cyklonów dotkną lądu, analizowania bilansu energetycznego Ziemi, a nawet obserwowania zmian klimatycznych. Dzięki danym z satelitów powstały też pierwsze wizualizacje pogodowe pokazywane w telewizji. Mniej więcej takie, jakie znamy dziś — oczywiście przystające do ówczesnych możliwości technicznych.
Meteorolodzy zaczęli pracować w zupełnie inny sposób. Zamiast polegać na hipotezach, mogli opierać się na twardych danych. TIROS udowodnił, że z orbity można dostarczać informacje w czasie rzeczywistym – lub z minimalnym, akceptowalnym z naszego punktu widzenia opóźnieniem. To dało początek nowoczesnemu systemowi ostrzegania przed ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi.
Reklama
Rewolucja cyfrowa
Sukces TIROS był słusznym triumfem technologii. Ale nie tylko. Był ponadto momentem przełomu wielu nauk dotyczących Ziemi. Dopiero wtedy uświadomiliśmy sobie potęgę globalnego klimatu. Pojawiła się możliwość analizowania danych w czasie rzeczywistym, a z czasem – łączenia ich z danymi z sensorów naziemnych, balonów meteorologicznych i samolotów. Powstały symulacje atmosferyczne, modele numeryczne, a nawet podwaliny pod użycie machine learningu i AI w meteorologii. Maszyny zaczęły przewidywać pogodę szybciej i trafniej niż człowiek. I robią to dalej.
TIROS był mocnym impulsem do tworzenia międzynarodowych programów współpracy – m.in. EUMETSAT w Europie oraz World Weather Watch pod egidą WMO. Doprowadziliśmy do ujednolicenia systemów obserwacji i tworzenia globalnych modeli pogodowych. Współpraca międzynarodowa wykształciła technologie, które dziś zasilają aplikacje pogodowe w naszych smartfonach.
Reklama
Satelity przyszłości i sztuczna inteligencja
Współczesne satelity pogodowe – choćby seria GOES, Suomi NPP oraz europejskie Meteosat – oferują nieprzerwaną obserwację Ziemi w wielu zakresach spektralnych, nawet co 5 minut. Rejestrują nie tylko układy chmur, ale też temperaturę powierzchni mórz, poziom wilgotności w atmosferze, zanieczyszczenia powietrza, pyły wulkaniczne i aerozole. Bo przecież ważna jest dla nas nie tylko pogoda, ale też pożary, wulkany, jakość powietrza czy zmiany pokrywy lodowej. Wszystko to jest nam na co dzień niesamowicie potrzebne. Nie ma sztabu kryzysowego, który nie zaglądałby w prognozy pogody, szczególnie gdy to ona jest odpowiedzialna za kataklizm. Tak przecież pracowały gminne, powiatowe i wojewódzkie sztaby w Polsce, w trakcie ostatnich powodzi.
Dziś meteorologią rządzi predykcja, a ta jest realizowana poprzez big data oraz sztuczną inteligencję. Modele uczenia maszynowego analizują miliony porcji danych, uwzględniają dynamikę oceanów i atmosfery, a ich prognozy – jeszcze dekadę temu uznawane za nasze pobożne życzenia – dziś ratują życie i minimalizują straty gospodarcze. Kolejne satelity – mniejsze, tańsze, ale bardziej wyspecjalizowane – dołączą wkrótce do orbitalnego systemu naszych "oczu" spoglądających na klimat.
Zatem, gdy sprawdzasz prognozę pogody na smartfonie, w tle pracują dziesiątki satelitów – duchowi spadkobiercy programu i serii TIROS. W 1960 roku udowodniliśmy, że przyszłość prognozowania znajduje się w kosmosie. Zaczęliśmy naprawdę rozumieć pogodę. Osiągnęliśmy niebywały sukces i uczyniliśmy życie przyszłych pokoleń prostszym — przynajmniej jak chodzi o wiedzę w zakresie pogody.
