Jak trafnie prognozować pogodę? Na UWM powstaje nowy system

Błyskawiczna i trafna prognoza pogody może wielu ludziom uratować duże pieniądze. Czy taka istnieje? Tak! Pracuje nad nią mgr inż. Arkadiusz Olejnik z Wydziału Nauk Technicznych UWM.

- Jest wiele dziedzin gospodarki, dla których precyzyjna prognoza pogody jest bardzo ważna. To np. precyzyjne rolnictwo. Deszcz, który wbrew zapowiedzi pojawi się krótko po opryskach może zniweczyć godziny pracy i kilkadziesiąt tysięcy zł. Podobnie się ma rzecz z opryskami w gospodarce leśnej. Ktoś, kto zamówił na swe potrzeby dźwig, też chce dokładnie wiedzieć, czy wiatr mu nie przeszkodzi w pracy. Bo dojazd i godzina pracy dźwigu to wydatek tysięcy złotych. Operatorzy farm fotowoltaicznych także muszą mieć precyzyjne dane w sprawie chmur. Zmienne zachmurzenie: raz chmury, raz słońce, bardzo źle wpływa na produkcję energii, powodując jej rozchwianie, którego falowniki nie są w stanie uspokoić. To z kolei może doprowadzić do uszkodzeń. Informacje o pogodzie są istotne także dla operatorów farm elektrowni wiatrowych - mówi mgr inż. Arkadiusz Olejnik z Katedry Mechatroniki na Wydziale Nauk Technicznych UWM.

Prognoza pogody, nawet krótkoterminowa, dla większości miejscowości w Polsce nie jest i nie może być precyzyjna. Dlaczego? Dlatego, że w Polsce mamy 2126 stacji meteorologicznych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej. To w oparciu o dane dostarczane przez te stacje instytut prognozuje pogodę dla całej Polski. W naszym województwie mamy cztery stacje: w Kętrzynie, Mikołajkach, Dobrym Mieście i w Olsztynie. Prognozy dla tych czterech miast IMGW buduje w oparciu o dane rzeczywiste. A co z prognozą np. dla Kowali Oleckich albo Tolkmicka, w pobliżu których nie ma stacji?

Dla nich pracownicy IMGW opracowują prognozę na podstawie algorytmów, które bazują na wartościach uśrednionych. Na dodatek IMGW wykonuje pomiary co godzinę, ale do wiadomości publicznej, dane podawane są co 3 godziny. Takie uśrednione dane dla każdego wybranego miejsce będą zatem tylko mniej lub bardziej dokładnym przybliżeniem. I dlatego często bywa tak, że deszcz miał padać, ale nie pada i na odwrót. Dlatego też czasem słyszymy, że deszczu ma spaść 10 mm, a spadło 100 mm i to na dodatek w ciągu godziny.

Naukowcy na całym świecie szukają więc nieustannie sposobów na to, aby ustalić jak najbardziej wiarygodną prognozę pogody. Jednym z nich jest urządzenie określające jej stan na bieżąco i ustalające jej krótkoterminową prognozę, wykorzystując promieniowanie podczerwone. To zjawisko ogranicza jednak stosowanie urządzenia i podwyższa koszty jego wytwarzania. Mgr inż. Arkadiusz Olejnik przez ostatnie trzy lata pracował więc pod okiem dr. hab. inż. Michała Boreckiego, prof. PW z Politechniki Warszawskiej i dr. inż. Arkadiusza Rychlika z Wydziału Nauk Technicznych naszego Uniwersytetu nad systemem analizującym światło widzialne, wolnym od wad urządzenia na podczerwień i wymagającym znacznie mniejszych nakładów finansowych.

System składa się z podstawy, w której ukrywa się jednostka zasilająca, oraz z obrotowej głowicy zawierającej procesor, podzespoły elektroniczne, zespół napędowy, a także oprogramowanie. Przedmiotem analizy systemu jest wygląd i barwa nieba na linii horyzontu. Wynikiem natomiast jest natychmiastowa prognoza pogody dla danego miejsca na co najmniej 15 minut.

– Absolutnej gwarancji, że prognoza się potwierdzi, nie daję, ale na 95% pewności można liczyć – zapewnia mgr Olejnik.

Skąd taka pewność? Najwięcej czasu zajęło mu napisanie programu dla procesora, sprawdzanie go o każdej porze roku, dnia i przy każdym stanie pogody, a następnie poprawienie. Ciągle zresztą jeszcze go testuje i doskonali.

Jego system może być zasilany z UPS lub sieci. Jest przenośny. Dane na bieżąco przekazywane są za pomocą Wi-Fi lub modemu telefonicznego do komputera lub smartfona. Jest łatwy w obsłudze i niedrogi, i, co najważniejsze, może pracować przy świetle dziennym. Drugiego takiego nie ma na całym świecie.

– Zamierzam wyniki upowszechnić na świecie, publikując je w prestiżowym czasopiśmie, a także rozpoznać zagadnienia komercjalizacji lokalnych algorytmów prognostycznych, bo może ułatwić życie wielu ludziom i uchronić ich przed marnowaniem czasu i pieniędzy – mówi Arkadiusz Olejnik.

System do lokalnej krótkoterminowej predykcji zmian zachmurzenia to jego praca doktorska, której niedługo będzie bronić na WNT.

lek