Ekspert IMGW: Kilkadziesiąt milionów na adaptację do zmiany klimatu może zaoszczędzić miliardy strat

1 miesiąc temu

Czy sztuczna inteligencja pozwoli lepiej prognozować pogody? Jak prognozy IMGW sprawdziły się podczas wrześniowej powodzi? Dlaczego część ludzi lekceważy ostrzeżenia meteorologów? Jakiej adaptacji do zmiany klimatu potrzebujemy na poziomie rządowym, a co możemy zrobić indywidualnie? Odpowiedzi na te i inne pytania udziela dr Adam Jaczewski z Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej.

Nowoczesne prognozy pogody

Jesteśmy skuteczniejsi w prognozowaniu pogody niż kiedyś?

Tak, ich dokładność stale rośnie. Modelowanie pogody ma już kilkadziesiąt lat historii. w tej chwili opiera się na superkomputerach, czyli wysokowydajnych maszynach obliczeniowych, które z biegiem lat coraz dokładniej modelują procesy fizyczne. Choć rozwój technologii poprawia precyzję prognoz, to jednak sama atmosfera, jako system dość chaotyczny, stanowi ograniczenie. Prognozy temperatury powierzchni sprawdzają się w tej chwili w ok. 99% przypadków, co weryfikujemy na podstawie pomiarów ze stacji synoptycznych (w Polsce jest ich kilkadziesiąt).

Wyzwania pojawiają się przy prognozowaniu innych parametrów, takich jak opady. Możemy sobie wyobrazić kropelkę, która porusza się w chmurze, w strumieniu powietrza, rośnie łącząc się z innymi kropelkami, unosi do góry, zamarza i zamienia w grad, który później opada na powierzchnię. Takie procesy są już trudne do ujęcia dzięki równań zapisywanych w formie kodu numerycznego.

Dokładność prognoz zmniejsza się wraz ze wzrostem czasu wyprzedzenia. Najpowszechniejsze są prognozy krótkoterminowe prognozy, z wyprzedzeniem od kilku do kilkudziesięciu godzin. Prognozy o dłuższym horyzoncie są przeważnie opracowywane w oparciu o metody statystyczne poszukujące analogów w danych historycznych czy wiązki modeli. Są to prognozy długoterminowe, sezonowe (obejmujące okres trzech miesięcy) lub prognozy dekadowe. W Centrum Modelowania Meteorologicznego opracowujemy również prognozy o najkrótszym horyzoncie nowcastingowe – do kilku godzin.

Jak rozwój technologii wpłynął na prognozowanie pogody? Różnicę robi jedynie większa moc obliczeniowa komputerów, czy też rozwinęliśmy inne przydatne metody?

Postęp technologiczny, zwłaszcza wzrost mocy obliczeniowej komputerów, był kluczowy, ale nie jedyny. Nowe metody pojawiły się również z tego powodu, iż coraz większa moc obliczeniowa oznacza coraz większą ilość danych.

Obecnie oprócz danych z tradycyjnych bezpośrednich pomiarów naziemnych (np. temperatury i opadów) korzystamy z teledetekcji naziemnej – radarów pogodowych oraz teledetekcji satelitarnej. Danych satelitarnej jest coraz więcej, są coraz dokładniejsze, przybywa też parametrów meteorologicznych, które możemy mierzyć z orbity okołoziemskiej.

Jak więc widać, ilość informacji wejściowych zwiększa się znacząco. Dane pomiarowe są asymilowane przez modele numeryczne, stanowią punkt startowy równań opisujących ewolucję atmosfery. Im więcej danych wejściowych, tym dokładniejsze są rozwiązania tych równań i prognoza pogody.

Jeżeli chodzi o inne metody, nowością jest sztuczna inteligencja, która analizuje dane obserwacyjne, porównując je z modelami numerycznymi. Pozwala to tworzyć algorytmy zdolne przewidywać stan atmosfery bez konieczności stosowania równań fizycznych. To potencjalnie ogromny krok naprzód, ale algorytmy te przez cały czas potrzebują danych z modeli..

Dodatkową trudnością w korzystaniu ze sztucznej inteligencji jest zmieniający się gwałtownie klimat. Trudno powiedzieć, jak taki algorytm sprawdziłby się w przyszłości, bo ta przyszłość jeszcze nie nadeszła i nie wiemy, jak znaczne będzie globalne ocieplenie i jakie dokładnie konsekwencje za sobą pociągnie.

Pomijając niepewność związaną z przyszłą zmianą klimatu, czy sztuczna inteligencja znacząco wpłynie na prognozowanie pogody?

Wydawałoby się, iż to będzie ogromny skok – iż już będziemy mogli wyłączyć modele numeryczne i uruchomimy jakiś algorytm, który dostarczy gotową prognozę wszystkich parametrów. Ale na razie tak to nie wygląda.

Algorytmy są testowane głównie pod kątem prognozowania temperatury, gdzie dokładność jest wysoka. Bardziej złożone i ekstremalne zjawiska atmosferyczne, które bardzo nas interesują, wymagają dalszego rozwoju modeli numerycznych. Myślę, iż trzeba będzie poświęcić jeszcze dużo czasu, energii i procesorów, żeby uzyskać coś oczywiście lepszego niż dają nam w tej chwili modele numeryczne.

Prognozy i ostrzeżenia o zjawiskach ekstremalnych – czy pomagają?

Jak prognozy IMGW sprawdziły się w przypadku wrześniowej powodzi?

Obecnie pracujemy nad raportem, w którym dokładnie określimy sprawdzalność naszych modeli w różnych horyzontach czasowych. Wstępna analiza pokazuje jednak, iż prognozy były precyzyjne, co mogliśmy śledzić w mediach, obserwując odprawy rządowe dotyczące sytuacji powodziowej. Już kilka dni przed tym zdarzeniem otrzymaliśmy prognozy opadów na poziomie kilkuset milimetrów. Początkowo byliśmy zdziwieni i zastanawialiśmy się, czy to nie błąd – ale okazało się, iż prognozy były trafne.

Niemniej należy pamiętać, iż ekstremalne sytuacje, takie jak powódź, stanowią wyzwanie dla modeli, które operują na siatce o oczku kilku kilometrów i są parametryzowane pod kątem lokalnych warunków. Modele takie mogą więc mieć trudność z sytuacjami odbiegającymi od typowych.

Myśli Pan, iż ludzie rozumieją ostrzeżenia IMGW? Zdają sobie sprawę, co za nimi stoi?

Trudno mi to ocenić. Natomiast na pewno edukacja jest konieczna i powinna być prowadzona stale, bo zwiększanie świadomości jest ważne.

To spytam inaczej: dlaczego część ludzi lekceważy takie ostrzeżenia?

Nie chciałbym bawić się w psychologa. Myślę jednak, iż część osób jest sceptyczna wobec ostrzeżeń, bo pojawia się opór przed działaniem, które ktoś im narzuca. Zamiast zabezpieczyć rzeczy na balkonie, niektórzy myślą więc, iż „jakoś to będzie”, „a może burza ominie mój dom” itp. Poza tym czasami ludzie po prostu nie mogą zabezpieczyć się w pełni, bo na przykład nie ma ich w domu. Trudno też liczyć, iż ludzie ochronią dach przed zerwaniem, gdy nadejdzie trąba powietrzna.

Powódź we Wrocławiu w 1997 r. pokazała z kolei, jak wielki jest problem z zabudową na terenach zalewowych. Woda zalała wówczas obszary, które już na początku XX wieku niemieccy eksperci oznaczyli właśnie jako tereny zalewowe. Po wojnie zaczęto je jednak zabudowywać, a przecież samorządy dysponowały informacjami o tych terenach – mapy, choć wtedy mniej dokładne niż dzisiejsze, ale jednak były. Informacje posiadano więc od ok. 100 lat. Dlaczego z nich nie skorzystano?

Tym razem Wrocławia nie zalało. Czy to zasługa infrastruktury?

Infrastruktura przeciwpowodziowa jak najbardziej została unowocześniona i pomogła. Ochroniono największe miasto w dorzeczu Górnej Odry, w tym wielowiekowe zabytki Warto mieć jednak na uwadze, iż w ciągu 30 lat były już trzy powodzie, które teoretycznie powinny zdarzać się raz na sto albo choćby tysiąc lat. Nie jesteśmy w stanie zbudować infrastruktury, czyli nowych zbiorników, która zawsze pomieści ogromne ilości wody, które niosą chmury.

Dlaczego ostrzeżenia są tak ważne?

Bo pozwalają przygotować się na najbliższe dni. Mimo to czasem pojawia się zarzut, iż ktoś nie został ostrzeżony na czas. Istnieje jednak pytanie: czy odpowiednio reagujemy na ostrzeżenia, skoro – jak widać – są wystarczająco dokładne?

Ale pamiętajmy też, iż prognozy i ostrzeżenia nie przewidzą wszystkiego. System hydrologiczny jest trudny do przewidzenia. Istnieje wiele zmiennych, na które człowiek może wpływać, ale nie jesteśmy w stanie przewidzieć np. przelania się wody przez zaporę lub pęknięcia tamy. Trudno uwzględnić tak wiele możliwych opcji w prognozie hydrologicznej.

Czy system ostrzegania można w takim razie jeszcze udoskonalić?

Oczywiście, zawsze można coś poprawić. Z biegiem czasu specjaliści pracują nad aktualizacją procedur, w reakcji na pojawiające się niedoskonałości, by dostosować je do nowych sytuacji.

Z klimatem, delikatnie rzecz ujmując, lepiej już nie będzie, a infrastruktura w którymś momencie zawiedzie. Co można więc robić?

Rzeczywiście, z klimatem raczej lepiej już nie będzie. Skala przyszłej zmiany klimatu wciąż zależy jednak od naszych działań. Odwlekanie redukcji emisji gazów cieplarnianych oznacza, iż w przyszłości albo będziemy musieli ograniczać emisje jeszcze bardziej, albo czekają nas jeszcze większe konsekwencje, co mocno utrudni adaptację – i to na różnych poziomach.

Adaptacja do zmiany klimatu w Polsce

Trzymając się działań w Polsce, czy adaptacja do zmiany klimatu obejmuje również zmiany w gospodarce wodnej?

Jak najbardziej. Musimy przygotować się na to, iż takie powodzie jak w Kotlinie Kłodzkiej będą zdarzać się coraz częściej. W związku z tym mocno niepokojącym zjawiskiem jest erozja gleb w tamtejszych lasach. Lasy mogłyby zatrzymać część tej wody ale w górach wycięto wiele lasów, przez co wzrósł poziom erozji, a woda szybciej spływa. Lasy stanowią więc miejsce naturalnej retencji wody, o które warto zadbać, ale ich odbudowa na terenach górskich jest trudniejsza niż na nizinach.

To tym istotniejsze, iż choćby jeżeli zbiorniki przyjmą wodę, to nie mogą jej długo przetrzymywać. Wały retencyjne też mają swoje limity – jeżeli w ogrodzie zbudujemy wał z ziemi wysoki na pół metra, to woda prędzej czy później zacznie przez niego przesiąkać. Tak samo działa to przy powodzi. Istnieją nowe technologie, które pozwalają budować bardziej szczelne wały, ale to wymaga czasu i środków. Wszystko jest stopniowo modernizowane, ale nie jest to proces natychmiastowy.

W co lepiej inwestować: szarą infrastrukturę, błękitno-zieloną infrastrukturę czy jedno i drugie jest równie ważne?

Przede wszystkim woda powinna być zagospodarowana tam, gdzie spadnie, najlepiej na miejscu. jeżeli nie jest to możliwe, przydatne są zbiorniki retencyjne. W przypadku rzek warto wykorzystywać naturalne rozlewiska, co przynosi też korzyści przyrodzie. Polska, jako kraj o relatywnie niskiej gęstości zaludnienia, ma przecież przestrzeń, by zachować obszary naturalne, czego brakuje np. w Holandii. Państwo to wypracowało sprawdzone sposoby zarządzania wodą na terenach depresyjnych, stale zagrożonych wodami słodkimi i słonymi.

Problemy z tym związane są jednak bardzo złożone. Niedawno widziałem reportaż w telewizji – mieszkanka zalanego po raz trzeci domu mówiła, iż chyba najwyższa pora się wyprowadzić. W takich przypadkach potrzebne są działania systemowe. Przecież taki dom przydałoby się sprzedać, a wątpliwe, by znalazł się kupiec – zwłaszcza za cenę pozwalającą wykupić lub zbudować nowy dom w bezpiecznym miejscu. Samorządy mogą też instruować ludzi, przekazując im informacje o zagrożeniach poprzez wójta czy sołtysa. Dlatego państwo powinno tworzyć narzędzia prawne i wsparcie finansowe – szczególnie w oparciu o samorządy lokalne, które najlepiej znają sytuację swoich mieszkańców.

Edukacja tych polityków, tych samorządowców, chyba też by się przydała?

Rzeczywiście, to chyba ich edukacja przez środowisko naukowe jest najważniejsza. jeżeli decydenci nie będą zdawali sobie sprawy, dlaczego warto inwestować w naukę, to wiele pieniędzy nie zostanie odpowiednio spożytkowanych. A badania pokazują, iż inwestycja choćby kilkudziesięciu milionów złotych w adaptację może zaoszczędzić miliardy strat. To chyba dobra inwestycja, prawda?

Niestety, często kwestie takie zależą od cyklu wyborczego i aktualnych interesów politycznych. Problemem są zawsze kolejne wybory. Tak właśnie było w przypadku Kotliny Kłodzkiej, gdzie plany budowy zbiornika retencyjnego zostały wstrzymane, by nie wysiedlać mieszkańców, nie pogarszać krajobrazu i w ten sposób przeciągnąć elektorat na swoją stronę. Tak na marginesie dodam, iż tworzenie zbiorników wcale nie musi pogarszać krajobrazu. Widziałem, iż niektóre z nich są naprawdę bardzo ciekawie zaaranżowane – posiadają ścieżki rowerowe, ścieżki piesze, ławki itp.

Wracając jednak do sedna – trzeba przekonywać ludzi, iż czasem konieczne jest poniesienie kosztów, choćby opuszczenie domu, by chronić siebie i innych przed skutkami katastrof. Oczywiście mało kto chce wyprowadzać się z domu, w którym żyje mieszka kilkadziesiąt lat, ale trzeba pokazywać ludziom, iż to dla ich korzyści. Przekonanie to jednak wymaga, by komunikaty ze strony naukowców były klarowne i poparte dowodami. To istotne szczególnie wtedy, gdy w przestrzeni publicznej pojawia się wiele negatywnych opinii, fake newsów lub hejtu wobec tego typu działań. jeżeli komunikat jest merytoryczny, to myślę, iż odbiorcy go jednak zrozumieją i zaakceptują.

W pewnym czasie zmiana klimatu może wymknąć się spod kontroli, a jej konsekwencje staną się bardzo nieprzewidywalne. Czy zarówno adaptacja, jak i będące jej częścią prognozy pogody i systemy ostrzegania, mogą się w takim przypadku jeszcze sprawdzać?

Każda prawidłowa adaptacja lub mitygacja ma swoją wartość dodaną, ale musimy unikać działań sprzecznych z jej celami. Przykładem takich błędów jest rewitalizacja rynków miejskich, która często polega na ich zabetonowaniu. Co ciekawe, wcześniej te tereny były dostosowane do zmieniających się warunków klimatycznych, bo posiadały duże drzewa i inną roślinność. Obecnie, pozbywając się starych drzew i betonując wszystko, zwiększamy problem.

W niektórych miastach wraca się do sadzenia drzew na wcześniej wybetonowanych rynkach i placach. I niby to powinno cieszyć, ale gdzie w tym logika? Mówimy przecież o podwójnym wydaniu pieniędzy na coś, co początkowo działało dobrze. W moim odczuciu czasem wygląda to tak, jakby środki musiały być po prostu na coś wydane – bez względu na to, czy sensownie, czy nie.

Mimo to uważam, iż w tej chwili każda inwestycja powinna uwzględniać adaptację do zmiany klimatu. W większych miastach wdrożono Miejskie Plany Adaptacji, ale ich realizacja przebiega zbyt wolno, wobec narastających zagrożeń.

A co możemy robić na poziomie indywidualnym?

Jako jednostki możemy zrobić wiele – ograniczyć beton wokół domu, zamontować zbiorniki na deszczówkę, stworzyć ogród deszczowy. To proste kroki, które pomagają zatrzymać wodę na naszej posesji, osiedlu i zmniejszyć jej odpływ. Dobrze wykonany ogród deszczowy nie tylko chroni przed zalaniem, ale też estetycznie wzbogaca otoczenie i daje wodę, którą można wykorzystać np. do podlewania. A skoro o tym mowa, to możemy również rozważyć wprowadzenie systemu szarej wody – czyli tej, którą po wstępnym oczyszczeniu można wykorzystać np. do spłukiwania toalety.

Problemem jest to, iż takie rozwiązania są już bardziej zaawansowane, a przez to i droższe. Kupienie zbiornika na deszczówkę jest w zasięgu finansowym wielu osób, ale w wielu innych działaniach potrzebne byłoby wsparcie ze strony państwa. W ramach działań Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej wdrażano już programy, które wspierały m.in. odnawialne źródła energii czy likwidację kopciuchów. Dzięki temu w miksie energetycznym jest więcej odnawialnych źródeł energii i widać już poprawę jakości powietrza w Polsce.

Mimo to wciąż wiele osób ma opór wobec zmian. Na przykład właściciele starszych aut, które nie będą mogły wjechać do Stref Czystego Transportu. Z drugiej strony, w niektórych miastach komunikacja zbiorowa jest niedostatecznie rozwinięta, co sprawia, iż mieszkańcy przedmieść wybierają samochód jako środek transportu. Samochodem jest po prostu taniej, łatwiej i szybciej, a czasami innej możliwości po prostu nie ma. Lepsze zorganizowanie transportu miejskiego mogłoby więc zachęcić ludzi do korzystania z niego, co w efekcie zmniejszyłoby zanieczyszczenie powietrza i ograniczyło emisje.

Całość sprowadza się do współpracy różnych instytucji i świadomego podejścia do zmian. Każdy z nas może wprowadzić małe zmiany, ale potrzebne są też rozwiązania systemowe.

ECMWF (Europejskie Centrum Średnioterminowych Prognoz Pogody) – po co do niego należeć?

Na koniec pytanie o Europejskie Centrum Średnioterminowych Prognoz Pogody. To instytucja, do której Polska nie należy jako jedyny członek UE. Co przez to tracimy?

Europejskie Centrum Średnioterminowych Prognoz Pogody (ECMWF) to instytucja na światowym poziomie, lider w dostarczaniu globalnych prognoz pogody. ECMWF stanowi nieocenione wsparcie dla narodowych służb meteorologicznych i hydrologicznych w całej Europie, zapewniając prognozy wykorzystywane przez liczne sektory gospodarki i instytucje badawcze. Współpracuje z takimi kluczowymi instytucjami, jak Rada Europy i NATO.

Jesteśmy członkiem wszystkich najważniejszych instytucji meteorologicznych – poza właśnie tą najważniejszą. A trzeba też zaznaczyć, iż do ECMWF należą choćby państwa, które nie znajdują się w UE, m.in. Turcja i Albania. Odkąd pracuję w IMGW, czyli od przeszło 20 lat, śledzę wysiłki różnych instytucji na rzecz członkostwa Polski w ECMWF, bo warto zdać sobie sprawę, iż o członkostwo aplikuje właśnie państwo, a nie jakikolwiek instytut. w tej chwili IMGW-PIB podjął się koordynacji tych działań, ale skorzystają na tym różne instytucje w Polsce i my jako obywatele.

Dlaczego polski rząd powinien to zrobić?

Przystąpienie do ECMWF to decyzja na poziomie rządowym – wymaga oficjalnego zgłoszenia ze strony państwa i zapewnienia środków na składkę członkowską. Składka ta jest uzależniona od PKB danego kraju, jednak koszt ten przyniósłby wielokrotne korzyści dla gospodarki – szczególnie w zakresie ochrony przed skutkami ekstremalnych zjawisk pogodowych, takich jak burze, powodzie czy susze. To inwestycja, która bezpośrednio przełożyłaby się na mniejsze straty gospodarcze, a więc realne oszczędności w budżecie państwa. Oczywiście w rachunkach księgowych trudno wykazać „uniknięte straty”, ale to coś, o czym powinniśmy mówić i czego nie należy lekceważyć.

Na czym konkretnie polegałby korzyści z dołączenia Polski do ECMWF?

Dzięki temu Polska uzyskałaby dostęp do kluczowych zasobów obliczeniowych i baz danych ECMWF. Mówimy o ogromnych bazach danych pogodowych, które są rozwijane dzięki składkom członkowskim. To nie tylko poprawiłoby zdolność do przewidywania i reagowania na zjawiska pogodowe, ale też wzmocniłoby bezpieczeństwo narodowe.

W jaki sposób?

Bo umożliwiłoby szybsze działania w sytuacjach kryzysowych, takich jak zagrożenia powodziowe, które wymagają natychmiastowej reakcji. Dodatkowo, wspólne badania prowadzone w ramach ECMWF mogłyby otworzyć nowe możliwości dla naukowców i sektorów gospodarki, a także wesprzeć biznesy w planowaniu działalności w oparciu o precyzyjne prognozy pogody.

ECMWF dysponuje archiwum danych pogodowych sięgającym 1000 petabajtów. Pozwala to na naprawdę szczegółowe analizy oraz modelowanie numeryczne pogody o bardzo wysokiej rozdzielczości. Polska mogłaby wykorzystać te dane zarówno do prognoz krótkoterminowych, jak i do przewidywania sezonowego. A to miałoby najważniejsze znaczenie chociażby dla sektora rolniczego, umożliwiając rolnikom lepsze planowanie upraw. Na przykład, wiedza o prognozowanym niedoborze opadów w marcu mogłaby pozwolić rolnikom na lepsze przygotowanie się do potencjalnej suszy i zgromadzenie zapasów wody lub lepsze gospodarowanie nią. Choć takie prognozy nie są jeszcze w pełni wykorzystywane przez polski rynek, w przyszłości ich rola z pewnością wzrośnie. Dlatego tak ważne jest pokazywanie, w jaki sposób takie prognozy mogą być wykorzystane przez odbiorców.

Dostęp do tego rodzaju danych daje więc możliwość budowy bardziej odpornych, inteligentnie zarządzanych sektorów gospodarki, które będą mogły szybciej adaptować się do zmieniających się warunków klimatycznych.

Dołączenie Polski do ECMWF to inwestycja w bezpieczeństwo, innowacje naukowe oraz konkurencyjność naszej gospodarki. To krok, który przyczyni się do lepszego zarządzania ryzykiem pogodowym i efektywniejszego wykorzystywania zasobów naturalnych. Jest to więc przykład tego, o czym mówiłem wcześniej – iż inwestycja w naukę to dobra inwestycja.

Rozmawiał Szymon Bujalski

Adam Jaczewski – doktor nauk o Ziemi w zakresie geofizyki, absolwent Zakładu Fizyki Atmosfery w Instytucie Geofizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Pracuje w Zakładzie Analiz Meteorologicznych i Prognoz Długoterminowych Centrum Modelowania Meteorologicznego IMGW-PIB. w tej chwili zajmuje się wdrożeniem parametryzacji efektów miejskich w numerycznych modelach pogody oraz przygotowaniem symulacji klimatycznych w inicjatywie EURO-CORDEX.

Idź do oryginalnego materiału