Virtuálne búrky v laboratóriu

V laboratórnych miestnostiach v posledných rokoch často zúria prudké búrky. Virtuálna realita zavádza odborníkov do vnútra búrkových mrakov. Počítačové simulácie umožňujú ľudstvu poznať, čo sa deje uprostred hurikánu.

Meteorológia dnes patrí (aj keď sa nám niekedy nezdá) k vedám s najspoľahlivejšími výsledkami. Vie pomerne presne rekonštruovať a určovať pravidlá, podľa ktorých prúdi vzduch v atmosfére, a následne predpovedať, čo sa bude v ovzduší diať v budúcich dňoch.

Priebeh bežnej atmosférickej búrky vedci dobre poznajú. Masa vlhkého, nestabilného vzduchu sa prudko vznesie od zeme a vytvorí kumulonimbus - búrkový mrak. Silný vertikálny vzduch prechádzajúci stredom mraku do seba nasáva ďalšiu vlhkosť. Ako vzduch stúpa, kondenzuje sa na paru a napokon v dážď alebo krúpy. Horná vrstva vzduchu, ochladená padajúcou vodou, narazí na stúpajúci teplejší prúd, a máme tu búrku.

Ibaže najnebezpečnejšie meteorologické javy - tornáda a hurikány - zostávajú stále obostreté záhadou.

„Dokonca aj v Spojených štátoch, kde je výskum i systémy prevencie na vysokej úrovni, je možné populáciu pred tornádom spoľahlivo varovať najskôr osem minút predtým, než sa objaví,“ poznamenáva uznávaný taliansky vedec Guido Caroselli.

Preto sa meteorológovia snažia pochopiť, ako závažné atmosférické poruchy prebiehajú, aby ich mohli lepšie a s väčším predstihom predvídať. Najznámejším priekopníkom v tomto odbore je Robert Wilhelmson z Beckamanovho inštitútu na univerzite v Illinois.

Pred dvanástimi rokmi rozpútal búrku vo svete počítačovej grafiky prvej trojdimenznej animácie búrky. Dnes už ponúka návštevu búrky virtuálnej.

Prvé kroky však Wilhelmson urobil už v sedemdesiatych rokoch, keď v spolupráci s meteorológmi vytvoril počítačový program, ktorý dokázal atmosférickú búrku opísať veľmi podrobne. Informácie o sile a prúdení vetra, o množstve a prudkosti zrážok však vychádzali iba z nameraných hodnôt skutočného meteorologického javu. Na ich základe mohol Wilhelmson vytvoriť najjednoduchší model búrky, v ktorom rátal s nereálnymi podmienkami. Atmosféra musela byť homogénna a nesmela obsahovať žiadne ďalšie častice, s ktorými by vedec vopred nerátal. Keď bola v tomto modeli simulovaná búrka, prebiehala podľa neskutočne jasných pravidiel, ktoré sa v prírode nevyskytujú.

Prvé výsledky Wilhelmsonovej práce boli verejne publikované na konci osemdesiatych rokov. Vznikol trojdimenzný sedemminútový film, v ktorom boli zreteľne znázornené veterné prúdy, ktoré vytvárajú tornádo.

V roku 1994 sa zrodil program Cave (Cave automatic virtual environment). Do programu Cave už možno zaradiť mnohé informácie o prúdení a sile vetra i o zložení atmosféry, ktoré priebeh búrky ovplyvňujú. Nevýhodou programu je pomalosť. Premietnutie celej búrky od zrodu do záverečného závanu vetra nemožno pozorovať jednoliato a výsledný efekt je navyše skreslený.

Wilhelmson už sníva o ďalšom zlepšení: mať možnosť vložiť do programu informácie nielen o rýchlosti vetra, ale rozpracovať aj vizuálne efekty (aké pri tornáde či búrke vznikajú) a zvuk.

Všetky tieto efekty nemajú predstavovať iba dobré pozeranie. Meteorológovia si od nových, dokonalejších programov sľubujú, že hneď ako bude vypracovaný skutočne spoľahlivý model, do ktorého možno vložiť akékoľvek informácie, bude možné v tomto programe simulovať nadchádzajúcu búrku na ktoromkoľvek území zemegule a podľa výsledkov včas varovať obyvateľov ohrozených oblastí.

(mb)