Jak získáváme data

Pozorování a měření charakteristik počasí patří mezi základní činnosti, které zajišťuje obor klimatologie. Naměřená a napozorovaná data jsou vstupem pro meteorologické předpovědní modely, tvoří vstupy pro hodnocení klimatu a modelování jeho změn, využívají se v technické praxi.

Význam sledování počasí si uvědomovali lidé již v historii, do kronik zaznamenávali kromě významných událostí i výskyt extrémních jevů: bouřek, sucha, silného větru. S rozvojem fyziky a s vynálezy prvních přístrojů koncem 16. a začátkem 17. století (Galileo Galilei teploměr, Evangelista Torricelli tlakoměr) byl položen základ pro exaktní měření hlavních charakteristik počasí, jež byly využívány v souvislosti s hospodářskými činnostmi. První měření v Evropě byla prováděna zejména v Itálii v 17. století; postupně, byť ve velmi omezeném rozsahu, se rozšířila i na další místa. Nejstarší přístrojová měření teploty a tlaku vzduchu provozoval na území Čech Johann Carl Rost v Zákupech v letech 1719–1720. V pražském Klementinu započal měření v roce 1752 Josef Stepling, systematická měření zde probíhají od roku 1775. Na území Moravy pocházejí nejstarší měření z Telče, kde se této činnosti věnoval v letech 1771–1775 František Alois Mag z Maggu.

Od té doby zaznamenalo měření meteorologických charakteristik velké změny. Jednotlivé měřicí přístroje se zdokonalovaly až k dnešním automatickým měřicím systémům.

Meteorologické stanice a měření, která se na nich provádějí, se těší poměrně velkému zájmu odborné i laické veřejnosti. V současné době již na měřicích pozemcích nenajdeme klasické meteorologické budky, na něž jsme byli v minulosti zvyklí. Stínění, které budka poskytovala teploměrům a vlhkoměru, nahradil u automatických měřicích systémů radiační štít, do něhož se umísťuje čidlo pro měření teploty a vlhkosti vzduchu. Významné změny zaznamenalo také měření množství srážek, kde klasické srážkoměry, tj. plechovou válcovou nádobu a cejchovanou odměrku, postupně nahrazují elektronické srážkoměry, které zaznamenávají množství srážek pomocí váhových senzorů nebo překlápěcích člunků, případně kombinací obou principů. Také v případě měření tlaku vzduchu, délky trvání slunečního svitu, rychlosti a směru větru, výparu z volné vodní hladiny i teploty půdy vystřídala klasické měřicí přístroje elektronická čidla. Do provozu, zatím v omezeném počtu, se uvádějí ultrasonická a laserová čidla pro měření výšky sněhové pokrývky.

Profesionální meteorologická stanice Churáňov.Snímek Roman Szpuk

Rozsah a náplň meteorologických měření a pozorování závisí na typu stanice. Základ staniční sítě Českého hydrometeorologického ústavu tvoří síť profesionálních meteorologických stanic, které obsluhují zaměstnanci ČHMÚ. Protože každou hodinu vysílají zprávy o stavu počasí do globální celosvětové sítě zakódované do speciálního numerického kódu označovaného zkratkou SYNOP, jsou někdy označovány jako stanice synoptické.

Druhou, početně větší skupinu meteorologických stanic tvoří stanice dobrovolnické, které zpravidla obsluhují dobrovolní spolupracovníci ČHMÚ. Tyto stanice se dělí na základní klimatologické a srážkoměrné. Oba typy jsou buď manuální, automatické, nebo automatizované, kde pozorovatel manuálně měří některé meteorologické prvky. Z důvodu vyšší prostorové proměnlivosti srážek je síť srážkoměrných stanic hustší.

Měření většiny meteorologických prvků na meteorologických a klimatologických stanicích je dnes již plně automatizováno. Stanice v desetiminutových intervalech zaznamenává hodnoty okamžité, maximální, minimální a přízemní teploty vzduchu, relativní vlhkosti vzduchu, úhrnu srážek (záznam i každou minutu), směru a rychlosti větru, délky trvání slunečního svitu. Některé stanice měří i teplotu půdy v hloubkách 5, 10, 20, 50 a 100 cm, atmosférický tlak vzduchu a sněhoměrným čidlem výšku sněhové pokrývky. Profesionální meteorologické stanice jsou navíc vybaveny přístroji na sledování výšky základny oblačnosti a dohlednosti. Některé stanice měří pro Státní úřad pro jadernou bezpečnost radiaci, výpar z volné vodní hladiny a další speciální údaje. Na části meteorologických stanic jsou instalovány přístroje na měření základních složek radiační bilance zemského povrchu. Na stanici Praha-Klementinum je z důvodu kontinuity zachováno měření klasickými přístroji.

Na srážkoměrných stanicích osazených klasickým srážkoměrem pozorovatel každý den v 7 hodin středoevropského času (dále jen SEČ) změří denní úhrn srážek za posledních 24 hodin. Pokud v zimním období padal sníh, nechá jej pozorovatel ve srážkoměru pomalu roztopit a změří úhrn srážek. Na stanicích s automatickým srážkoměrem vyhřívaným pro celoroční provoz se zaznamenává minutový a desetiminutový úhrn srážek.

Pokud je stanice obsluhována pozorovatelem, jsou charakteristiky sněhové pokrývky měřeny na všech typech stanic převážně manuálně. Pozorovatel také během celého dne a celé noci sleduje výskyt meteorologických jevů, kterých je přibližně čtyřicet. U každého z nich (např. deště, sněžení, rosy, mlhy, kouřma, bouřky, silného větru ad.) zaznamenává do měsíčního výkazu pozorování a intenzitu jevu (zpravidla 00, 0, 1, 2, 3) a ke každému udává čas začátku a konce.

Na většině klimatologických stanic pozorovatel zaznamenává v tzv. klimatologických termínech pozorování (7, 14 a 21 hodin SEČ) míru pokrytí oblohy (v desetinách pokrytí oblohy), stav počasí a stav půdy (oba prvky podle kódových tabulek).

Některé klimatologické stanice pracují pouze v automatickém režimu, bez doplňkového měření a sledování jevů. To je obvykle tam, kde jsou dobré podmínky pro umístění klimatologické stanice, ale není možné v místě zajistit meteorologického pozorovatele.

Všechny typy stanic (automatické srážkoměrné, klimatologické a synoptické) přenášejí automaticky měřená data zpravidla každých 10 minut do sběrného centra ČHMÚ a odtud se data z jednotlivých stanic importují do klimatologické databáze CLIDATA. Manuálně měřené meteorologické prvky a meteorologické jevy jsou z klimatologických a profesionálních stanic přenášeny třikrát denně po každém měření do sběrného centra k importu do klimatologické databáze.

Pozorovatelé manuálních (klimatologických a srážkoměrných) stanic výsledky svých měření a pozorování zaznamenávají do měsíčních výkazů pozorování. Papírové nebo elektronické výkazy zasílají po skončení každého kalendářního měsíce do regionálně příslušné pobočky ČHMÚ. Data uložená do elektronického výkazu ve webovém formuláři jsou importována do klimatologické databáze v on-line režimu.

Mapa meteorologických stanic ČHMÚ k 1. květnu 2020.Mapa Veronika Šustková

V klimatologické databázi procházejí data několika typy kontrol, které jsou buď automatické, nebo je provádějí revizoři meteorologických dat. Z desetiminutových dat jsou vypočtena tzv. termínová nebo denní data, která jsou spolu s měsíčními a ročními charakteristikami nejčastěji užívanými vstupy pro klimatologické studie, odbornou a vědeckou činnost ČHMÚ, informační služby pro veřejnost a široké spektrum aplikací používaných zákazníky ČHMÚ.

Všechna meteorologická čidla a celé systémy stanic jsou v pravidelných intervalech kalibrovány. Kalibrační interval je nejčastěji dvouletý, některé přístroje a stanice mají třínebo čtyřletý interval kalibrace. Při kalibraci se přístroje porovnávají s etalonem každého prvku (čidla/přístroje) v kalibrační laboratoři a zjišťuje se, zda přístroj měřil a měří správně v rámci stanovených odchylek. U některých přístrojů se při této činnosti provádí potřebný servis. Úkolem kalibrací přístrojů a stanic je zajistit požadovanou kvalitu měření.

ČHMÚ spolupracuje při měření, získávání a výměně meteorologických dat s podniky povodí, Armádou České republiky, Ústavem fyziky atmosféry AV ČR, v. v. i., vysokými školami, dalšími organizacemi i amatérskými meteorology. V Česku existují tisíce amatérských meteorologických stanic různých typů a různé úrovně kvality. Data velkého množství těchto stanic, které splňují požadovanou úroveň a kvalitu, využívá ČHMÚ pro doplnění vlastních meteorologických měření.

Letos byla většina historických klimatologických dat (denních, měsíčních a ročních) za období let 1961–2019 zveřejněna na webových stránkách ČHMÚ (portal.chmi.cz).

Při této příležitosti bychom rádi poděkovali všem dobrovolným pozorovatelům za jejich práci a příspěvek k meteorologickým měřením v České republice.

Článek s podporou ČHMÚ