Krajem ožujka na Hrvatskoj televiziji počelo je emitiranje nove hrvatske znanstveno-popularne dokumentarne serije “AHA!”, koju autorski potpisuju Tamara Babun i Una Radić iz zagrebačke produkcijske kuće Wolfgang&Dolly. Uz domaćina serije, glumca Ivana Đuričića, gledatelji su kroz četiri epizode upoznati s četvero istaknutih hrvatskih znanstvenika koji su uspješne karijere ostvarili u inozemstvu - Draženom Prelcem, Nedjeljkom Žagar, Anom-Sunčanom Smith i Ivom Ridjan Skov. Također smo doznali nešto o najnovijim otkrićima na njihovim znanstvenim područjima te o gradovima i državama u kojima žive. U drugoj epizodi Đuričić nas je odveo u Hamburg, gdje smo upoznali uglednu teorijsku meteorologinju Nedjeljku Žagar. Podrijetlom iz maloga mjesta Svinišća u zaleđu Omiša, ona je nakon što je diplomirala fiziku na zagrebačkom PMF-u nekoliko godina radila u DHMZ-u, da bi je želja za znanstvenim napredovanjem 1995. odvela na studijski boravak u Francusku, a zatim 2000. i na trajan boravak u Švedsku na Meteorološki institut Sveučilišta u Stockholmu, gdje je 2004. doktorirala na području dinamičke meteorologije. Kasnije ju je znanstvena karijera odvela u Sloveniju i SAD te na kraju i u Njemačku, gdje živi već četiri godine i drži katedru za teorijsku meteorologiju na Sveučilištu u Hamburgu. Žagar nam je u razgovoru za Express otkrila postoje li u Hrvatskoj uvjeti za kvalitetan znanstveni rad, jesu li dugoročne prognoze vremena moguće, ima li “efekt leptira” uporište u stvarnosti i hoće li umjetna inteligencija u budućnosti oteti posao “ljudskim” meteorolozima.
Express: Studirali ste fiziku na zagrebačkom PMF-u. Što vas je usmjerilo prema meteorologiji? Zašto ste odabrali baš karijeru u teorijskoj meteorologiji?
Izbor meteorologije se dogodio postupno. Nakon što sam odlučila studirati fiziku, otkrila sam da me zanimaju klasična fizika i procesi u prirodi.
Zato je odabir meteorologije, tad smjera ‘Geofizika s meteorologijom’, na trećoj godini studija fizike bio logičan. Studirala sam u ratnim i poratnim godinama s relativno malo mogućnosti za uključivanje u europske procese. Moj profesionalni put je obilježen prilikom da kao prvi sudionik iz Hrvatske postanem dio suradnje između Francuske meteorološke službe Meteo-France i zemalja srednje i istočne Europe, suradnje koja je imala cilj razviti i primijeniti u ovim zemljama model ALADIN za prognozu vremena, pod mentorstvom Meteo-France. U Francuskoj sam naučila numeričko modeliranje vremena i primijenila ga na olujne procese nad Jadranom. Također sam uvidjela da su za razumijevanje rezultata složenih numeričkih simulacija, nužnih u meteorologiji, potrebni puno teorije i pojednostavljeni modeli koji mogu objasniti pojedine procese.
Express: Što je to zapravo teorijska meteorologija? Po čemu se vaš posao razlikuje od posla prognostičara vremena?
Profesorski naziv ‘profesor teorijske meteorologije’ je vjerojatno specifičan za njemačku akademsku sferu. Teorijska meteorologija primjenjuje osnovne fizikalne zakonitosti i matematičke metode za opis i razlaganje procesa u atmosferi. Mi objašnjavamo ‘zašto’ i ‘kako’ se procesi događaju. Jednostavni primjeri su pitanja na koje odgovore nalazimo u srednjoškolskim udžbenicima fizike, kao npr. ‘zašto je nebo na zapadu crveno u danima s lijepim vremenom’ ili ‘zašto postoji duga ili ponekad čak dvije’. Na sveučilištima se bavimo bazičnim istraživanjima, a ona su povezana, naravno, s praktičnim problemima prirode u kojoj živimo i procesima koje često možemo pratiti golim okom. Iako sam formalno profesorica teorijske meteorologije, mislim da je meteorologija u svojoj suštini primijenjena znanost.
Express: Koliko se to područje promijenilo od početka vaše karijere?
Glavne promjene od kraja devedesetih godina do danas su se dogodile u svezi s razvojem računala i satelitskih sustava za mjerenje stanja atmosfere. Razvoj numeričkih modela danas omogućuje korisnicima informacije o budućem stanju atmosfere svakih nekoliko minuta i svakih nekoliko kilometara. Krajem devedesetih godina modeliranje klime bilo je područje na kojem je radilo tek nekoliko instituta koji su imali dovoljne računalske i ljudske resurse. Danas praktički svaka europska zemlja priprema projekcije klime i programe adaptacije za svoje područje. Veliki napredak se također dogodio na području satelitskih mjerenja stanja atmosfere, tla i mora te upotrebi tih podataka kako za pripremu početnog stanja za izračun prognoze, tako za ocjenu prosječnog stanja atmosfere, tj. utjecaja klimatskih promjena.
Razvoj oba područja, numeričko modeliranje u svrhu prognoze vremena i modeliranja klime te globalni sustav motrenja, događao se postupno i na bazi međunarodne suradnje i dugoročnih investicija.
Express: Koliko ste vi sami utjecali na taj razvoj? Koji biste svoj rad izdvojili kao najvažniji i najutjecajniji?
Moji doprinosi struci su na području asimilacije satelitskih podataka vjetra, razvoja metoda asimilacije podataka u tropskim područjima i općenito ulozi tropskih područja u globalnoj dinamici i predvidivosti. Obrazložila sam teorijski zašto je veza između prognostičkih pogrešaka u polju temperature i vjetra teško upotrebljiva u tropskim područjima, za razliku od umjerenih širina. Moj argument je da bez boljih početnih uvjeta za prognozu vremena u tropskim područjima ne možemo produljiti korisnost prognoza vremena u umjerenim širinama dalje od oko tjedan dana, gdje se trenutačno nalazimo u prosjeku. Na Sveučilištu u Stockholmu sam najprije demonstrirala potencijalni učinak mjerenja profila vjetra satelitom Aeolus na kvalitetu prognostičkih produkata u tropskim područjima, a kasnije sa studentima u Ljubljani učinak u umjerenim širinama. Sad, kad se Aeolus približava kraju svog života, radim na obrazlaganju procesa koje smo s novim mjerenjima bolje opisali u modelima. Razvila sam i primijenila dijagnostički paket MODES (http://modes.cen.uni-hamburg.de), koji nam omogućuje razumijevanje niza procesa u modelima i koji upotrebljava nekoliko institucija. Paketom moja grupa i ja istražujemo osobine dinamike u tropskim područjima, varijabilnost i trendove u globalnoj atmosferi. Kroz članstvo u znanstvenim savjetodavnim odborima Europskog centra za srednjoročnu prognozu vremena ECMWF i Njemačke meteorološke službe DWD prenosim svoje znanje u operativnu meteorološku službu.
Express: Živite u Hamburgu i radite na Fakultetu za matematiku, informatiku i prirodoslovlje. Iz Hrvatske ste otišli prije više od dva desetljeća. U kojim ste okolnostima otišli u inozemstvo i što vam je rad u stranim znanstvenim i sveučilišnim institucijama omogućio u smislu znanstvenog napretka, a što niste mogli postići u Hrvatskoj?
Općenito govoreći, moglo bi se reći da u Hrvatskoj postoje uvjeti za kvalitetan znanstveni rad i život. Nažalost, brojevi i stanje duha ljudi koji zauvijek napuštaju zemlju ne govore tome u prilog. Gledajući unazad, odlazak iz Hrvatske 2000. bila je najbolja odluka koju sam napravila za osobni razvoj i život. Švedska, a nakon nje i druga mjesta u kojima sam živjela i radila omogućili su mi osobni i profesionalni razvoj koji bi u Hrvatskoj bio težak. Jedan razlog za to je razina infrastrukture i mogućnosti koje mala sredina može pružiti za rad na globalnim temama, a drugi razlog je mentalitet i odnos prema radu.
Express: Kako biste u tom smislu ocijenili stanje znanosti u Hrvatskoj? Nakon integracije u Europsku uniju, sustiže li ipak Hrvatska u posljednje vrijeme razvijeni Zapad?
Nisam u poziciji ocijeniti stanje znanosti u Hrvatskoj, s obzirom na to da ne poznajem dovoljno situaciju. Govoreći općenito i na osnovu iskustva iz više institucija i zemalja u kojima sam djelovala, mislim da se sličnosti i razlike među sustavima i zemljama mogu svesti na količinu korupcije, količinu rada i usredotočenosti na ciljeve te nešto talenta. To vrijedi za akademsku sferu, kao i za sva druga područja funkcioniranja društva. Vrijeme velikih znanstvenih otkrića od strane pojedinačnih znanstvenika je iza nas. Živimo u vrijeme kad su znanstvena postignuća postupna nadogradnja postojećeg znanja. Moderna znanost i napredak su proizvod dugoročnog ulaganja i napora mnogo ljudi. Postoje iznimke ili ‘čuda’, ali su još puno rjeđe nego npr. u sportu i na njima se ne može graditi budućnost. U znanosti vjerujemo da, unatoč izazovima povezanima npr. s kvalitetom znanosti i ne uvijek optimalnim akademskim imenovanjima, znanost dugoročno korigira sebe samu. Jednako bi trebalo vrijediti i za društvo: mora postojati korektivni mehanizam i svijest koji dugoročno vode društvo naprijed. Društva i sredine koji se razvijaju morali bi barem u višegodišnjem srednjaku imati pozitivan razvojni trend. Mislim da je statistički gledano članstvo i sudjelovanje u zajednici europskih naroda u okviru EU-a najbolja stvar koja se Hrvatskoj, pa tako i njenoj znanosti, dogodila zadnjih 20 godina.
Express: Surađujete li i s hrvatskim znanstvenim institucijama?
Surađujem s kolegom Ivicom Vilibićem i njegovim timom iz Splita, koji su ranije bili dio Instituta za oceanografiju i ribarstvo (IZOR) u Splitu, a sad su dio Instituta ‘Ruđer Bošković’. Prije desetak godina imali smo zajednički projekt koji je financirala Hrvatska zaklada za znanost. Nedavno smo surađivali na problemu ekstremnih meteoroloških tsunamija.
Express: Budući da klimatske promjene postaju sve veća globalna prijetnja, što mislite kakvu ulogu meteorolozi mogu imati u rješavanju tog problema? Koje bi se političke ili društvene promjene trebale dogoditi kako bismo usporili i zaustavili globalno zagrijavanje? Što bi u tom smislu trebala napraviti znanstvena zajednica?
Istraživačka meteorologija ili znanost o atmosferi te s njom usko povezana klimatska istraživanja obavila su svoju glavnu ulogu i nastavljaju s kontinuiranim mjerenjima klimatskog sustava. Obavljena istraživanja su, naime, pokazala uzročnu vezu između porasta količine stakleničkih plinova i rasta prosječne globalne temperature zraka. Sad je na politici i privredi da donesu odluke i provedu promjene koje će omogućiti održivi razvoj i izbjegavanje daljnjih značajnih promjena globalne cirkulacije. Razumijevanje i prognoza spektra atmosferske varijabilnosti, uključivo s ekstremnim pojavama, preostaje glavni cilj istraživanja. Na dugim vremenskim skalama (desetljeće i dulje) atmosferska je varijabilnost odziv na promjene u oceanima. S obzirom na to da o oceanima imamo kraći niz mjerenja i još ih slabije razumijemo, puno je nepoznanica. Osnovna metoda istraživanja preostaje numeričko modeliranje koje uključuje atmosferu, tlo, oceane i morski led. Meteorolozi u operativnoj službi u svojim medijskim istupima kontinuirano pridonose edukaciji i razvoju senzibilnosti društva na prilagođavanje klimatskim promjenama.
Express: Možemo li u bliskoj budućnosti očekivati neki novi napredak u meteorologiji? Kako vidite, razvoj meteorologije u nadolazećim godinama i desetljećima?
AI - umjetna inteligencija će u dolazećim godinama značajno utjecati na području usluga kakve pruža i operativna meteorologija i struke koje ovise o meteorološkim ulaznim informacijama. Očekujem izraziti porast količine informacija o vremenu, o biometeorologiji, o ispostavljenosti klimatskim promjenama i ugroženosti. Dio informacija će dolaziti direktno iz satelita koji pružaju mjerenja, ne samo stanja meteoroloških parametara (oborina, vjetar, temperatura, vlaga, tlak), nego kvalitete zraka, količine aerosola i raznih čestica u zraku, stanja mora. Drugi, veći protok informacija će biti produkt numeričkih modela. Procesiranje izlaznih rezultata tih modela za potrebe hidrologije, poljoprivrede, obnovljivih izvora energije (vjetar, sunce) i dalje će rasti. Prognoze u medijima će postati nešto preciznije za kratkoročne skale (nekoliko dana) i značajno točnije za olujne procese tijekom dana. Sustavi upozoravanja će u još većoj mjeri koristiti te informacije kako bi nas upozorili npr. na opasnu količinu UV zračenja na lokaciji gdje se nalazimo ili vjerojatnost prolaska grmljavinskog oblaka. U svom području istraživanja radujem se budućim satelitima za mjerenje profila vjetra. Trenutačno modeli za prognozu vremena koriste oko 100 raznih satelitskih instrumenata. Za usporedbu, prije 20 godina ih je bilo oko 30. Međutim, sateliti uglavnom mjere dugovalno sijevanje i iz toga izvode profile temperature. Vjerujem da postupni razvoj sustava za satelitsko mjerenje vjetra može dovesti do značajnog napretka u praktičnoj predvidivosti, tj. u razvoju kvalitete srednjoročne prognoze vremena.
Express: Hoće li pouzdane dugoročne vremenske prognoze ikad biti moguće?
Izbjegavam koristiti izraz ‘dugoročna vremenska prognoza’. Prognoza vremena se, naime, odnosi na procese koje definiraju početni uvjeti. Za matematički potkovane čitatelje, prognoza vremena rješava sistem hiperboličkih parcijalnih diferencijalnih jednadžbi. Kad kažemo ‘vremenski procesi’ i ‘prognoza vremena’, mislimo na informaciju ‘gdje’, ‘kad’ i ‘koliko’ nekog meteorološkog parametra, npr. oborine. S druge strane, kad kažemo dugoročna prognoza, mislimo na ‘više’ ili ‘manje’, ‘toplije’ ili ‘hladnije’ od prosjeka, s obzirom na to da prognoziramo mogućnost da u nekom vremenskom intervalu količina oborina ili temperatura odstupa (ili ne) od prosjeka i koliko. Za procese dulje od nekoliko tjedana prognoza vremena postaje vjerojatnosna prognoza u smislu da više ne govorimo ‘kada’ i ‘gdje’, nego govorimo npr. da će tijekom proljeća biti x dana s temperaturom većom od prosjeka, da će y ciklona proći Jadranom, ali ne znamo kojih dana. Dugoročne prognoze ove vrste već postoje (tzv. sezonske prognoze), iako je njihova upotrebljivost često upitna. Svakako možemo očekivati da će im pouzdanost u nadolazećim godinama rasti.
Express: U popularnoj kulturi poznata je uzrečica da leptir mahanjem krilima u Brazilu može uzrokovati tornado u Teksasu. Ima li ‘efekt leptira’ ikakvo uporište u stvarnosti?
U meteorologiji rođen pojam općenito se smatra sinonimom za nelinearno ponašanje dinamičkih sustava. Atmosfera je kontinuum procesa u kojemu različite skale međudjeluju, tako da je teorijski moguće da procesi vrlo male skale u jednom dijelu sustava eventualno uzrokuju procese puno veće skale u drugom dijelu faznog prostora sustava. U praksi, posebno u modelima za prognozu vremena, taj utjecaj je ograničen. Da bi taj utjecaj imao realni učinak, mora područje sistema (tj. dio atmosfere) u kojem se nalazi naš leptir biti izvanredno osjetljivo na male perturbacije. Takvo područje atmosfere je, recimo, okolica grmljavinskog oblaka ili prednja strana fronte. Npr. za takve procese već promjena broja procesora na računalu koje računa prognozu može producirati različitu lokalnu količinu oborina. Međutim, većinu vremena većina procesa nije osjetljiva na ‘leptire’. Prije svega proces pripreme početnih uvjeta za prognozu (tzv. asimilacija podataka) filtrira sve procese koje model sam ne može predstaviti sa svojim numeričkim shemama. Prije spomenuta osjetljivost na broj procesora se tako zapravo dogodi tijekom izračuna zbog zaokruživanja numeričkih rezultata. Osjetljivost na ‘leptire’ ovisi i o tome u kojemu meteorološkom parametru se dogodi ‘mahanje krilima’. Npr. male razlike u vrijednosti temperature, vjetra ili tlaka imaju različite efekte na tijek izračuna prognoze, tj. trajektoriju sustava. Ali to je već druga, puno kompleksnija priča.
Express: Spomenuli ste umjetnu inteligenciju (AI). Hoće li ona u budućnosti oteti posao ‘ljudskim’ meteorolozima?
Izvjesno je da će AI igrati značajnu ulogu u meteorologiji. Očekujem da će pisati prognoze svih vrsta na osnovu modelskih rezultata i da će odgovarati na upite građana i korisnika puno brže nego ‘ljudski’ meteorolozi. Već sad se koristi u razvoju prognostičkih modela, posebno za bolju ocjenu parametara koje opisujemo empirijski. Niz firmi (npr. Google) već je publicirao članke u kojima pokazuju da AI može proizvesti prognozu gotovo jednako točnu kao što je prognoza globalno vodećeg centra za prognozu vremena ECMWF. Međutim, rezultati AI se zasnivaju upravo na produktima ECMWF-a i početnim uvjetima ECMWF-a. Izvjesno je da ćemo vidjeti daljnji razvoj umjetne inteligencije za prognozu vremena, iako sumnjam da će ona uskoro zamijeniti prognostičke modele, a posebno izazovno će biti zamijeniti proces asimilacije podataka. Nama učiteljima i mentorima na bilo kojem stupnju obrazovnog procesa preostaje najveći izazov uvjeriti studente da je dugoročno najbolje učenje ono koje koristi vlastite male sive ćelije, čak i kad je rezultat npr. nekog eseja ili programa većine studenata najčešće daleko ispod rješenja koje im ponudi umjetna inteligencija. Ona je, naime, najbolji student, a uči od najboljih.
