Radary sledují čápy a kobylky. Šetří peníze a zachraňují životy

Většina lidí má meteorologický radar spojený s počasím, předpovědí deště, mapami srážek nebo varováním před bouřkami. Ale nejsou to jenom meteorologové, kdo na obrazovkách počítačů i mobilů sleduje, jak se barevné odrazy přesouvají napříč daným územím. Občas se totiž na mapách objeví i cíle, které představují „šum“ nebo „rušení“.

Často jde o živé organismy – hlavně hejna ptáků, netopýrů nebo hmyzu. A právě tento „biologický signál“ se v posledních letech stále častěji využívá jako zdroj poznání chování příslušných živočišných druhů.

Netopýři, kobylky nebo vrány?

Rozvoji těchto aplikací napomohl i přechod na takzvaný Dopplerův typ radaru, který je schopen detekovat nejen signál samotný, ale i takzvanou radiální složku rychlosti. To zní složitě, ale znamená to zkrátka to, že radar pozná, jak rychle se cíl pohybuje ve směru k němu a od něj.

Zásadní je správně rozlišit, co jednotlivé cíle na datech z meteorologických radarů vlastně představují. Biologická data není úplně jednoduché z radarů získat, a to zejména kvůli jejich velké časové proměnlivosti. A žádný radar zatím nepozná druh pozorovaného zvířete. Takže vědci si musí pomáhat jinak.

Meteorologický radar zachytil roj neznámého hmyzu:

Hmyz i ptáci využívají vítr, který jim pomáhá urychlit let, ale hmyz – vzhledem ke své velikosti – je obecně na směru větru závislejší. V důsledku toho se většina hmyzu pohybuje „po větru“. Ptáci se ale dokáží pohybovat vyšší rychlostí a napříč proudu větru, nebo dokonce létají proti němu.

V důsledku toho lze radarové cíle, které se pohybují v jiném směru než vítr, snáze přiřadit ptákům. U netopýrů je situace složitější, jejich rychlost letu a chování je totiž často podobná ptákům. Významnou roli v analýze datových sad hraje sezonnost chování ptáků, i když samozřejmě ani tato vlastnost nemusí být dokonalá. Na druhou stranu, detekci ptactva občas ztěžují srážky, ale například i otáčející se listy větrných elektráren.

Knihovna, která pomůže

Nedávno publikovaná studie v časopise Nature představila dosud největší databázi biologických údajů odvozenou z evropských meteorologických radarů. Využívá 141 radarových stanic v osmnácti zemích a pokrývá období let 2008 až 2023.

Autoři z radarové sítě OPERA (Operational Programme for the Exchange of Weather Radar Information, operační program pro výměnu počasových radarových informací) zpracovali obrovské množství archivních dat a přetavili je do profilů biologických cílů. Ty ukazují, kolik živých organismů – zejména ptáků – se v určitou hodinu vyskytuje v určité výšce a jakým směrem a rychlostí letí.

Podobná data byla až doposud jen obtížně dostupná. Terénní ornitologové vidí ptáky jen na obloze nad sebou. Kroužkování dává sice cenné, ale spíše bodové informace o jednotlivcích. Tato knihovna otevírá vědcům úplně nový pohled na to, jak chování ptáků studovat.

Meteorologický radar zachytil roj vážek:

Výhody a omezení

Pravděpodobně největší výhodou používání dat z meteorologického radaru ve výzkumu létajících tvorů je velký časový a prostorový rozsah, který se dá zkoumat. Poprvé se dá přímo měřit několik velkoprostorových jevů, jako je migrace ptáků napříč celými kontinenty. Miliardy ptáků každoročně cestují po Zemi, což má dalekosáhlé důsledky pro ochranu přírody, zdraví ekosystémů, šíření nemocí, ale i bezpečnost letectví nebo rozvoj infrastruktury.

Jedním z omezení používání dat z meteorologického radaru pro biologické monitorování je nízké rozlišení na úrovni druhů, protože cíle často nelze identifikovat nad rámec jejich třídy: například „pták“ nebo „hmyz“, ale nikoliv už „čáp“ natožpak čáp „bílý“. Nicméně terénní pozorování a znalosti o chování ptáků můžou doplnit radarová data o informace specifické pro daný druh.

Existují také některé pozoruhodné příklady, kde je možná bližší identifikace díky specifickému chování zvířat, jako je výskyt netopýrů brazilských, hřadující vlaštovky v USA anebo soumrakové lety rorýsů obecných. Aplikace jsou přesto převážně makroekologické povahy a zaměřují se na aspekty, jako je snižování hrozeb podél migračních tras nebo monitorování změn v souborech druhů.

Výhody monitorování velkých částí migračních tras a různých stanovišť zásadně závisí na kombinování dat ze sítě meteorologických radarů, ideálně po dlouhou dobu. To je poměrně snadné v homogenních radarových sítích a tam, kde data spravuje jedna agentura.

Například v USA poskytuje NOAA (Národní úřad pro oceán a atmosféru) veřejný přístup k archivovaným datům, která lze použít k odvození meteorologických a biologických produktů. K dispozici jsou tak například v reálném čase dostupné mapy o migraci ptáků a jejich krátkodobá předpověď.

Naproti tomu evropská síť meteorologických radarů je heterogenní, co se týče hardwaru, zpracování dat a dostupnosti dat, přičemž národní meteorologické služby fungují s různými politickými prioritami a za velmi odlišných podmínek, což dlouhodobě brzdí vývoj společného souboru dat biologických meteorologických radarů z celé Evropy. S pečlivým zvážením a kontrolou kvality však lze provádět celoevropská srovnání.

Využití

Zjištěná data mají řadu využití. Výsledky, jichž už vědci díky nim dosáhli, ukazují na užitečné důsledky propojení meteorologie a ornitologie. Může jít například o bezpečnost leteckého provozu, kdy hejna (nejen) racků či špačků mohou ohrozit letadla při startu nebo přistání.

Radarová data umožňují předvídat riziková období, a to s větším i velmi krátkým časovým předstihem. Při stavbě větrných elektráren je zase důležité znát hlavní tahové koridory, aby se minimalizovaly kolize s ptáky.

A z pohledu změny klimatu je zajímavé studovat posuny v čase migrace – například dřívější přílety nebo opožděné odlety, které zároveň slouží jako ukazatele proměn ekosystémů. A konečně znalost tahových cest pomáhá chránit kritické oblasti, například mokřady nebo horské průsmyky, kde se ptáci koncentrují. Každopádně jde o velmi užitečný nástroj, který ukazuje, kdy a jak intenzivně se nebe nad Evropou plní ptačími cestovateli.