În timp ce oameni de știință precum Einstein, Newton, Maxwell și alții au reușit să creeze fizică teoretică care să poată prezice evenimentele reale cu precizie și precizie, în timp ce oamenii de știință meteorologici (experți în vreme și atmosferă) s-au confruntat cu o realitate diferită.
Predicțiile meteorologilor despre vreme contrazic adesea evenimentele reale.
Oamenii au reușit să prezică cu precizie pozițiile planetelor, lunilor, cometelor de sute de ani în viitor, dar totuși incapabili să prezică cum va fi vremea într-o zi în viitor cu acuratețe? Ploua? Care este temperatura?
Știința vremii s-a dezvoltat rapid
Știința vremii sau meteorologia a început să se dezvolte în urmă cu un secol, când matematicianul Lewis Fry Richardson a numărat manual timp de 6 săptămâni pentru a prezice vremea pentru următoarele 6 ore.
Predicția meteo depinde de progresul computerului. Pentru meteorologi este o realizare imensă. Pentru noi, publicul larg, nu contează cu adevărat.
Prognozele meteo au cunoscut evoluții semnificative cel puțin în ultimii 20 de ani.
Predicția vremii de 3 zile făcută astăzi este mai bună decât predicția vremii de o zi pe care au făcut-o acum 20 de ani.
Oamenii de știință din vreme nu pot lucra astăzi fără predicții numerice, care folosesc ecuații matematice pentru a prezice vremea.
Calculul acestei ecuații matematice necesită un computer sofisticat și o mulțime de date fizice ale parametrilor disponibile pe uscat, pe mare și pe aer.
Există 2 × 10⁴⁴ (200.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000) în atmosferă care se mișcă aleatoriu și încercăm să calculăm mișcările tuturor acestor molecule, foarte greu.
Milioane de date care trebuie colectate și prelucrate
Predicțiile pe termen scurt depind de temperatură, nori, precipitații, vânt și presiunea aerului. Previziuni pe termen lung, adaugă temperaturi terestre și marine, curenți oceanici, poluarea aerului și multe altele.
Prezicerea vremii de mâine dimineață necesită mult efort. BMKG colectează în fiecare zi milioane de date observaționale preluate de la stațiile de la fața locului, precum și de la baloane meteo și sateliți.
Citește și: De ce să studiezi matematica? Nu cumpărați Siomay folosind logaritmi, nu?O stație meteo nu poate colecta atât de multe informații. Folosește o rețea mare de stații meteorologice care colectează date în mai multe locații în timp.
Unele stații sunt situate pe uscat care constau cel puțin din anemometru pentru măsurarea vitezei și direcției vântului, rezervor de apă pentru măsurarea precipitațiilor, hidrotermometru pentru măsurarea temperaturii și umidității.
Mai multe alte stații plutesc în ocean, echipamente de observare instalate în geamandură. Și există încă stații în mișcare, echipamente de observare instalate pe avioane și nave. Plus sateliți meteo și baloane radiosonde pentru a obține date din atmosfera superioară.
Toate datele parametrilor fizici din toate aceste stații generează peste 1 milion de date în fiecare zi.
Laptopul sau computerul dvs. nu vor putea stoca aceste date, darămite să le proceseze. Dar meteorologii au super-computere, motoare puternice capabile să calculeze milioane de date pe secundă.
Super-computer pentru prezicerea vremii
În Statele Unite, există un super-computer operat de National Centers for Environmental Prediction (NCEP). Lucrând cu super-computere, există mai mult de 10 000 de procesoare, care lucrează cu 2,6 petabytes de date.
Acolo, datele observate sunt introduse în creierul super-computerului, care folosește ecuații complexe de modelare matematică pentru a prezice modul în care condițiile meteorologice se schimbă în timp. Rezultatele acestei predicții super-computer sunt apoi difuzate sau difuzate către public prin televiziune, pagini de internet, aplicații și altele.
Nu credeți că acest supercomputer nu poate face greșeli, chiar și cu o tehnologie atât de avansată, acest supercomputer nu este chiar capabil să facă față provocării mari de a prezice vremea.
Fenomene meteorologice la scară largă, fiecare dintre ele fiind influențat de o varietate de variabile diferite. De exemplu, luați în considerare modul în care radiația solară va încălzi suprafața Pământului, modul în care diferențele de presiune a aerului vor conduce vânturile și modul în care modificările din faza apei, topirea și evaporarea vor afecta fluxul de energie.
Meteorologii folosesc acum tehnologie și tehnici care sunt actualizate continuu pentru a face față haosului, cum ar fi predicția folosind un ansamblu, care se bazează pe mai multe predicții, fiecare predicție folosind un punct de plecare variabil.
Dacă toate predicțiile din ansamblu arată la fel, atunci se estimează că vremea tind să fie normală. Dacă există predicții care arată izbitor de diferite, atunci se estimează că vremea va tinde să se schimbe.
Citește și: Ce este tardigradul? De ce ai ajuns pe Lună?Din păcate, haosul este încă acolo, meteorologii nu pot prezice niciodată vremea cu certitudine absolută. Fie că va fi o furtună, o tornadă sau o ploaie extremă, va aduce întotdeauna dezastru cu un mic avertisment.
Haosul, dezordinea ca natură a universului
Modificări mici la oricare dintre variabilele din acest calcul complex pot avea un impact mare asupra vremii viitoare. Edwan Lorenz, meteorolog de la MIT, numește acest lucru efectul fluture.
Pur și simplu descris astfel, bătutul aripilor unui fluture în mijlocul unei păduri asiatice poate provoca ploi abundente în New York City.
Este cunoscut ca tatăl teoriei haosului, un principiu științific care descrie sisteme super complexe, cum ar fi sistemele meteorologice, în care micile schimbări în condițiile inițiale pot schimba drastic rezultatul final.
Din cauza acestui haos sau neregularitate, există o limită la momentul în care predicțiile meteo sunt considerate exacte. Lorenz a stabilit această limită în două săptămâni.
În plus, ecuațiile numerice utilizate pentru a simula atmosfera sunt, de asemenea, supuse haosului, cu mici erori care pot fi multiplicate.
Vremea în zonele cu latitudine mare este mult influențată de mișcarea de întâlnire a diferitelor mase de aer care sunt influențate de sistemele de presiune scăzută. Mișcarea maselor de aer este relativ ușor de prezis, deoarece se mișcă treptat.
Între timp, în zonele tropicale, cum ar fi Lumea, primesc multă energie de la soare, ceea ce face ca activitatea de convecție să fie mai haotică, astfel încât să fie mai dificil de prezis.
Haosul în natură înseamnă că, atâta timp cât vom continua să facem presupuneri despre procesele din atmosferă, va exista întotdeauna potențialul ca modelele să facă greșeli.
Cum se poate prezice vremea în viitor?
Datele de înaltă rezoluție sunt necesare atât spațial, cât și în timp. Are nevoie de mai multe milioane de stații de observare a vremii în diferite locații.
Din fericire, odată cu progresele tehnologice de astăzi, stațiile de observare a vremii pot fi mai mici și mai mobile. Această stație de observare a vremii va fi probabil în casa tuturor, sau într-un vehicul chiar și pe un smartphone.
Pe măsură ce sunt colectate tot mai multe date, sunt necesare supercalculatoare mai avansate și mai rapide.
Nimic nu este mai util decât pregătirea noastră pentru vreme. După cum se spune, păstrează o umbrelă înainte să plouă.
Referinţă
- De ce prognoza meteo va fi întotdeauna puțin greșită
- De ce omul de știință nu poate prezice vremea
