Dok su znanstvenici poput Einsteina, Newtona, Maxwella i drugih uspjeli stvoriti teoretsku fiziku koja je mogla precizno i precizno predvidjeti stvarne događaje, dok su se meteorološki znanstvenici (stručnjaci za vremenske i atmosferske utjecaje) suočavali s drugačijom stvarnošću.
Predviđanja meteorologa o vremenu često su u suprotnosti sa stvarnim događajima.
Ljudi su stotinama godina u budućnosti mogli precizno predvidjeti položaje planeta, mjeseca, kometa, ali još uvijek ne mogu točno predvidjeti kako će vrijeme biti jednog dana u budućnosti? Pada li kiša? Koja je temperatura?
Znanost o vremenu se brzo razvijala
Znanost o vremenu ili meteorologija počeli su se razvijati prije jednog stoljeća, kada je matematičar Lewis Fry Richardson ručno brojao šest tjedana kako bi predvidio sljedećih 6 sati vremena.
Predviđanje vremena ovisi o napretku računala. Za meteorologe je to veliko postignuće. Za nas, širu javnost, to zapravo nije važno.
Predviđanje vremena doživjelo je značajna kretanja barem tijekom posljednjih 20 godina.
Trodnevna vremenska prognoza danas napravljena bolja je od jednodnevne vremenske prognoze koju su radili prije 20 godina.
Znanstvenici o vremenu danas ne mogu raditi bez numeričkog predviđanja, koje koristi matematičke jednadžbe za predviđanje vremena.
Izračun ove matematičke jednadžbe zahtijeva sofisticirano računalo i puno podataka o fizičkim parametrima dostupnim na kopnu, moru i zraku.
U atmosferi se nalaze molekule veličine 2 × 10⁴⁴ (200 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000) koje se nasumično kreću, a mi pokušavamo izračunati kretanja svih tih molekula, zaista teško.
Milijuni podataka koji se moraju prikupiti i obraditi
Kratkoročna predviđanja ovise o temperaturi, oblacima, kišama, vjetru i tlaku zraka. Dugoročna predviđanja, dodavanje temperatura kopna i mora, oceanskih struja, zagađenja zraka i mnogih drugih.
Predviđanje vremena za sutra iziskuje veliki napor. BMKG svakodnevno prikuplja milijune promatračkih podataka uzetih s lokalnih postaja, kao i s vremenskih balona i satelita.
Pročitajte i: Zašto studirati matematiku? Ne kupujte Siomay koristeći logaritme, zar ne?Jedna meteorološka stanica ne može prikupiti toliko podataka. Koristi veliku mrežu meteoroloških postaja koja s vremenom prikuplja podatke na više lokacija.
Neke su stanice smještene na kopnu koje se barem sastoji od anemometra za mjerenje brzine i smjera vjetra, rezervoara za vodu za mjerenje kiše, hidrotermometra za mjerenje temperature i vlage.
Nekoliko drugih stanica pluta oceanom, a oprema za promatranje ugrađena je u plutaču. I dalje postoje pokretne stanice, oprema za promatranje instalirana na avione i brodove. Plus vremenski sateliti i radiosonde baloni za dobivanje podataka iz gornjih slojeva atmosfere.
Svi podaci o fizičkim parametrima sa svih ovih stanica generiraju više od milijun podataka svaki dan.
Vaše prijenosno računalo ili računalo neće moći pohraniti ove podatke, a kamoli ih obraditi. Ali meteorolozi imaju super-računala, moćne motore sposobne izračunati milijune podataka u sekundi.
Super-računalo za predviđanje vremena
U Sjedinjenim Državama postoji super-računalo kojim upravljaju Nacionalni centri za predviđanje okoliša (NCEP). U radu sa super-računalima postoji više od 10 000 procesora koji rade s 2,6 petabajta podataka.
Tamo se promatrani podaci unose u superračunalni mozak koji koristi složene jednadžbe matematičkog modeliranja kako bi predvidio kako se vremenski uvjeti mijenjaju tijekom vremena. Rezultati ovog superračunala predviđanja se zatim emitiraju ili šire javnosti putem televizije, internetskih stranica, aplikacija i drugih.
Nemojte misliti da ovo superračunalo ne može pogriješiti, čak i ako ima tako naprednu tehnologiju, ovo superračunalo nije baš sposobno suočiti se s velikim izazovom predviđanja vremena.
Vremenske pojave velikih razmjera, na svaku od njih utječe niz različitih varijabli. Na primjer, razmotrite kako će sunčevo zračenje zagrijavati Zemljinu površinu, kako će razlike u tlaku zraka pokretati vjetrove i kako će promjene u fazi vode, topljenja i isparavanja utjecati na protok energije.
Meteorolozi se sada koriste tehnologijom i tehnikama koje se kontinuirano ažuriraju kako bi se nosili s kaosom, poput predviđanja pomoću cjeline, koja se temelji na nekoliko predviđanja, a svako predviđanje koristi različitu polaznu točku.
Ako sva predviđanja u ansamblu izgledaju isto, predviđa se da će vrijeme biti normalno. Ako postoje predviđanja koja izgledaju zapanjujuće drugačije, tada se predviđa da će se vrijeme mijenjati.
Također pročitajte: Što je tardigrad? Zašto ste došli do Mjeseca?Nažalost, kaos je još uvijek prisutan, meteorolozi nikad ne mogu predvidjeti vrijeme s apsolutnom sigurnošću. Hoće li biti oluje, tornada ili ekstremne kiše, to će uvijek donijeti katastrofu s malim upozorenjem.
Kaos, nered kao priroda svemira
Male promjene bilo koje varijable u ovom složenom izračunu mogu imati velik utjecaj na buduće vrijeme. Edwan Lorenz, meteorolog s MIT-a, to naziva efektom leptira.
Jednostavno prikazano ovako, mahanje leptirovim krilima usred azijske šume može prouzročiti jaku kišu u New Yorku.
Poznat je kao otac teorije kaosa, znanstvenog principa koji opisuje super složene sustave, poput vremenskih sustava, gdje male promjene u početnim uvjetima mogu drastično promijeniti krajnji rezultat.
Zbog ovog kaosa ili nepravilnosti postoji ograničenje kada se vremenske prognoze smatraju točnim. Lorenz je ovu granicu postavio za dva tjedna.
Nadalje, numeričke jednadžbe korištene za simuliranje atmosfere također su podložne kaosu, s malim pogreškama koje se mogu množiti.
Na vrijeme u područjima visokih širina uvelike utječe kretanje različitih zračnih masa na koje utječu sustavi niskog tlaka. Kretanje zračnih masa relativno je lako predvidjeti jer se kreće postupno.
U međuvremenu, u tropskim područjima poput Svijeta dobivaju puno energije od sunca što čini aktivnost konvekcije haotičnijom pa je teže predvidjeti.
Kaos u prirodi znači da će sve dok modeli budemo pretpostavljati o procesima u atmosferi uvijek postojati potencijal da modeli pogriješe.
Kako se može predvidjeti vrijeme u budućnosti?
Podaci visoke rezolucije potrebni su i prostorno i vremenski. Potrebno je više, milijuni stanica za promatranje vremena na raznim mjestima.
Srećom s današnjim napretkom tehnologije, vremenske stanice mogu biti manje i pokretnije. Ova stanica za promatranje vremena vjerojatno će biti u svačijoj kući ili u vozilu čak i na pametnom telefonu.
Kako se prikuplja sve više podataka, potrebna su naprednija i brža superračunala.
Ništa nije korisnije od vlastite pripremljenosti za vrijeme. Kao što se kaže, držite kišobran prije kiše.
Referenca
- Zašto će vremenska prognoza uvijek biti pomalo pogrešna
- Zašto znanstvenik ne može predvidjeti vrijeme
