Medtem ko so znanstveniki, kot so Einstein, Newton, Maxwell in drugi, lahko ustvarili teoretično fiziko, sposobno natančno in natančno napovedovati resnične dogodke, medtem ko so se meteorologi (vremenski in atmosferski strokovnjaki) soočali z drugačno realnostjo.
Napovedi vremenoslovcev o vremenu so pogosto v nasprotju z resničnimi dogodki.
Ljudje že stoletja lahko natančno napovedujemo položaje planetov, lun, kometov v prihodnosti, vendar še vedno ne moremo natančno napovedati, kako bo neko vreme v prihodnosti? Ali dežuje? Kakšna je temperatura?
Vremenska znanost se je hitro razvijala
Vremenska znanost ali meteorologija se je začela razvijati pred stoletjem, ko je matematik Lewis Fry Richardson šest tednov ročno štel za napoved naslednjih 6 ur vremena.
Napoved vremena je odvisna od napredka računalnika. Za meteorologe je to velik dosežek. Za nas, širšo javnost, to v resnici ni pomembno.
Vremenske napovedi so se vsaj v zadnjih 20 letih bistveno razvijale.
Tridnevna vremenska napoved, narejena danes, je boljša od enodnevne vremenske napovedi, ki so jo naredili pred 20 leti.
Vremenoslovci danes ne morejo delati brez numeričnih napovedi, ki z matematičnimi enačbami napovedujejo vreme.
Izračun te matematične enačbe zahteva dovršen računalnik in veliko podatkov o fizičnih parametrih, ki so na voljo na kopnem, morju in zraku.
V ozračju je 2 × 10⁴⁴ (200.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000) molekul, ki se premikajo naključno in poskušamo izračunati gibanje vseh teh molekul, res težko.
Milijoni podatkov, ki jih je treba zbrati in obdelati
Kratkoročne napovedi so odvisne od temperature, oblačnosti, padavin, vetra in zračnega tlaka. Dolgoročne napovedi, dodajanje temperature kopnega in morja, oceanskih tokov, onesnaževanja zraka in mnogih drugih.
Napovedovanje jutrišnjega jutranjega vremena zahteva veliko truda. BMKG vsak dan zbira milijone opazovalnih podatkov, pridobljenih s postaj na kraju samem, pa tudi z vremenskih balonov in satelitov.
Preberite tudi: Zakaj študirati matematiko? Ne kupujte Siomaya z uporabo logaritmov, kajne?Ena vremenska postaja ne more zbrati toliko informacij. Uporablja se veliko omrežje vremenskih postaj, ki sčasoma zbirajo podatke na več lokacijah.
Nekatere postaje se nahajajo na kopnem, ki jih sestavljajo vsaj anemometer za merjenje hitrosti in smeri vetra, vodni zbiralnik za merjenje padavin, hidrotermometer za merjenje temperature in vlage.
V oceanu plava več drugih postaj, v boji pa je nameščena oprema za opazovanje. In še vedno obstajajo premične postaje, opazovalna oprema, nameščena na letalih in ladjah. Plus vremenski sateliti in radiozonski baloni za pridobivanje podatkov iz zgornjih slojev atmosfere.
Vsi podatki o fizičnih parametrih iz vseh teh postaj vsak dan ustvarijo več kot milijon podatkov.
Vaš prenosnik ali računalnik teh podatkov ne bo mogel shraniti, kaj šele obdelati. Toda meteorologi imajo super računalnike, zmogljive motorje, ki lahko izračunajo milijone podatkov na sekundo.
Super-računalnik za napovedovanje vremena
V ZDA obstajajo super-računalniki, ki jih upravljajo Nacionalni centri za okoljsko napoved (NCEP). Pri delu z super računalniki je več kot 10 000 procesorjev, ki delajo z 2,6 petabajta podatkov.
Tam se opazovani podatki vnesejo v superračunalniške možgane, ki s pomočjo zapletenih enačb matematičnega modeliranja napovejo, kako se vremenske razmere spreminjajo skozi čas. Rezultati te superračunalniške napovedi se nato predvajajo ali širijo javnosti prek televizije, spletnih strani, aplikacij in drugih.
Ne mislite, da ta superračunalnik nikakor ne more delati napak, tudi s tako napredno tehnologijo ta superračunalnik ne more biti kos velikemu izzivu napovedovanja vremena.
Obsežni vremenski pojavi, na vsakega od njih vplivajo različne spremenljivke. Na primer, razmislite, kako bo sončno sevanje ogrevalo zemeljsko površje, kako bodo razlike v zračnem tlaku poganjale vetrove in kako bodo spremembe v vodni fazi, taljenju in izhlapevanju vplivale na pretok energije.
Meteorologi zdaj za obvladovanje kaosa uporabljajo tehnologijo in tehnike, ki se nenehno posodabljajo, na primer napovedovanje z uporabo ansambla, ki temelji na več napovedih, pri čemer vsaka napoved uporablja različno izhodišče.
Če so vse napovedi v ansamblu videti enake, potem bo vreme napovedano kot običajno. Če obstajajo napovedi, ki se zdijo presenetljivo drugačne, se vreme po napovedih spreminja.
Preberite tudi: Kaj je tardigradna? Zakaj ste prišli na Luno?Na žalost je kaos še vedno prisoten, vremenoslovci nikoli ne morejo napovedati vremena z absolutno gotovostjo. Ne glede na to, ali bodo nevihte, vihre, močan dež, bo vedno prineslo nesrečo z majhnim opozorilom.
Kaos, nered kot narava vesolja
Majhne spremembe katere koli spremenljivke v tem zapletenem izračunu lahko močno vplivajo na prihodnje vreme. Edwan Lorenz, meteorolog z MIT, temu reče učinek metulja.
Preprosto prikazano takole, lahko plapolanje metuljevih kril sredi azijskega gozda povzroči močan dež v New Yorku.
Znan je kot oče teorije kaosa, znanstvenega načela, ki opisuje super kompleksne sisteme, kot so vremenski sistemi, kjer lahko majhne spremembe v začetnih pogojih drastično spremenijo končni rezultat.
Zaradi tega kaosa ali nepravilnosti obstaja omejitev, kdaj vremenske napovedi veljajo za natančne. Lorenz je to mejo postavil v dveh tednih.
Poleg tega so tudi numerične enačbe, ki se uporabljajo za simulacijo ozračja, podvržene kaosu, z majhnimi napakami, ki jih je mogoče pomnožiti.
Na vreme na območjih z visoko zemljepisno širino močno vpliva gibanje sestankov različnih zračnih mas, na katere vplivajo nizkotlačni sistemi. Gibanje zračnih mas je razmeroma enostavno napovedati, ker se premika postopoma.
Medtem pa na tropskih območjih, kot je svet, prejmejo veliko energije sonca, zaradi česar je konvekcijska aktivnost bolj kaotična, zato jo je težje napovedati.
Kaos v naravi pomeni, da dokler modeli predpostavljamo procese v ozračju, bodo modeli vedno zmotni.
Kako lahko vreme napovemo v prihodnosti?
Zahtevani so prostorski in časovni podatki visoke ločljivosti. Potrebuje več, milijone postaj za opazovanje vremena na različnih lokacijah.
Na srečo so z današnjim napredkom tehnologije postaje za opazovanje vremena lahko manjše in bolj mobilne. Ta vremenska opazovalna postaja bo verjetno v hiši vseh ali v vozilu celo na pametnem telefonu.
Ko se zbira vse več podatkov, so potrebni naprednejši in hitrejši superračunalniki.
Nič ni bolj koristno kot lastna pripravljenost na vreme. Kot rečeno, imejte dežnik, preden dežuje.
Referenca
- Zakaj bo vremenska napoved vedno nekoliko napačna
- Zakaj znanstvenik ne more napovedati vremena
