Míg olyan tudósok, mint Einstein, Newton, Maxwell és mások, létrehozhattak egy elméleti fizikát, amely képes pontos és pontos előrejelzésre a valós eseményekről, míg a meteorológiai tudósok (időjárási és légköri szakértők) más valósággal szembesültek.
A meteorológusok időjárás-előrejelzései gyakran ellentmondanak a valós eseményeknek.
Az emberek a jövőben több száz éven keresztül képesek voltak pontosan megjósolni a bolygók, a holdak és az üstökösök helyzetét, de még mindig nem tudták pontosan megjósolni, hogy az időjárás miként alakul a jövőben? Esik az eső? hány fok van?
Az időjárás-tudomány gyorsan fejlődött
Az időjárás-tudomány vagy a meteorológia egy évszázaddal ezelőtt kezdett fejlődni, amikor Lewis Fry Richardson matematikus 6 hétig kézzel számolt, hogy megjósolja az időjárás következő 6 óráját.
Az időjárás-előrejelzés a számítógép fejlődésétől függ. A meteorológusok számára ez hatalmas eredmény. Számunkra, a nagyközönség számára ez nem igazán számít.
Az időjárás-előrejelzés legalább az elmúlt 20 évben jelentős fejlődésen ment keresztül.
A ma elkészített 3 napos időjárás-előrejelzés jobb, mint a 20 évvel ezelőtti egynapos időjárás-előrejelzés.
Az időjárástudósok ma nem működhetnek számszerű előrejelzések nélkül, amelyek matematikai egyenleteket használnak az időjárás előrejelzésére.
Ennek a matematikai egyenletnek a kiszámításához egy kifinomult számítógépre van szükség, és rengeteg fizikai paraméter adatra van szükség a szárazföldön, a tengeren és a levegőn.
2 × 10⁴⁴ (200 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000) molekula van a légkörben, amelyek véletlenszerűen mozognak, és ezeknek a molekuláknak a mozgását próbáljuk kiszámolni, nagyon nehéz.
Adatok milliói, amelyeket össze kell gyűjteni és feldolgozni
A rövid távú előrejelzések a hőmérséklettől, a felhőktől, a csapadéktól, a széltől és a légnyomástól függenek. Hosszú távú előrejelzések: adjon hozzá szárazföldi és tengeri hőmérsékleteket, óceán áramlatait, légszennyezését és még sokan mások.
A holnap reggeli időjárás előrejelzése nagy erőfeszítéseket igényel. A BMKG naponta több millió megfigyelési adatot gyűjt a helyszínen található állomásokról, valamint az időjárási léggömbökről és műholdakról.
Olvassa el még: Miért tanul matematikát? Ne vásároljon Siomay-t logaritmus használatával, igaz?Egy meteorológiai állomás nem tud ennyi információt gyűjteni. Az időjárási állomások nagy hálózatát használják, amely idővel több helyen gyűjt adatokat.
Néhány állomás a szárazföldön található, amelyek legalább a szélsebesség és az irány mérésére szolgáló szélmérőből, a csapadék mérésére szolgáló víztározóból, a hőmérséklet és a páratartalom mérésére szolgáló hidrotermométerből állnak.
Több más állomás úszik az óceánban, megfigyelő berendezéseket helyeztek a bójákba. És még mindig vannak mozgó állomások, megfigyelő berendezések, amelyeket repülőgépekre és hajókra telepítettek. Plusz időjárási műholdak és rádiószonda-lufi, hogy adatokat szerezzenek a felső légkörből.
Ezen állomások összes fizikai paraméter-adata naponta több mint 1 millió adatot generál.
A laptop vagy a számítógép nem fogja tudni ezeket az adatokat tárolni, nemhogy feldolgozni. De a meteorológusoknak szuperszámítógépeik vannak, nagy teljesítményű motorok, amelyek másodpercenként több millió adat kiszámítására képesek.
Szuper számítógép az időjárás előrejelzéséhez
Az Egyesült Államokban vannak szuperszámítógépek, amelyeket az Országos Környezetvédelmi Jóslatok Központjai (NCEP) működtetnek. Szuper számítógépekkel dolgozva több mint 10 000 processzor működik, 2,6 petabájt adattal.
Ott a megfigyelt adatokat egy szuperszámítógépes agyba vezetik be, amely komplex matematikai modellezési egyenletek segítségével megjósolja, hogyan változnak az időjárási körülmények az idő múlásával. Ennek a szuperszámítógépes előrejelzésnek az eredményeit aztán televízión, internetes oldalakon, alkalmazásokon és másokon keresztül közvetítik vagy terjesztik a nyilvánosság számára.
Ne gondold, hogy ez a szuperszámítógép még ilyen fejlett technológiával sem hibázhat, ez a szuperszámítógép nem képes szembenézni az időjárás előrejelzésének nagy kihívásával.
Nagyszabású időjárási jelenségek, amelyek mindegyikét különféle változók befolyásolják. Vegyük például fontolóra, hogy a napsugárzás miként fogja felmelegíteni a föld felszínét, a légnyomás különbségei hogyan vezetik a szelet, és hogy a vízfázis, az olvadás és a párolgás változásai hogyan befolyásolják az energiaáramlást.
A meteorológusok ma már folyamatosan frissülő technológiát és technikákat alkalmaznak a káosz kezelésére, például az előrejelzés együttes használatával, amely több jóslaton alapul, és minden előrejelzés változó kiindulópontot használ.
Ha az együttes összes jóslata egyformának tűnik, akkor az előrejelzések szerint az időjárás általában normális lesz. Ha vannak jóslatok, amelyek feltűnően eltérően néznek ki, akkor az időjárás várhatóan változni fog.
Olvassa el még: Mi a tardigrade? Miért kerültél a Holdra?Sajnos a káosz továbbra is fennáll, a meteorológusok soha nem tudják teljes bizonyossággal megjósolni az időjárást. Legyen-e vihar, forgószél, szélsőséges eső, ez mindig egy kis figyelmeztetéssel hoz katasztrófát.
Káosz, rendezetlenség, mint az univerzum természete
Ebben a komplex számításban a változók bármelyikének apró változásai nagy hatással lehetnek a jövőbeni időjárásra. Edwan Lorenz, az MIT meteorológusa ezt pillangóhatásnak nevezi.
Egyszerűen így ábrázolva a pillangó szárnyának csapkodása egy ázsiai erdő közepén heves esőt okozhat New Yorkban.
Ő a káoszelmélet atyja, egy olyan tudományos elv, amely olyan szuper komplex rendszereket ír le, mint például az időjárási rendszerek, ahol a kezdeti feltételek apró változásai drasztikusan megváltoztathatják a végeredményt.
E káosz vagy szabálytalanság miatt van egy korlát, amikor az időjárás-előrejelzéseket pontosnak tekintik. Lorenz két hét alatt meghatározta ezt a határt.
Továbbá a légkör szimulálására használt numerikus egyenletek is káosznak vannak kitéve, apró hibákkal, amelyek megsokszorozhatók.
A nagy szélességi területeken zajló időjárást nagyban befolyásolja a különböző légtömegek találkozási mozgása, amelyet az alacsony nyomású rendszerek befolyásolnak. A légtömegek mozgását viszonylag könnyű megjósolni, mert fokozatosan mozog.
Eközben olyan trópusi területeken, mint a Világ, sok energiát kap a naptól, ami kaotikusabbá teszi a konvekciós tevékenységet, így nehezebb megjósolni.
A káosz a természetben azt jelenti, hogy amíg továbbra is feltételezzük a légkörben zajló folyamatokat, addig mindig fennáll a lehetősége annak, hogy a modellek hibákat kövessenek el.
Hogyan lehet megjósolni az időjárást a jövőben?
Nagy felbontású adatokra van szükség mind térben, mind időben. Több, millió meteorológiai megfigyelő állomásra van szüksége különböző helyeken.
Szerencsére a technika mai fejlődésével az időjárás-megfigyelő állomások kisebbek és mobilabbak lehetnek. Ez az időjárás-megfigyelő állomás valószínűleg mindenki házában lesz, vagy járműben, akár okostelefonon is.
Amint egyre több adat gyűlik össze, fejlettebb és gyorsabb szuperszámítógépekre van szükség.
Semmi sem hasznosabb, mint a saját időjárásra való felkészültségünk. A mondás szerint tartson esernyőt, mielőtt esik az eső.
Referencia
- Miért mindig lesz egy kicsit rossz az időjárás-előrejelzés?
- Miért nem tudja megjósolni a tudós az időjárást
