Com sorgeix el temps i amb quina precisió el pots predir?

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Els meteoròlegs prometen un dia assolellat, i fora de la finestra - una tempesta de neu. Les imprecisions en les previsions estan associades tant a les condicions ambientals que canvien ràpidament com a les transformacions climàtiques globals. No obstant això, els meteoròlegs moderns han fet un gran avenç en la predicció, avui s'utilitzen algorismes matemàtics per a això, s'estan creant nous mètodes i eines per estudiar les condicions meteorològiques actuals.

Com s'estudien els fenòmens naturals avui dia i si és possible fer previsions perfectament precises en el futur estava disponible a la revista americana de divulgació científica Discover. T&P va adaptar l'article i el va traduir.

Com sorgeix el temps

La capa atmosfèrica de la Terra es compon principalment de nitrogen, oxigen i vapor d'aigua. Aquest aire es comporta com un líquid i, circulant d'un lloc a un altre, modifica la temperatura, la humitat i altres característiques. El temps és un subproducte de l'atmosfera, que transporta la calor d'un lloc a un altre.

L'aire més fresc és dens i no pot contenir molta humitat; l'aire més càlid és menys dens i pot contenir més aigua. Quan xoquen zones d'aire de diferent temperatura i densitat, la pluja es produeix a mesura que es forma aigua a partir de l'aire calent refredat. Es poden produir altres precipitacions. A mesura que l'aire càlid i humit puja cap amunt, es refreda i l'aigua es condensa sobre partícules suspeses a l'aire. Les gotes que creixen es fan més pesades i posteriorment cauen a la Terra.

Un huracà es forma quan l'aigua del mar s'escalfa per sobre de 27 ℃ i s'evapora ràpidament, i l'aire de l'oceà s'escalfa i puja. Al seu lloc, arriben corrents d'aire fred, que també s'escalfen i pugen. Aquests moviments creen forts vents, es forma un huracà.

Com s'estudiaven abans els fenòmens naturals

Les observacions científiques del temps van començar al Renaixement, quan es van inventar els baròmetres i els termòmetres. Els antics estudiosos europeus com Galileu van utilitzar aquestes eines per explicar els fenòmens meteorològics.

Però les primeres prediccions eren limitades i es basaven només en la suposició que el passat determinaria el comportament futur.

"Si avui hi ha una tempesta a Kansas i l'endemà a Missouri, es pot dir que arribarà a Illinois l'endemà", explica Bob Henson, meteoròleg i autor de Weather Underground.

Aquest mètode funciona en condicions constants: quan la tempesta es mou gradualment o quan el clima local no canvia gaire d'un dia a un altre (per exemple, al sud de Califòrnia).

Tanmateix, aquest mètode senzill no té en compte les condicions canviants: per exemple, les tempestes es formen ràpidament a causa de la convecció (moviment dels volums d'aire d'una altitud a una altra, a causa de la força d'Arquimedes. - Ed.). Afortunadament, hi ha noves maneres de predir el temps al món actual. Les previsions no les fan la gent mirant els mapes i els alts i baixos d'ahir, les fan les màquines.

Previsions meteorològiques actualitzades

Els meteoròlegs utilitzen la previsió numèrica del temps introduint dades sobre les condicions meteorològiques actuals. Després es processen en un model informàtic. Com més informació rellevant i precisa s'introdueixi, més precisa serà la previsió. Per obtenir aquestes dades s'utilitzen instruments com ara un globus meteorològic, avions, satèl·lits i boies oceàniques.

Els patrons meteorològics divideixen una regió, un estat o fins i tot tot el globus en cel·les. La seva mida afecta la precisió de la previsió. Els rectangles grans són més difícils de veure què passa a les zones petites, però proporcionen una imatge general de les tendències meteorològiques al llarg del temps. Aquesta previsió general és necessària, per exemple, per determinar el moviment d'una tempesta.

Les cèl·lules petites amb una resolució més alta permeten fer prediccions durant un període de temps més curt (d'un a dos dies) i només cobreixen una àrea específica. Alguns models poden centrar-se en dades específiques com ara la velocitat del vent, la temperatura i la humitat. Per tant, dos models informàtics poden donar resultats lleugerament diferents fins i tot amb les mateixes observacions inicials.

Són possibles les prediccions perfectes?

"Els models informàtics són suficients per a les previsions meteorològiques del dia a dia, de manera que els meteoròlegs no afegiran gaire aquí", diu Schumacher, professor adjunt de ciències de l'atmosfera a la Universitat Estatal de Colorado. - Però això no vol dir que no es necessiti gens de gent. El pronosticador pot reconèixer inexactituds en les dades reproduïdes pel sistema informàtic".

La precipitació és molt més difícil de predir que la temperatura, diu Matt Kölsch, hidrometeoròleg de la Corporació de Recerca Atmosfèrica de la Universitat de Boulder.

“La temperatura és un camp continu, està a tot arreu. Les precipitacions són un camp intermitent, en alguns llocs pot ploure o nevar, però en altres no ho serà en absolut.

Les característiques paisatgístiques de la zona, com ara els turons, les costes, afecten les precipitacions i els models informàtics no sempre ho tenen en compte. Kölsch diu que es necessita un meteoròleg per fer pronòstics de 24 a 36 hores. Predir situacions d'alt impacte com huracans, tornados i inundacions és més difícil i requereix recursos humans i sistemes informàtics.

Des de la dècada de 1950, els ordinadors ràpids s'han convertit en prediccions cada cop més precises. La previsió de cinc dies d'avui és precisa al voltant del 90% del temps, segons la National Oceanic and Atmospheric Administration.

La previsió a 7 dies resulta correcta el 80% del temps, i la previsió a 10 dies el 50%

Avui dia, una previsió d'huracans a cinc dies és més fiable que una previsió de quatre dies a principis dels anys 2000 i una previsió de tres dies a la dècada de 1990. I un document de Nature de 2015 va trobar que les previsions de tres a deu dies van millorar aproximadament un dia en una dècada, la qual cosa significa que la previsió actual de sis dies és tan precisa com la de cinc dies de fa 10 anys.

Malauradament, les grans transformacions climàtiques compliquen el procés de previsió. Hi ha una broma que una papallona que aleteja a Hong Kong pot canviar el temps a Nova York. Aquesta idea va ser plantejada l'any 1972 pel matemàtic i meteoròleg Edward Lorenz. L'"efecte papallona" és que els petits canvis poden tenir un gran impacte en el desenvolupament de tot el sistema.

A la pràctica, això significa que un model d'ordinador, executat més d'una vegada, fins i tot amb les més petites diferències en les condicions actuals, pot donar prediccions diferents. Per això, el límit potencial de previsió és d'uns 14 dies, diu Bob Henson.

"Lorenz va dir bàsicament que és impossible predir els patrons meteorològics durant més de dues setmanes, perquè aquestes petites ales de papallona i moltes altres petites coses provocaran grans canvis", diu Henson.

El meteoròleg Judt confia que la humanitat mai pot predir una tempesta amb més d'un parell d'hores d'antelació, per molt bones que siguin les observacions.

"Per als huracans i les tempestes que són molt més forts (i, per tant, més fàcils de detectar per endavant), el període pot ser de dues a tres setmanes", diu.

Quan fan una previsió, els meteoròlegs tenen en compte les incerteses utilitzant un model matemàtic diverses vegades. Al mateix temps, donarà un resultat lleugerament diferent, però la majoria seran similars. Les més freqüents seran el resultat final.