Mentre scienziati come Einstein, Newton, Maxwell e altri sono stati in grado di creare una fisica teorica in grado di prevedere eventi reali con precisione e accuratezza, mentre gli scienziati meteorologici (esperti meteorologici e atmosferici) hanno affrontato una realtà diversa.
Le previsioni dei meteorologi sul tempo spesso contraddicono eventi reali.
Gli esseri umani sono stati in grado di prevedere con precisione la posizione di pianeti, lune, comete per centinaia di anni nel futuro, ma ancora incapaci di prevedere con precisione come sarà il tempo un giorno nel futuro? Sta piovendo? Qual'è la temperatura?
La scienza meteorologica si è sviluppata rapidamente
La meteorologia o la meteorologia hanno iniziato a svilupparsi un secolo fa, quando il matematico Lewis Fry Richardson ha contato a mano per 6 settimane per prevedere le successive 6 ore di tempo.
La previsione del tempo dipende dall'andamento del computer. Per i meteorologi è un risultato enorme. Per noi, il grande pubblico, non ha molta importanza.
Le previsioni meteorologiche hanno registrato sviluppi significativi almeno negli ultimi 20 anni.
La previsione del tempo di 3 giorni fatta oggi è migliore della previsione del tempo di un giorno che hanno fatto 20 anni fa.
Gli scienziati del tempo oggi non possono lavorare senza la previsione numerica, che utilizza equazioni matematiche per prevedere il tempo.
Il calcolo di questa equazione matematica richiede un computer sofisticato e molti dati sui parametri fisici disponibili su terra, mare e aria.
Ci sono 2 × 10⁴⁴ (200.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000) molecole nell'atmosfera che si muovono in modo casuale, e stiamo cercando di calcolare i movimenti di tutte quelle molecole, davvero difficile.
Milioni di dati che devono essere raccolti ed elaborati
Le previsioni a breve termine dipendono dalla temperatura, dalle nuvole, dalle precipitazioni, dal vento e dalla pressione atmosferica. Previsioni a lungo termine, aggiungi le temperature della terra e del mare, le correnti oceaniche, l'inquinamento atmosferico e molti altri.
Prevedere il tempo di domani mattina richiede un grande sforzo. Il BMKG raccoglie ogni giorno milioni di dati di osservazione presi da stazioni in loco, nonché da palloni meteorologici e satelliti.
Leggi anche: Perché studiare matematica? Non comprare Siomay usando i logaritmi, giusto?Una stazione meteorologica non può raccogliere così tante informazioni. Utilizza una vasta rete di stazioni meteorologiche che raccoglie dati in più posizioni nel tempo.
Alcune stazioni si trovano a terra e sono costituite almeno da un anemometro per misurare la velocità e la direzione del vento, un serbatoio d'acqua per la misurazione delle precipitazioni, un idrotermometro per la misurazione della temperatura e dell'umidità.
Diverse altre stazioni galleggiano nell'oceano, le apparecchiature di osservazione installate nella boa. E ci sono ancora stazioni in movimento, apparecchiature di osservazione installate su aerei e navi. Inoltre, satelliti meteorologici e palloni radiosonde per ottenere dati dall'atmosfera superiore.
Tutti i dati dei parametri fisici da tutte queste stazioni generano più di 1 milione di dati ogni giorno.
Il tuo laptop o computer non sarà in grado di memorizzare questi dati, per non parlare di elaborarli. Ma i meteorologi hanno supercomputer, potenti motori in grado di calcolare milioni di dati al secondo.
Super computer per la previsione del tempo
Negli Stati Uniti ci sono supercomputer gestiti dai National Centers for Environmental Prediction (NCEP). Lavorando con supercomputer, ci sono più di 10.000 processori, che lavorano con 2,6 petabyte di dati.
Lì, i dati osservati vengono inseriti in un cervello di supercomputer, che utilizza complesse equazioni di modellazione matematica per prevedere come cambiano le condizioni meteorologiche nel tempo. I risultati di questa previsione supercomputer vengono quindi trasmessi o diffusi al pubblico tramite televisione, pagine Internet, applicazioni e altri.
Non pensare che questo supercomputer non possa commettere errori, anche con una tecnologia così avanzata, questo supercomputer non è del tutto in grado di affrontare la grande sfida di prevedere il tempo.
Fenomeni meteorologici su larga scala, ciascuno dei quali è influenzato da una varietà di variabili diverse. Ad esempio, considera come la radiazione solare riscalderà la superficie terrestre, come le differenze di pressione dell'aria guideranno i venti e come i cambiamenti nella fase dell'acqua, lo scioglimento e l'evaporazione influenzeranno il flusso di energia.
I meteorologi ora utilizzano tecnologie e tecniche che vengono continuamente aggiornate per affrontare il caos, come la previsione utilizzando un insieme, che si basa su diverse previsioni, ciascuna delle quali utilizza un punto di partenza variabile.
Se tutte le previsioni nell'insieme sembrano uguali, si prevede che il tempo tenderà ad essere normale. Se ci sono previsioni che sembrano sorprendentemente diverse, si prevede che il tempo tenderà a cambiare.
Leggi anche: Cos'è il tardigrado? Perché sei arrivato sulla Luna?Purtroppo il caos è ancora lì, i meteorologi non possono mai prevedere il tempo con assoluta certezza. Se ci sarà una tempesta, un tornado o una pioggia estrema, porterà sempre un disastro con un piccolo avvertimento.
Caos, disordine come natura dell'universo
Piccole modifiche a una delle variabili in questo calcolo complesso possono avere un grande impatto sul tempo futuro. Edwan Lorenz, un meteorologo del MIT, chiama questo effetto farfalla.
Semplicemente rappresentato in questo modo, il battito d'ali di una farfalla nel mezzo di una foresta asiatica può causare forti piogge a New York City.
È conosciuto come il padre della teoria del caos, un principio scientifico che descrive sistemi super complessi, come i sistemi meteorologici, dove piccoli cambiamenti nelle condizioni iniziali possono cambiare drasticamente il risultato finale.
A causa di questo caos o irregolarità, c'è un limite a quando le previsioni del tempo sono considerate accurate. Lorenz ha fissato questo limite in due settimane.
Inoltre, anche le equazioni numeriche utilizzate per simulare l'atmosfera sono soggette al caos, con piccoli errori che possono essere moltiplicati.
Il tempo nelle aree ad alta latitudine è molto influenzato dal moto di incontro di diverse masse d'aria che sono influenzate da sistemi a bassa pressione. Il movimento delle masse d'aria è relativamente facile da prevedere perché si muove gradualmente.
Nel frattempo, nelle aree tropicali come il Mondo, riceve molta energia dal sole, il che rende l'attività di convezione più caotica, quindi è più difficile da prevedere.
Il caos in natura significa che finché continueremo a fare ipotesi sui processi nell'atmosfera, ci sarà sempre la possibilità che i modelli commettano errori.
Come si può prevedere il tempo in futuro?
Sono necessari dati ad alta risoluzione sia spazialmente che nel tempo. Hai bisogno di più, milioni di stazioni di osservazione meteorologica in varie località.
Fortunatamente con i progressi tecnologici odierni, le stazioni meteorologiche possono essere più piccole e più mobili. Questa stazione di osservazione meteorologica sarà probabilmente a casa di tutti, o in un veicolo anche su uno smartphone.
Man mano che vengono raccolti sempre più dati, sono necessari supercomputer più avanzati e veloci.
Niente è più utile della nostra preparazione per il tempo. Come dice il proverbio, tieni un ombrello prima che piova.
Riferimento
- Perché le previsioni del tempo saranno sempre un po 'sbagliate
- Perché lo scienziato non può prevedere il tempo