Mientras que científicos como Einstein, Newton, Maxwell y otros pudieron crear física teórica que fue capaz de predecir eventos reales con precisión y exactitud, mientras que los científicos meteorológicos (expertos meteorológicos y atmosféricos) enfrentaron una realidad diferente.
Las predicciones de los meteorólogos sobre el tiempo a menudo contradicen hechos reales.
Los humanos han podido predecir con precisión las posiciones de los planetas, lunas y cometas durante cientos de años en el futuro, pero ¿aún no pueden predecir con precisión cómo será el clima algún día en el futuro? ¿Esta lloviendo? ¿Cual es la temperatura?
La ciencia del tiempo se ha desarrollado rápidamente
La ciencia del tiempo o la meteorología comenzaron a desarrollarse hace un siglo, cuando el matemático Lewis Fry Richardson contó a mano durante 6 semanas para predecir el tiempo durante las próximas 6 horas.
La predicción del tiempo depende del progreso de la computadora. Para los meteorólogos es un gran logro. Para nosotros, el público en general, realmente no importa.
La predicción meteorológica ha experimentado avances significativos durante al menos los últimos 20 años.
La predicción meteorológica de 3 días realizada hoy es mejor que la predicción meteorológica de un día que hicieron hace 20 años.
Los científicos del tiempo hoy en día no pueden trabajar sin la predicción numérica, que utiliza ecuaciones matemáticas para predecir el tiempo.
El cálculo de esta ecuación matemática requiere una computadora sofisticada y una gran cantidad de datos de parámetros físicos disponibles en tierra, mar y aire.
Hay 2 × 10⁴⁴ (200,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000) moléculas en la atmósfera que se mueven al azar, y estamos tratando de calcular los movimientos de todas esas moléculas, realmente difícil.
Millones de datos que deben recopilarse y procesarse
Las predicciones a corto plazo dependen de la temperatura, las nubes, las precipitaciones, el viento y la presión del aire. Las predicciones a largo plazo, agregan temperaturas terrestres y marinas, corrientes oceánicas, contaminación del aire y muchas otras.
Predecir el clima de la mañana de mañana requiere un gran esfuerzo. El BMKG recopila millones de datos de observación todos los días tomados de estaciones en el sitio, así como de globos meteorológicos y satélites.
Lea también: ¿Por qué estudiar matemáticas? No compre Siomay usando logaritmos, ¿verdad?Una estación meteorológica no puede recopilar tanta información. Utiliza una gran red de estaciones meteorológicas que recopilan datos en múltiples ubicaciones a lo largo del tiempo.
Algunas estaciones están ubicadas en tierra y consisten al menos en un anemómetro para medir la velocidad y dirección del viento, un depósito de agua para medir la lluvia, un hidrotermómetro para medir la temperatura y la humedad.
Varias otras estaciones flotan en el océano, con equipos de observación instalados en la boya. Y todavía hay estaciones móviles, equipos de observación instalados en aviones y barcos. Además de satélites meteorológicos y globos de radiosonda para obtener datos de la atmósfera superior.
Todos los datos de parámetros físicos de todas estas estaciones generan más de 1 millón de datos cada día.
Su computadora portátil o computadora no podrá almacenar estos datos, y mucho menos procesarlos. Pero los meteorólogos tienen supercomputadoras, potentes motores capaces de calcular millones de datos por segundo.
Supercomputadora para predecir el clima
En los Estados Unidos, hay supercomputadoras operadas por los Centros Nacionales de Predicción Ambiental (NCEP). Trabajando con supercomputadoras, hay más de 10 000 procesadores que trabajan con 2,6 petabytes de datos.
Allí, los datos observados se introducen en el cerebro de la supercomputadora, que utiliza complejas ecuaciones de modelos matemáticos para predecir cómo cambian las condiciones climáticas con el tiempo. Los resultados de esta predicción de supercomputadora se transmiten o difunden al público a través de televisión, páginas de Internet, aplicaciones y otros.
No crea que esta supercomputadora no puede cometer errores, incluso con una tecnología tan avanzada, esta supercomputadora no es del todo capaz de afrontar el gran reto de predecir el tiempo.
Fenómenos meteorológicos a gran escala, cada uno de los cuales está influenciado por una variedad de variables diferentes. Por ejemplo, considere cómo la radiación solar calentará la superficie de la tierra, cómo las diferencias en la presión del aire impulsarán los vientos y cómo los cambios en la fase del agua, fusión y evaporación afectarán el flujo de energía.
Los meteorólogos ahora usan tecnología y técnicas que se actualizan continuamente para lidiar con el caos, como la predicción usando un conjunto, que se basa en varias predicciones, cada predicción usando un punto de partida variable.
Si todas las predicciones en el conjunto parecen iguales, entonces se predice que el clima tenderá a ser normal. Si hay predicciones que parecen sorprendentemente diferentes, se prevé que el clima tenderá a cambiar.
Lea también: ¿Qué es tardígrado? ¿Por qué llegaste a la Luna?Desafortunadamente, el caos sigue ahí, los meteorólogos nunca pueden predecir el clima con absoluta certeza. Ya sea que haya una tormenta, un tornado o una lluvia extrema, siempre traerá un desastre con una pequeña advertencia.
Caos, desorden como la naturaleza del universo
Pequeños cambios en una de las variables de este complejo cálculo pueden tener un gran impacto en el clima futuro. Edwan Lorenz, un meteorólogo del MIT, llama a esto el efecto mariposa.
Simplemente representado así, el batir de las alas de una mariposa en medio de un bosque asiático puede causar fuertes lluvias en la ciudad de Nueva York.
Se le conoce como el padre de la teoría del caos, un principio científico que describe sistemas supercomplejos, como los sistemas meteorológicos, donde pequeños cambios en las condiciones iniciales pueden cambiar drásticamente el resultado final.
Debido a este caos o irregularidad, existe un límite en el momento en que el pronóstico del tiempo se considera preciso. Lorenz estableció este límite en dos semanas.
Además, las ecuaciones numéricas utilizadas para simular la atmósfera también están sujetas al caos, con pequeños errores que pueden multiplicarse.
El clima en áreas de alta latitud está muy influenciado por el movimiento de encuentro de diferentes masas de aire que están influenciadas por sistemas de baja presión. El movimiento de las masas de aire es relativamente fácil de predecir porque se mueve gradualmente.
Mientras tanto, en áreas tropicales como el Mundo, reciben mucha energía del sol lo que hace que la actividad de convección sea más caótica por lo que es más difícil de predecir.
El caos en la naturaleza significa que mientras sigamos haciendo suposiciones sobre los procesos en la atmósfera, siempre existirá la posibilidad de que los modelos cometan errores.
¿Cómo se puede predecir el tiempo en el futuro?
Se requieren datos de alta resolución tanto espacialmente como en el tiempo. Necesita más, millones de estaciones de observación meteorológica en varios lugares.
Afortunadamente, con los avances tecnológicos actuales, las estaciones meteorológicas pueden ser más pequeñas y móviles. Esta estación de observación meteorológica probablemente estará en la casa de todos, o en un vehículo, incluso en un teléfono inteligente.
A medida que se recopilan más y más datos, se necesitan supercomputadoras más avanzadas y rápidas.
Nada es más útil que nuestra propia preparación para el clima. Como dice el refrán, mantén un paraguas antes de que llueva.
Referencia
- Por qué el pronóstico del tiempo siempre será un poco incorrecto
- ¿Por qué los científicos no pueden predecir el clima?