Mens forskere som Einstein, Newton, Maxwell og andre kunne skape teoretisk fysikk som var i stand til å forutsi virkelige hendelser med presisjon og nøyaktighet, mens meteorologiske forskere (vær- og atmosfæriske eksperter) møtte en annen virkelighet.
Spådommene fra meteorologene om været strider ofte mot virkelige hendelser.
Mennesker har vært i stand til å forutsi posisjonene til planeter, måner, kometer nøyaktig i hundrevis av år fremover, men fremdeles ikke i stand til å forutsi hvordan været vil være en dag i fremtiden med nøyaktighet? Regner det? Hva er temperaturen?
Værvitenskapen har utviklet seg raskt
Værvitenskap eller meteorologi begynte å utvikle seg for hundre år siden, da matematikeren Lewis Fry Richardson regnet for hånd i 6 uker for å forutsi de neste 6 timene med vær.
Værforutsigelsen avhenger av datamaskinens fremgang. For meteorologer er det en enorm prestasjon. For oss, allmennheten, spiller det ingen rolle.
Værvarsling har opplevd en betydelig utvikling i minst de siste 20 årene.
Den 3-dagers værprognosen som er gjort i dag er bedre enn den en-dagers værprognosen de gjorde for 20 år siden.
Værforskere i dag kan ikke jobbe uten numeriske spådommer, som bruker matematiske ligninger for å forutsi været.
Beregning av denne matematiske ligningen krever en sofistikert datamaskin og mange fysiske parameterdata tilgjengelig på land, sjø og luft.
Det er 2 × 10⁴⁴ (200.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000) molekyler i atmosfæren som beveger seg tilfeldig, og vi prøver å beregne bevegelsene til alle disse molekylene, veldig harde.
Millioner av data som må samles inn og behandles
Kortsiktige spådommer avhenger av temperatur, skyer, nedbør, vind og lufttrykk. Langsiktige spådommer, tilfører land- og sjøtemperaturer, havstrømmer, luftforurensning og mange andre.
Forutsi morgendagens morgenvær krever mye innsats. BMKG samler inn millioner av observasjonsdata hver dag hentet fra stasjoner på stedet, samt fra værballonger og satellitter.
Les også: Hvorfor studere matematikk? Ikke kjøp Siomay med logaritmer, ikke sant?En værstasjon kan ikke samle så mye informasjon. Det brukes et stort nettverk av værstasjoner som samler inn data på flere steder over tid.
Noen stasjoner ligger på land som i det minste består av et vindmåler for måling av vindhastighet og retning, et vannreservoar for å måle nedbør, et hydrotermometer for måling av temperatur og fuktighet.
Flere andre stasjoner flyter i havet, observasjonsutstyr installert i bøyen. Og det er fremdeles flyttestasjoner, observasjonsutstyr installert på fly og skip. Pluss værsatellitter og radiosonde ballonger for å få data fra den øvre atmosfæren.
Alle fysiske parameterdata fra alle disse stasjonene genererer mer enn 1 million data hver dag.
Din bærbare datamaskin eller datamaskin vil ikke kunne lagre disse dataene, enn si å behandle dem. Men meteorologer har super-datamaskiner, kraftige motorer som er i stand til å beregne millioner av data per sekund.
Super-datamaskin for å forutsi været
I USA er det super-datamaskiner som drives av National Centers for Environmental Prediction (NCEP). Arbeider med super-datamaskiner, det er mer enn 10 000 prosessorer, som jobber med 2,6 petabyte data.
Der blir de observerte dataene matet inn i en superdatamaskinhjerne, som bruker komplekse matematiske modelleringsligninger for å forutsi hvordan værforholdene endres over tid. Resultatene av denne super-datamaskinsprediksjonen blir deretter kringkastet eller spredt til publikum via TV, nettsider, applikasjoner og andre.
Ikke tro at denne superdatamaskinen umulig kan gjøre feil, selv med så avansert teknologi, er denne superdatamaskinen ikke helt i stand til å møte den store utfordringen med å forutsi været.
Storskala værfenomener, som hver er påvirket av en rekke forskjellige variabler. Tenk for eksempel på hvordan solstråling vil varme opp jordoverflaten, hvordan forskjeller i lufttrykk vil drive vindene, og hvordan endringer i vannfase, smelting og fordampning vil påvirke energistrømmen.
Meteorologer bruker nå teknologi og teknikker som kontinuerlig oppdateres for å takle kaos, for eksempel spådommer ved hjelp av et ensemble, som er basert på flere spådommer, hver spådom bruker et varierende utgangspunkt.
Hvis alle spådommer i ensemblet ser like ut, blir det spådd at været vil være normalt. Hvis det er spådommer som ser påfallende annerledes ut, antas været å endre seg.
Les også: Hva er tardigrade? Hvorfor kom du til månen?Dessverre er kaoset fortsatt der, meteorologer kan aldri forutsi været med absolutt sikkerhet. Enten det kommer stormer, virvelvind, ekstrem regn, vil det alltid føre til katastrofe med en liten advarsel.
Kaos, uorden som universets natur
Små endringer i noen av variablene i denne komplekse beregningen kan ha stor innvirkning på fremtidig vær. Edwan Lorenz, en meteorolog fra MIT, kaller dette sommerfugleffekten.
Enkelt avbildet slik kan det å klaffe en sommerfugls vinger midt i en asiatisk skog føre til kraftig regn i New York City.
Han er kjent som far til kaoteteori, et vitenskapelig prinsipp som beskriver superkomplekse systemer, for eksempel værsystemer, hvor små endringer i de innledende forholdene kan endre sluttresultatet drastisk.
På grunn av dette kaoset eller uregelmessigheten, er det en grense for når værforutsigelser anses som nøyaktige. Lorenz satte denne grensen på to uker.
Videre er de numeriske ligningene som brukes til å simulere atmosfæren også utsatt for kaos, med små feil som kan multipliseres.
Vær i områder med høy breddegrad påvirkes mye av møtebevegelsen til forskjellige luftmasser som påvirkes av lavtrykkssystemer. Bevegelsen av luftmasser er relativt lett å forutsi fordi den beveger seg gradvis.
I mellomtiden, i tropiske områder som i verden, mottar mye energi fra solen som gjør konveksjonsaktivitet mer kaotisk slik at det er vanskeligere å forutsi.
Kaos i naturen betyr at så lenge vi fortsetter å gjøre antagelser om prosesser i atmosfæren, vil det alltid være potensial for modeller å gjøre feil.
Hvordan kan været forutsies i fremtiden?
Data med høy oppløsning både romlig og i tid kreves. Det trenger flere, millioner av værobservasjonsstasjoner på forskjellige steder.
Heldigvis med dagens fremskritt innen teknologi, kan værobservasjonsstasjoner være mindre og mer mobile. Denne værobservasjonsstasjonen vil trolig være i alles hus, eller i et kjøretøy til og med på en smarttelefon.
Etter hvert som mer og mer data samles inn, trengs mer avanserte og raskere superdatamaskiner.
Ingenting er mer nyttig enn vår egen beredskap for været. Som sagt, hold en paraply før det regner.
Henvisning
- Hvorfor værmeldingen alltid vil være litt feil
- Hvorfor kan ikke forsker forutsi vær
