Czy machnięcie skrzydełkiem przez motyla w Brazylii może spowodować tornado w Teksasie? Ten tytuł wykładu Edwarda Lorenza wszedł do historii jako najbardziej chwytliwe hasło na temat kaprysów pogody. Na szczęście w rzeczywistości owady nie wywołują trąb powietrznych - powodowane przez nie drobne zaburzenia toną w morzu innych i są skutecznie tłumione przez atmosferę. Pytanie Lorenza dotyczyło możliwości prognozowania pogody.
Współczesne prognozy opierają się na obliczeniach prowadzonych za pomocą superkomputerów. Dla ustalonych punktów w przestrzeni i odstępów czasowych programy rozwiązują układy skomplikowanych równań. Wzory opisują ruchy powietrza, procesy termodynamiczne (ogrzewanie, chłodzenie, sprężanie, rozprężanie), to co dzieje się z promieniowaniem słonecznym i ziemskim, obieg wody w przyrodzie itd.
Obliczenia zaczyna się od podania komputerowi wyników obserwacji - temperatury, ciśnienia, wilgotności i innych. Na ich podstawie program oblicza prognozę. Niestety, równania opisujące atmosferę mają jedną poważną wadę - ich rozwiązania są bardzo czułe na ?warunki początkowe". Jak można obejrzeć tu. Układ odniesienia nie jest istotny, ale możemy sobie np. wyobrazić, że klikając w różne punkty na ekranie zadajemy różną prędkość wiatru. Jeśli wybierzemy dwa punkty położone blisko siebie, początkowo prędkości będą zmieniać się jednakowo, ale po jakimś czasie linie nieuchronnie "rozjadą się" i to często w przeciwne strony. To znaczy, że z powodu małej pomyłki we wprowadzonej przez nas wartości ("bo nam motylek skrzydłami machnął"), zamiast wiatru zachodniego może wyjść nam południowy itp.
Żeby obliczyć doskonałą prognozę, musielibyśmy wypełnić cały świat idealnymi urządzeniami pomiarowymi (jakich nie da się skonstruować) i mieć do dyspozycji superszybkie komputery o nieskończonej dokładności (każda rzeczywista maszyna licząca zaokrągla wyniki, powodując w efekcie niewielkie błędy). Nigdy nie uda nam się tego osiągnąć, jednak naukowcy nie składają broni i wciąż ulepszają modele pogody, metody zbierania danych oraz wprowadzania ich do obliczeń. Stopniowo wydłuża się czas, na jaki można postawić wiarygodną prognozę, wciąż jednak należy pamiętać, że prognoza trzydniowa jest dobra, pięciodniowa raczej się sprawdzi a dziesięciodniową lepiej traktować jako orientacyjną.
Aleksandra Kardaś
Autorka jest fizykiem atmosfery, prowadzi kurs "Meteorologia przez Internet" (w projekcie COME UW), lubi oglądać zjawiska meteo z Ziemi i... z kosmosu (od czego mamy satelity?).
Zobacz także:
