Naukowcy: pogodę można przewidzieć maksymalnie na 129 dni

Choć metody przewidywania pogody są coraz doskonalsze, nadal obarczone są niemałym błędem. Dokładne prognozy obejmują tak naprawdę zaledwie kilka dni. Autorzy nowej pracy opublikowanej w magazynie „Advances in Atmospheric Sciences” postanowili jednak określić teoretyczny, maksymalny okres, na jaki na Ziemi można wykonać prognozę pogody.

Jak zwracają uwagę, wcześniejsze próby określenia granicy przewidywalności koncentrowały się głównie na analizie tego, jak niewielkie błędy prognoz, narastają wraz z czasem. Jednak zdaniem naukowców jest to obecnie zadanie niewykonalne.

„Jak możemy twierdzić, że jesteśmy w stanie tworzyć trafne prognozy pogody z bardzo dużym wyprzedzeniem, skoro nie potrafimy tego faktycznie wykazać? Niestety nie mamy żadnych danych obserwacyjnych, podstaw teoretycznych ani doświadczeń z modelowania, które pokazywałyby, jak mogą zachowywać się błędy mniejsze niż te występujące w dzisiejszych prognozach” - mówi dr Wei Zhan z University of Miami and the NOAA Cooperative Institute for Marine and Atmospheric Studies (CIMAS).

„Postanowiliśmy sprawdzić, czy na ten odwieczny problem można spojrzeć z zupełnie innej perspektywy. Nasze pytanie brzmiało »Czy istnieje radykalnie odmienne, nowe podejście do odwiecznych pytań dotyczących przewidywalności?«” - tłumaczy dr Zoltan Toth z NOAA.

Badacze założyli, że dostępne są idealne warunki, w których dokładnie znany byłby początkowy stan atmosfery, rządzące nią procesy oraz wszystkie przyszłe warunki brzegowe w skali makro. W tych warunkach określili następujący problem: jaka byłaby ostateczna granica przewidywania pogody, o ile w ogóle taka istnieje?

Aby go rozwiązać, zajęli się podstawami, czyli procesami energetycznymi, które zachodzą w atmosferze. Według ekspertów, gdyby początkowy stan atmosfery faktycznie był dokładnie znany, wiedza ta zostałaby zachowana przez równie dokładnie znaną dynamikę atmosfery, co z kolei pozwalałoby w nieskończoność tworzyć doskonałe prognozy. Dodają, że jedynym wyjątkiem jest niepewność na poziomie kwantowym, wprowadzana do atmosfery przez fazę fotonów w nieustannie docierającym promieniowaniu słonecznym, którą badacze uznali za nieznaną.

Analizując obieg energii w atmosferze naukowcy wyszli z założenia, że to promieniowanie słoneczne ostatecznie napędza wszystkie zachodzące w niej ruchy, a jego energia prędzej czy później dociera do każdej cząsteczki. I uznali, że zanim energia słoneczna dotrze do wszystkich części atmosfery, niepewność związana z nieznaną fazą napływających fotonów musi zatrzeć wszelką „pamięć” o stanie początkowym, która w przeciwnym razie zostałaby zachowana na zawsze.

Innymi słowy, po upływie pewnego czasu, nazwanego przez badaczy „punktem wymiany energii”, przewidywanie staje się niemożliwe.

Po uwzględnieniu całkowitej energii atmosfery, docierającego do planety promieniowania słonecznego oraz niepewności związanej z ich pomiarami, autorzy ustalili, że prawdopodobna granica wewnętrznej (niezależnej od czynników zewnętrznych) przewidywalności pogody wynosi 129 (plus minus 7 dni). To oznacza ogromne pole do poprawy względem dzisiejszych prognoz - zwracają uwagę eksperci.

W idealnych (a więc nierealnych!) warunkach prognoza o jakości dzisiejszej prognozy 5-dniowej mogłaby nawet sięgać nawet do ok. 62 dni.

Badacze chcą teraz zweryfikować swoje wyniki, podchodząc do problemu od jeszcze innej strony. Uważają, że jeśli ich wnioski zostaną potwierdzone, wówczas nie tylko wyznaczą teoretyczną granicę przewidywalności pogody, ale także wskażą, jak daleko w przyszłości może realnie rozwinąć się prognozowanie.

Marek Matacz (PAP)

mat/ zan/