EU társadalom és jog
A kép csak illusztráció (Forrás: Pixabay)
A tudomány egyik legfontosabb célja és egyben próbája az előrejelzés képessége. A meteorológusokat a numerikus időjárás-előrejelzés 1950-es évek végi megjelenése óta foglalkoztatja, hogy létezik-e olyan alapvető időbeli határ, amelyen túl már tökéletes adatok birtokában sem lehet pontosan megjósolni az időjárást. Egy új kutatás szerint ez az elméleti maximum körülbelül 129 nap lehet.
Az Advances in Atmospheric Sciences című tudományos folyóiratban megjelent tanulmány merész választ ad a meteorológia egyik legrégebbi kérdésére. A kutatók számításai szerint még ideális körülmények között is létezik egy megkerülhetetlen előrejelzési korlát, amelyet 129 ± 7 napra becsülnek, írja a phys.org.
hirdetés
Az apró előrejelzési hibák idővel óriásira növekednek
Az időjárás kiszámíthatósági határának meghatározására irányuló korábbi kutatások többnyire azt vizsgálták, hogyan növekednek az idő múlásával a mai előrejelzésekben jelen lévő parányi hibák. Ennek a megközelítésnek azonban alapvető vakfoltjai vannak.
A tanulmány vezető szerzője, Dr. Wei Zhang, a Miami Egyetem, valamint a NOAA Cooperative Institute for Marine and Atmospheric Studies, vagyis a CIMAS klímakutatója szerint nehéz azt állítani, hogy képesek lehetünk megbízható, rendkívül hosszú távú előrejelzések készítésére, ha ezt ténylegesen nem tudjuk bemutatni.
„Hogyan mondhatnánk, hogy képesek vagyunk megbízható, nagyon hosszú távú előrejelzésekre anélkül, hogy ezt valóban bizonyítani tudnánk?” – tette fel a kérdést Zhang.
A kutató szerint jelenleg sem megfigyelési, sem elméleti, sem modellezési tapasztalat nem áll rendelkezésre arról, miként viselkednének a mai előrejelzésekben előfordulóknál kisebb hibák. E tudás hiányában nem meglepő, hogy eddig nem született egyértelmű válasz az időjárás-előrejelzés végső korlátjáról.
A kutatócsoport, amelynek tagja volt a NOAA-tól nemrég nyugdíjba vonult Dr. Zoltan Toth is, ezért teljesen új szemszögből közelítette meg a problémát.
„Azt kérdeztük, létezik-e egy gyökeresen eltérő, új nézőpont, amelyből megközelíthetők a kiszámíthatóság régóta fennálló kérdései” – idézte fel Toth.
A kutatók először rendkívül pontosan meghatározták a vizsgálandó kérdést. Azt feltételezték, hogy tökéletesen ismerjük a légkör kezdeti állapotát, az azt irányító fizikai folyamatokat, valamint minden jövőbeli, nagyléptékű külső feltételt. Ezután azt vizsgálták, hogy még ilyen ideális körülmények között is létezne-e végső határa az időjárás előrejelzésének.
A tudósok nem az előrejelzési hibák növekedéséből indultak ki, hanem visszatértek a légkör energetikai alapjaihoz. Érvelésük szerint, ha a kiindulási állapotot teljes pontossággal ismernénk, ezt az információt a légkör szintén tökéletesen ismert dinamikája megőrizné. Elméletileg így korlátlan ideig tökéletes előrejelzéseket készíthetnénk a légkör valós állapotáról.
Egyetlen kivétel azonban még ebben a tökéletes rendszerben is fennmaradna: a folyamatosan érkező napsugárzás fotonjainak fázisához kapcsolódó kvantumszintű bizonytalanság. A kutatók abból indultak ki, hogy ezt az információt nem ismerjük.
A légkör energiaáramlását vizsgálva arra jutottak, hogy végső soron a napsugárzás tartja mozgásban a teljes légkört, és energiája előbb-utóbb minden molekulát elér. Mire a napenergia eljut a légkör valamennyi részébe, a beérkező fotonok ismeretlen fázisához kapcsolódó bizonytalanság eltörölheti a kezdeti állapotról megőrzött összes információt.
Egy meghatározott időpont után tehát a légkör már nem őrzi meg a kiindulási állapot emlékét. A kutatók ezt „energiaforgalmi pontnak” nevezik. Ezen a határon túl a pontos időjárás-előrejelzés elméletileg lehetetlenné válik.
A mai 14 napos előrejelzési határ még jelentősen kitolható
A légkör teljes energiamennyisége, a beérkező napsugárzás energiaárama és az ezekhez kapcsolódó megfigyelési bizonytalanságok alapján a kutatók 129 ± 7 napban határozták meg az időjárás belső kiszámíthatóságának valószínű felső határát. Ez a légkör saját belső folyamataira vonatkozik, nem pedig a külső tényezők által módosított kiszámíthatóságra.
A mai időjárás-előrejelzések megbízhatósága körülbelül 14 napig terjed, ezért elméletileg még jelentős tér maradt a meteorológiai modellek és megfigyelési rendszerek fejlesztésére.
Érdekes eredmény, hogy a mai 14 napos határon túli további előrejelezhetőségi idő nagyjából két egyenlő részre osztható. Az első szakasz valóban használható, érdemi előrejelzési képességet jelenthetne, ezt pedig egy megközelítőleg ugyanilyen hosszú, már csak csekély megbízhatóságot kínáló időszak követné.
Másképpen megfogalmazva: ideális feltételek között egy ma ötnapos előrejelzésnél elérhető pontossági szint elméletileg körülbelül 62 napra terjeszthető ki. Az ezt követő időszak azonban már csak alacsony megbízhatóságú iránymutatást kínálna.
A 129 napos elméleti maximum tehát nem jelenti azt, hogy egyszer majd több mint négy hónapra előre, napi pontossággal meg lehet mondani az időjárást. A kutatás inkább azt mutatja meg, hogy a légkör belső folyamatai még tökéletes kiindulási adatok mellett is meddig őrizhetnek előrejelzésre használható információt.
Zhang és munkatársai jelenleg más, egymástól független becsléseken dolgoznak az eredmények megerősítése érdekében. Ha a további vizsgálatok igazolják a számításokat, a felfedezés nemcsak az időjárás-előrejelzés elméleti felső határát jelölheti ki, hanem kézzelfogható célt is adhat a meteorológusoknak arra vonatkozóan, meddig fejleszthető észszerűen az előrejelzések tudománya.
Kapcsolódó anyagok:
A szélsőséges időjárás miatt évente 28 milliárd eurós veszteség éri az uniós gazdákat
A nyitókép csak illusztráció, forrás: Image by
TOP 5
Sajtóközlemény
