Ja, vi vet att det är svårt att hålla det soliga leendet på läpparna när du jonglerar med alla variabler som går in i en korrekt väderprognos. George Doyle/Getty Images Medan de flesta forskare är vördade för att de förstår vårt komplexa universum (Einstein är praktiskt taget en hjälte), meteorologer möter ofta hån. Hur kan vi sätta en person på månen eller förutsäga planetarrangemang år i förväg, men ändå inte lyckas sätta ihop korrekta väderprognoser?
Först, att ge kredit där kredit beror:Väderprognoserna har förbättrat sitt spel avsevärt under de senaste 20 åren. Tredagarsprognoserna de levererar idag är bättre än de endagsprognoser de levererade för 20 år sedan. De är också mycket bättre rustade för att ge avancerade varningar om hårt väder, fördubbla ledtiderna för tornadovarningar och ge människor ytterligare 40 minuter på sig att undkomma översvämningar.
Moderna meteorologer skulle inte vara så exakta utan numerisk prognos , som använder matematiska ekvationer för att förutsäga vädret. Sådan prognos kräver kraftfulla datorer och massor av observationsdata som samlats in från land, hav och luft. En enda väderstation skulle aldrig kunna samla in så mycket information. Istället, tusentals stationer över hela världen är länkade och deras data samlas. Några av dessa stationer-markbaserade vindmätare (vad meteorologer kallar vindmätare), regnsamlare och temperatursensorer - liknar dem som används av amatörväderövervakare. Andra ligger långt ute på havet, fäst vid bojar. Och ytterligare andra reser med kommersiella flygplan eller fraktfartyg, insamling av väderdata när passagerare och gods flyttas från punkt A till punkt B. Slutligen, vädersatelliter och ballonger ger information från de övre delarna av atmosfären. Satelliter fotograferar jordens väder från sin bana i rymden, medan ballonger övervakar överluftsdata över en viss plats.
Kollektivt, alla dessa sensorer och mätare producerar mer än 1 miljon väderrelaterade observationer varje dag. En vanlig dator - den sort du köper i din lokala elektronikbutik - skulle kvävas av all denna data. Lyckligtvis, meteorologer kan lita på superdatorer, galet snabba maskiner som utför miljontals beräkningar per sekund. I USA, dessa datorer finns på National Centers for Environmental Prediction (NCEP), ligger i Camp Springs, Md. Där, väderobservationer strömmar in i en superdators hjärna, som använder komplexa matematiska modeller för att förutsäga hur, baserat på inkommande data, väderförhållandena kan förändras med tiden. Dators utgång utgör grunden för nästan varje prognosutsändning på radio- och tv -kanaler i hela Amerika.
Trots våra bästa ansträngningar för att förutsäga vädret, scener som detta - nära centrala Nashville, Tenn., den 7 maj, 2010, efter att Cumberland Rive steg till sin högsta nivå på över 70 år - förbli en del av vår framtid. Jeff Gentner/Getty Images Du kanske tror att National Centers for Environmental Prediction:s superdatorer aldrig skulle kunna göra misstag, men även deras förmågor klarar inte den enorma utmaningen med väderprognoser. Det beror på att de måste ta hänsyn till flera storskaliga fenomen, var och en styrs av flera variabler och faktorer. Till exempel, de måste överväga hur solen kommer att värma jordens yta, hur lufttrycksskillnader kommer att bilda vindar och hur vattenförändrande faser (från is till vatten eller vatten till ånga) kommer att påverka energiflödet. De måste till och med försöka beräkna effekterna av planetens rotation i rymden, som rör jordens yta under atmosfären. Små förändringar i en variabel i någon av dessa komplexa beräkningar kan i hög grad påverka framtida väder.
På 1960 -talet, en MIT -meteorolog vid namn Edward Lorenz kom med en lämplig beskrivning av detta problem. Han kallade det för Fjärilseffekten , med hänvisning till hur en fjäril som flaxar med vingarna i Asien drastiskt kan förändra vädret i New York City. I dag, Lorenz är känd som far till kaosteori , en uppsättning vetenskapliga principer som beskriver mycket komplexa system, som vädersystem, där små förändringar i initiala förhållanden radikalt förändrar de slutliga resultaten. På grund av kaos, det finns en gräns för hur exakta väderprognoser kan vara. Lorenz satte denna gräns på två veckor.
Moderna meteorologer använder toppmodern teknik och tekniker för att tämja kaos, så som ensembleprognos , som består av flera prognoser, var och en baserad på lite olika utgångspunkter. Om varje förutsägelse i ensemblen ser likadan ut, då är det troligt att vädret "beter sig". Om någon förutsägelse ser radikalt annorlunda ut, då är det mer troligt att vädret "uppför sig illa".
Meteorologer förlitar sig också på Doppler -radar för att övervaka väderförhållandena mer effektivt och förbättra prognoser. Dopplerradar kräver en sändare för att avge radiovågor till himlen. Vågorna träffar atmosfäriska föremål och studsar tillbaka. Moln som rör sig bort från sändaren returnerar olika slags vågor än moln som rör sig mot sändaren. En dator i radarn konverterar data om de reflekterade radiovågorna till bilder som visar molntäckning och nederbörd, liksom vindhastigheter och riktning.
På grund av denna teknik, meteorologer kan nu förutsäga vädret bättre än någonsin, särskilt när de begränsar hur långt de ser in i framtiden. Till exempel, upp till 12 timmar ute, meteorologer erbjuder ganska tillförlitliga prognoser för allmänna förhållanden och trender. Tyvärr, tack vare kaos, de kommer aldrig att kunna förutsäga vädret med absolut säkerhet, vilket är hur överraskning stormar - tornados och skyfall, översvämningsregn - fortsätt att förstöra samhällen med liten varning. Av denna anledning, det kan vara bäst att bära ett paraply, även på dagar som förväntas vara ljusa och soliga.
