I framtiden, väderprognoser som ger stormvarningar och hjälper oss att planera vårt dagliga liv kan komma upp till fem dagar tidigare innan de når gränserna för numeriska väderprognoser, sa forskare.

"Den uppenbara frågan som har väckts från början av hela vårt område är, vad är den ultimata gränsen vid vilken vi kan förutsäga det dagliga vädret i framtiden, " sa Fuqing Zhang, framstående professor i meteorologi och atmosfärisk vetenskap och chef för Center for Advanced Data Assimilation and Predictability Techniques i Penn State. "Vi tror att vi har hittat den gränsen och i genomsnitt, att det är ungefär två veckor."

Tillförlitliga prognoser är nu möjliga nio till 10 dagar ute för dagligt väder på mellanbreddgraderna, där större delen av jordens befolkning bor. Ny teknik kan lägga till ytterligare fyra till fem dagar under de kommande decennierna, enligt forskning publicerad online i Journal of the Atmospheric Sciences .

Forskningen bekräftar en länge antagen förutsägbarhetsgräns för väderförutsägelser, föreslog först på 1960-talet av Edward Lorenz, en matematiker från Massachusetts Institute of Technology, meteorolog och pionjär inom kaosteorin, sa forskare.

"Edward Lorenz bevisade att man inte kan förutsäga vädret bortom någon tidshorisont, även i princip, sa Kerry Emanuel, professor i atmosfärsvetenskap vid MIT och medförfattare till studien. "Vår forskning visar att denna väderhorisont är cirka två veckor, anmärkningsvärt nära Lorenz uppskattning."

Oförutsägbarhet i hur vädret utvecklas innebär att även med perfekta modeller och förståelse för initiala förhållanden, det finns en gräns för hur långt i förväg exakta prognoser är möjliga, sa forskare.

"Vi använde toppmoderna modeller för att svara på denna mest grundläggande fråga, sa Zhang, huvudförfattare på studien. "Jag tror att vi i framtiden kommer att förfina det här svaret, men vår studie visar definitivt att det finns en gräns, även om vi fortfarande har stort utrymme att förbättra prognosen innan vi når gränsen."

För att testa gränsen, Zhang och hans team använde världens två mest avancerade modelleringssystem för numeriska väderprognoser – European Centre for Medium Range Weather Forecasting och USA:s nästa generations globala förutsägelsesystem.

De gav en nästan perfekt bild av initiala förhållanden och testade hur modellerna kunde återskapa två verkliga väderhändelser, en köldvåg i norra Europa och översvämningsframkallande regn i Kina. Simuleringarna kunde förutsäga vädermönstren med rimlig noggrannhet upp till cirka två veckor, sa forskarna.

Förbättringar i den dagliga väderprognosen har konsekvenser för saker som stormevakuering, energiförsörjning, jordbruk och vilda bränder.

"Vi har gjort betydande framsteg i väderprognoser under de senaste decennierna, och vi kan förutsäga vädret fem dagar i förväg med hög tillförsikt nu, ", sa Zhang. "Om vi ​​i framtiden kan förutse ytterligare dagar med hög tillförsikt, det skulle ha en enorm ekonomisk och social fördel."

Forskare sa bättre datainsamling, Algoritmer för att integrera data i modeller och förbättrad datorkraft för att köra experiment behövs för att ytterligare förbättra vår förståelse av initiala förhållanden.

"Att uppnå denna ytterligare förutsägbarhetsgräns kommer att kräva samordnade ansträngningar från hela samhället för att utforma bättre numeriska vädermodeller, för att förbättra observationer, och att bättre utnyttja observationer med avancerad dataassimilering och beräkningsteknik, " sa Zhang.