Hava nasıl ortaya çıkıyor ve bunu ne kadar doğru tahmin edebilirsiniz?

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

Tahminciler güneşli bir gün ve pencerenin dışında bir kar fırtınası vaat ediyor. Tahminlerdeki yanlışlıklar, hem hızla değişen çevre koşulları hem de küresel iklim dönüşümleri ile ilişkilidir. Bununla birlikte, modern meteorologlar tahminde bir atılım yaptılar, bugün bunun için matematiksel algoritmalar kullanılıyor, mevcut hava koşullarını incelemek için yeni yöntemler ve araçlar oluşturuluyor.

Günümüzde doğal fenomenlerin nasıl incelendiği ve gelecekte tam olarak doğru tahminlerde bulunmanın mümkün olup olmadığı, Amerikan popüler bilim dergisi Discover'da kolayca bulunabiliyordu. T&P makaleyi uyarladı ve tercüme etti.

hava nasıl oluşur

Dünyanın atmosferik tabakası öncelikle azot, oksijen ve su buharından oluşur. Bu hava bir sıvı gibi davranır ve bir yerden diğerine akarak sıcaklık, nem ve diğer özellikleri değiştirir. Hava, ısıyı bir yerden diğerine taşıyan atmosferin bir yan ürünüdür.

Soğutucu hava yoğundur ve fazla nem tutamaz; daha sıcak hava daha az yoğundur ve daha fazla su tutabilir. Farklı sıcaklık ve yoğunluktaki hava alanları çarpıştığında, soğutulmuş ılık havadan su oluştuğu için yağmur meydana gelir. Diğer yağışlar meydana gelebilir. Ilık, nemli hava yukarıya doğru yükseldikçe soğur ve su havada asılı kalan parçacıklar üzerinde yoğunlaşır. Yükselen damlacıklar ağırlaşır ve ardından Dünya'ya düşer.

Deniz suyu 27°C'nin üzerinde ısındığında ve hızla buharlaştığında ve okyanus üzerindeki hava ısındığında ve yükseldiğinde bir kasırga oluşur. Yerine, aynı zamanda ısınan ve yükselen soğuk hava akımları gelir. Bu hareketler kuvvetli rüzgarlar yaratır, bir kasırga oluşur.

Daha önce doğal fenomenler nasıl incelendi?

Bilimsel hava gözlemleri, barometrelerin ve termometrelerin icat edildiği Rönesans'ta başladı. Galileo gibi eski Avrupalı bilginler bu araçları hava olaylarını açıklamak için kullandılar.

Ancak erken tahminler sınırlıydı ve yalnızca geçmişin gelecekteki davranışı belirleyeceği varsayımına dayanıyordu.

Weather Underground kitabının yazarı ve meteorolog Bob Henson, "Bugün Kansas'ta ve ertesi gün Missouri'de bir fırtına varsa, ertesi gün Illinois'e geleceğini söyleyebilirsiniz" diye açıklıyor.

Bu yöntem, fırtınanın yavaş yavaş hareket ettiği veya yerel iklimin günden güne fazla değişmediği (örneğin, Güney Kaliforniya'da) sabit koşullar altında çalışır.

Bununla birlikte, bu basit yöntem değişen koşulları hesaba katmaz: örneğin, konveksiyon nedeniyle fırtınalar hızla oluşur (Arşimet kuvveti nedeniyle hava hacimlerinin bir yükseklikten diğerine hareketi. - Ed.). Neyse ki, bugünün dünyasında hava durumunu tahmin etmenin yeni yolları var. Tahminler, haritalara ve dünün iniş çıkışlarına bakan kişiler tarafından yapılmaz, makineler tarafından yapılır.

Güncel hava tahminleri

Meteorologlar, mevcut hava koşulları hakkında veri girerek sayısal hava tahmini kullanır. Daha sonra bir bilgisayar modelinde işlenirler. Ne kadar alakalı ve doğru bilgi girilirse, tahmin o kadar doğru olur. Bu verileri elde etmek için hava balonu, uçaklar, uydular ve okyanus şamandıraları gibi araçlar kullanılır.

Hava durumu kalıpları bir bölgeyi, durumu ve hatta tüm dünyayı hücrelere böler. Boyutları tahminin doğruluğunu etkiler. Büyük dikdörtgenler küçük alanlarda neler olduğunu görmek daha zordur, ancak zaman içindeki hava durumu eğilimlerinin genel bir resmini sunarlar. Bu genel tahmin, örneğin bir fırtınanın hareketini belirlemek için gereklidir.

Daha yüksek çözünürlüğe sahip küçük hücreler, daha kısa bir süre boyunca - bir ila iki gün - tahmin yapılmasına izin verir ve yalnızca belirli bir alanı kapsar. Bazı modeller rüzgar hızı, sıcaklık ve nem gibi belirli verilere odaklanabilir. Bu nedenle, iki bilgisayar modeli, tamamen aynı ilk gözlemlerle bile biraz farklı sonuçlar verebilir.

Mükemmel tahminler mümkün mü?

Colorado Eyalet Üniversitesi'nde atmosfer bilimleri yardımcı doçenti olan Schumacher, "Bilgisayar modelleri günlük hava tahminleri için yeterlidir, bu nedenle meteorologlar buraya fazla bir şey eklemeyecektir" diyor. - Ancak bu, insanlara hiç ihtiyaç duyulmadığı anlamına gelmez. Tahminci, bilgisayar sistemi tarafından üretilen verilerdeki yanlışlıkları tanıyabilir."

Boulder'daki Üniversitenin Atmosferik Araştırma Kurumu'nda hidrometeorolog olan Matt Kölsch, yağışı tahmin etmenin sıcaklıktan çok daha zor olduğunu söylüyor.

“Sıcaklık sürekli bir alandır, her yerdedir. Yağış aralıklı bir alandır, bazı yerlerde yağmur veya kar yağabilir, ancak diğerlerinde hiç olmayacak."

Alanın tepeler, kıyı şeridi gibi peyzaj özellikleri yağışı etkiler ve bilgisayar modelleri bunu her zaman hesaba katmaz. Kölsch, 24-36 saatlik tahminler yapmak için bir meteoroloji uzmanına ihtiyaç olduğunu söylüyor. Kasırga, hortum ve sel gibi yüksek etkili durumları tahmin etmek daha zordur ve hem insan kaynakları hem de bilgisayar sistemleri gerektirir.

1950'lerden bu yana, hızlı bilgisayarlar giderek daha doğru tahminler haline geldi. Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi'ne göre, bugünün beş günlük tahmini, zamanın yaklaşık %90'ında doğrudur.

7 günlük tahmin, zamanın %80'inde ve 10 günlük tahminin %50'sinde doğru çıkıyor.

Bugün, beş günlük bir kasırga tahmini, 2000'lerin başındaki dört günlük bir tahminden ve 1990'larda üç günlük bir tahminden daha güvenilirdir. Ve 2015 Nature makalesi, üç ila on günlük tahminlerin on yılda yaklaşık bir gün arttığını buldu; bu, mevcut altı günlük tahminin 10 yıl önceki beş günlük tahmin kadar doğru olduğu anlamına geliyor.

Ne yazık ki, büyük iklimsel dönüşümler tahmin sürecini zorlaştırıyor. Hong Kong'da kanat çırpan bir kelebeğin New York'taki havayı değiştirebileceğine dair bir şaka var. Bu fikir 1972 yılında matematikçi ve meteorolog Edward Lorenz tarafından ortaya atılmıştır. "Kelebek etkisi", küçük değişikliklerin tüm sistemin gelişimi üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilmesidir.

Pratikte bu, mevcut koşullarda en küçük farklılıklarla bile birden fazla çalışan bir bilgisayar modelinin farklı tahminler verebileceği anlamına gelir. Bob Henson, bu nedenle potansiyel tahmin sınırının yaklaşık 14 gün olduğunu söylüyor.

Henson, "Lorenz temelde iki haftadan fazla hava durumunu tahmin etmenin imkansız olduğunu söyledi, çünkü bu küçük kelebek kanatları ve sayısız diğer küçük şeyler büyük değişikliklere yol açacak" diyor.

Meteorolog Judt, gözlemler ne kadar iyi olursa olsun, insanlığın bir gök gürültülü fırtınayı asla birkaç saatten fazla önceden tahmin edemeyeceğinden emin.

"Çok daha güçlü olan (ve bu nedenle önceden tespit edilmesi daha kolay olan) kasırgalar ve fırtınalar için bu süre iki ila üç hafta olabilir" diyor.

Bir tahmin yaparken, meteorologlar belirsizlikleri birkaç kez matematiksel bir model kullanarak hesaplar. Aynı zamanda, biraz farklı bir sonuç verecektir, ancak çoğu benzer olacaktır. En sık görülenler nihai sonuç olacaktır.