Bagaimana cuaca muncul dan seberapa akurat Anda dapat memprediksinya?

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Peramal menjanjikan hari yang cerah, dan di luar jendela - badai salju. Ketidakakuratan dalam prakiraan dikaitkan dengan kondisi lingkungan yang berubah dengan cepat dan transformasi iklim global. Namun demikian, ahli meteorologi modern telah membuat terobosan dalam peramalan, hari ini algoritma matematika digunakan untuk ini, metode dan alat baru sedang dibuat untuk mempelajari kondisi cuaca saat ini.

Bagaimana fenomena alam dipelajari hari ini dan apakah mungkin untuk membuat ramalan yang sangat akurat di masa depan sudah tersedia di majalah sains populer Amerika Discover. T&P mengadaptasi artikel dan menerjemahkannya.

Bagaimana cuaca muncul?

Lapisan atmosfer bumi terutama terdiri dari nitrogen, oksigen, dan uap air. Udara ini berperilaku seperti cairan dan, mengalir dari satu tempat ke tempat lain, mengubah suhu, kelembaban, dan karakteristik lainnya. Cuaca adalah produk sampingan dari atmosfer, yang membawa panas dari satu tempat ke tempat lain.

Udara yang lebih dingin padat dan tidak dapat menampung banyak kelembapan; udara yang lebih hangat kurang padat dan dapat menampung lebih banyak air. Ketika area udara dengan suhu dan kepadatan yang berbeda bertabrakan, hujan terjadi karena air terbentuk dari udara hangat yang didinginkan. Curah hujan lainnya dapat terjadi. Saat udara hangat dan lembab naik ke atas, ia mendingin dan air mengembun pada partikel yang tersuspensi di udara. Tetesan yang naik menjadi lebih berat dan kemudian jatuh ke Bumi.

Badai terbentuk ketika air laut memanas di atas 27 dan menguap dengan cepat, dan udara di atas lautan menjadi hangat dan naik. Sebagai gantinya, aliran udara dingin datang, yang juga memanas dan naik. Gerakan-gerakan ini menciptakan angin kencang, badai terbentuk.

Bagaimana fenomena alam dipelajari sebelumnya

Pengamatan cuaca ilmiah dimulai pada Renaisans, ketika barometer dan termometer ditemukan. Sarjana Eropa kuno seperti Galileo menggunakan alat ini untuk menjelaskan fenomena cuaca.

Tapi prediksi awal terbatas dan hanya didasarkan pada asumsi bahwa masa lalu akan menentukan perilaku masa depan.

“Jika ada badai hari ini di Kansas dan hari berikutnya di Missouri, Anda dapat mengatakan bahwa badai itu akan datang ke Illinois keesokan harinya,” jelas Bob Henson, ahli meteorologi dan penulis Weather Underground.

Metode ini bekerja dalam kondisi konstan - ketika badai bergerak secara bertahap atau ketika iklim lokal tidak banyak berubah dari hari ke hari (misalnya, di California Selatan).

Namun, metode sederhana ini tidak memperhitungkan kondisi yang berubah: misalnya, badai terbentuk dengan cepat karena konveksi (pergerakan volume udara dari satu ketinggian ke ketinggian lain, karena gaya Archimedean. - Ed.). Untungnya, ada cara baru untuk memprediksi cuaca di dunia saat ini. Prakiraan tidak dibuat oleh orang yang melihat peta dan pasang surut kemarin, mereka dibuat oleh mesin.

Prakiraan cuaca terkini

Ahli meteorologi menggunakan ramalan cuaca numerik dengan memasukkan data tentang kondisi cuaca saat ini. Kemudian diproses dalam model komputer. Semakin banyak informasi yang relevan dan akurat dimasukkan, semakin akurat ramalannya. Untuk memperoleh data ini digunakan instrumen seperti balon cuaca, pesawat terbang, satelit, dan pelampung laut.

Pola cuaca membagi suatu wilayah, negara bagian, atau bahkan seluruh dunia menjadi sel. Ukurannya memengaruhi keakuratan ramalan. Persegi panjang besar lebih sulit untuk melihat apa yang terjadi di area kecil, tetapi mereka memberikan gambaran keseluruhan tentang tren cuaca dari waktu ke waktu. Prakiraan umum ini diperlukan, misalnya, untuk menentukan pergerakan badai.

Sel kecil dengan resolusi lebih tinggi memungkinkan peramalan dalam periode waktu yang lebih singkat - satu hingga dua hari - dan hanya mencakup area tertentu. Beberapa model mungkin fokus pada data tertentu seperti kecepatan angin, suhu, dan kelembapan. Oleh karena itu, dua model komputer dapat memberikan hasil yang sedikit berbeda bahkan dengan pengamatan awal yang sama persis.

Apakah prediksi yang sempurna mungkin?

“Model komputer cukup untuk prakiraan cuaca sehari-hari, jadi ahli meteorologi tidak akan menambahkan banyak di sini,” kata Schumacher, asisten profesor ilmu atmosfer di Colorado State University. - Tapi ini tidak berarti bahwa orang tidak dibutuhkan sama sekali. Peramal dapat mengenali ketidakakuratan dalam data yang direproduksi oleh sistem komputer."

Curah hujan jauh lebih sulit diprediksi daripada suhu, kata Matt Kölsch, ahli hidrometeorologi di Universitas Atmospheric Research Corporation di Boulder.

“Suhu adalah bidang yang berkelanjutan, itu ada di mana-mana. Curah hujan adalah bidang yang terputus-putus, di beberapa tempat mungkin hujan atau salju, tetapi di tempat lain tidak sama sekali."

Fitur lanskap daerah tersebut, seperti perbukitan, garis pantai, mempengaruhi curah hujan, dan model komputer tidak selalu memperhitungkan hal ini. Kölsch mengatakan seorang ahli meteorologi diperlukan untuk membuat prakiraan selama 24 hingga 36 jam. Memprediksi situasi berdampak tinggi seperti angin topan, tornado, dan banjir lebih menantang dan membutuhkan sumber daya manusia dan sistem komputer.

Sejak 1950-an, komputer cepat menjadi prediksi yang semakin akurat. Perkiraan lima hari hari ini akurat sekitar 90% dari waktu, menurut Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional.

Ramalan 7 hari ternyata benar 80% dari waktu, dan ramalan 10 hari 50%

Saat ini, prakiraan badai lima hari lebih dapat diandalkan daripada prakiraan empat hari pada awal 2000-an dan prakiraan tiga hari pada 1990-an. Dan makalah Nature tahun 2015 menemukan bahwa ramalan untuk tiga sampai sepuluh hari meningkat sekitar satu hari dalam satu dekade, yang berarti bahwa ramalan enam hari saat ini seakurat ramalan lima hari 10 tahun yang lalu.

Sayangnya, transformasi iklim utama memperumit proses peramalan. Ada lelucon bahwa kepakan kupu-kupu di Hong Kong dapat mengubah cuaca di New York. Ide ini dikemukakan pada tahun 1972 oleh ahli matematika dan meteorologi Edward Lorenz. "Efek kupu-kupu" adalah bahwa perubahan kecil dapat berdampak besar pada pengembangan keseluruhan sistem.

Dalam praktiknya, ini berarti bahwa satu model komputer, yang dijalankan lebih dari satu kali, bahkan dengan perbedaan terkecil dalam kondisi saat ini, dapat memberikan prediksi yang berbeda. Karena itu, batas perkiraan potensial adalah sekitar 14 hari, kata Bob Henson.

“Lorenz pada dasarnya mengatakan bahwa tidak mungkin untuk memprediksi pola cuaca selama lebih dari dua minggu, karena sayap kupu-kupu kecil ini dan banyak hal kecil lainnya akan menyebabkan perubahan besar,” kata Henson.

Ahli meteorologi Judt yakin bahwa umat manusia tidak akan pernah bisa memprediksi badai petir lebih dari beberapa jam sebelumnya, tidak peduli seberapa bagus pengamatannya.

“Untuk badai dan badai yang jauh lebih kuat (dan karenanya lebih mudah dideteksi sebelumnya), periodenya bisa dua hingga tiga minggu,” katanya.

Saat membuat ramalan, ahli meteorologi memperhitungkan ketidakpastian dengan menggunakan model matematika beberapa kali. Pada saat yang sama, itu akan memberikan hasil yang sedikit berbeda, tetapi kebanyakan dari mereka akan serupa. Yang paling sering akan menjadi hasil akhir.