Enquanto cientistas como Einstein, Newton, Maxwell e outros foram capazes de criar uma física teórica capaz de prever eventos reais com precisão e exatidão, enquanto os cientistas meteorológicos (especialistas em clima e atmosfera) enfrentaram uma realidade diferente.
As previsões dos meteorologistas sobre o tempo muitas vezes contradizem eventos reais.
Os humanos têm sido capazes de prever com precisão as posições de planetas, luas e cometas por centenas de anos no futuro, mas ainda não conseguem prever como será o clima um dia no futuro com precisão? Está chovendo? Qual é a temperatura?
A ciência do clima se desenvolveu rapidamente
A ciência do tempo ou meteorologia começou a se desenvolver há um século, quando o matemático Lewis Fry Richardson contou manualmente por 6 semanas para prever o tempo pelas próximas 6 horas.
A previsão do tempo depende do progresso do computador. Para os meteorologistas, é uma grande conquista. Para nós, público em geral, isso realmente não importa.
A previsão do tempo experimentou desenvolvimentos significativos pelo menos nos últimos 20 anos.
A previsão do tempo de 3 dias feita hoje é melhor do que a previsão do tempo de um dia feita há 20 anos.
Os cientistas do tempo hoje não podem trabalhar sem previsão numérica, que usa equações matemáticas para prever o tempo.
O cálculo desta equação matemática requer um computador sofisticado e muitos dados de parâmetros físicos disponíveis em terra, mar e ar.
Existem 2 × 10⁴⁴ (200.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 de moléculas na atmosfera movendo-se aleatoriamente, e estamos tentando calcular os movimentos de todas essas moléculas, é muito difícil.
Milhões de dados que devem ser coletados e processados
As previsões de curto prazo dependem da temperatura, nuvens, precipitação, vento e pressão atmosférica. Previsões de longo prazo, somam as temperaturas da terra e do mar, correntes oceânicas, poluição do ar e muitos outros.
Prever o clima da manhã de amanhã exige muito esforço. O BMKG coleta milhões de dados observacionais todos os dias tirados de estações locais, bem como de balões meteorológicos e satélites.
Leia também: Por que estudar matemática? Não compre Siomay usando logaritmos, certo?Uma estação meteorológica não consegue coletar tantas informações. Ele usa uma grande rede de estações meteorológicas que coleta dados em vários locais ao longo do tempo.
Algumas estações estão localizadas em terra que consistem, pelo menos, de um anemômetro para medir a velocidade e direção do vento, um reservatório de água para medir a precipitação, um hidrotermômetro para medir a temperatura e a umidade.
Várias outras estações flutuam no oceano, equipamentos de observação instalados na bóia. E ainda há estações móveis, equipamentos de observação instalados em aviões e navios. Além de satélites meteorológicos e balões de radiossonda para obter dados da alta atmosfera.
Todos os dados de parâmetros físicos de todas essas estações geram mais de 1 milhão de dados todos os dias.
Seu laptop ou computador não será capaz de armazenar esses dados, muito menos processá-los. Mas os meteorologistas têm supercomputadores, motores poderosos capazes de calcular milhões de dados por segundo.
Supercomputador para prever o tempo
Nos Estados Unidos, existem supercomputadores operados pelos Centros Nacionais de Previsão Ambiental (NCEP). Trabalhando em um supercomputador, são mais de 10 mil processadores, trabalhando com 2,6 petabytes de dados.
Lá, os dados observados são alimentados no cérebro do supercomputador, que usa equações de modelagem matemática complexas para prever como as condições climáticas mudam ao longo do tempo. Os resultados dessa previsão do supercomputador são então transmitidos ou disseminados ao público pela televisão, páginas da Internet, aplicativos e outros.
Não pense que este supercomputador não pode errar, mesmo com uma tecnologia tão avançada, este supercomputador não é totalmente capaz de enfrentar o grande desafio de prever o tempo.
Fenômenos climáticos de grande escala, cada um deles influenciado por uma variedade de variáveis diferentes. Por exemplo, considere como a radiação solar aquecerá a superfície da Terra, como as diferenças na pressão do ar impulsionarão os ventos e como as mudanças na fase da água, derretimento e evaporação afetarão o fluxo de energia.
Os meteorologistas agora usam tecnologia e técnicas que são continuamente atualizadas para lidar com o caos, como a previsão usando um conjunto, que é baseado em várias previsões, cada uma usando um ponto de partida variável.
Se todas as previsões no conjunto parecerem iguais, então a previsão do tempo tende a ser normal. Se houver previsões que parecem notavelmente diferentes, é provável que o tempo tenda a mudar.
Leia também: O que é tardígrado? Por que você chegou à Lua?Infelizmente, o caos ainda está lá, os meteorologistas nunca podem prever o tempo com certeza absoluta. Se houver uma tempestade, um tornado ou uma chuva extrema, sempre haverá desastres com um pequeno aviso.
Caos, desordem como a natureza do universo
Pequenas mudanças em uma das variáveis neste cálculo complexo podem ter um grande impacto no clima futuro. Edwan Lorenz, meteorologista do MIT, chama isso de efeito borboleta.
Simplesmente representado assim, o bater das asas de uma borboleta no meio de uma floresta asiática pode causar fortes chuvas na cidade de Nova York.
Ele é conhecido como o pai da teoria do caos, um princípio científico que descreve sistemas supercomplexos, como sistemas meteorológicos, onde pequenas mudanças nas condições iniciais podem alterar drasticamente o resultado final.
Por causa desse caos ou irregularidade, há um limite para quando as previsões do tempo são consideradas precisas. Lorenz estabeleceu esse limite em duas semanas.
Além disso, as equações numéricas usadas para simular a atmosfera também estão sujeitas ao caos, com pequenos erros que podem ser multiplicados.
O clima em áreas de alta latitude é muito influenciado pelo movimento de encontro de diferentes massas de ar que são influenciadas por sistemas de baixa pressão. O movimento das massas de ar é relativamente fácil de prever porque ele se move gradualmente.
Enquanto isso, em áreas tropicais como o Mundo, eles recebem muita energia do sol, o que torna a atividade de convecção mais caótica e mais difícil de prever.
O caos na natureza significa que, enquanto continuarmos a fazer suposições sobre os processos na atmosfera, sempre haverá a possibilidade de os modelos cometerem erros.
Como pode o tempo ser previsto no futuro?
Os dados de alta resolução são necessários tanto espacialmente quanto no tempo. Precisa de mais, milhões de estações de observação do tempo em vários locais.
Felizmente, com os avanços da tecnologia de hoje, as estações meteorológicas podem ser menores e mais móveis. Esta estação de observação do tempo provavelmente estará na casa de todos, ou em um veículo até mesmo em um smartphone.
À medida que mais e mais dados são coletados, são necessários supercomputadores mais avançados e rápidos.
Nada é mais útil do que nossa própria preparação para o clima. Como diz o ditado, mantenha um guarda-chuva antes de chover.
Referência
- Por que a previsão do tempo sempre estará um pouco errada
- Por que o cientista não consegue prever o tempo