Hali ya hewa hutokeaje na unaweza kutabiri kwa usahihi jinsi gani?

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Watabiri wanaahidi siku ya jua, na nje ya dirisha - blizzard. Ukosefu sahihi katika utabiri unahusishwa na hali ya mazingira inayobadilika haraka na mabadiliko ya hali ya hewa duniani. Walakini, wataalam wa hali ya hewa wa kisasa wamepata mafanikio katika utabiri, leo algorithms za hesabu hutumiwa kwa hili, njia mpya na zana zinaundwa kusoma hali ya sasa ya hali ya hewa.

Jinsi matukio ya asili yanachunguzwa leo na kama inawezekana kufanya utabiri sahihi kabisa katika siku zijazo ilipatikana kwa urahisi katika gazeti maarufu la sayansi la Marekani la Discover. T&P ilirekebisha nakala na kuitafsiri.

Hali ya hewa inatokeaje

Safu ya angahewa ya Dunia inaundwa hasa na nitrojeni, oksijeni, na mvuke wa maji. Hewa hii hufanya kama kioevu na, inapita kutoka sehemu moja hadi nyingine, hubadilisha hali ya joto, unyevu na sifa zingine. Hali ya hewa ni matokeo ya angahewa, ambayo hubeba joto kutoka sehemu moja hadi nyingine.

Hewa baridi ni mnene na haiwezi kushikilia unyevu mwingi; hewa ya joto haina mnene na inaweza kushikilia maji mengi. Wakati maeneo ya hewa ya halijoto tofauti na msongamano yanapogongana, mvua hutokea huku maji yanapoundwa kutoka kwa hewa yenye joto iliyopozwa. Mvua nyingine inaweza kutokea. Hewa yenye joto na unyevunyevu inapoinuka juu, hupoa na maji hugandana kwenye chembe zinazoning’inia hewani. Matone yanayopanda yanakuwa mazito na hatimaye kuanguka duniani.

Kimbunga hutokea wakati maji ya bahari yanapokanzwa zaidi ya 27 ℃ na kuyeyuka kwa kasi, na hewa juu ya bahari inakuwa joto na kuongezeka. Katika nafasi yake, mito ya hewa baridi inakuja, ambayo pia ina joto na kuongezeka. Harakati hizi huunda upepo mkali, kimbunga huundwa.

Jinsi matukio ya asili yalivyosomwa hapo awali

Uchunguzi wa hali ya hewa wa kisayansi ulianza katika Renaissance, wakati barometers na vipima joto vilivumbuliwa. Wasomi wa kale wa Ulaya kama vile Galileo walitumia zana hizi kueleza matukio ya hali ya hewa.

Lakini utabiri wa mapema ulikuwa mdogo na ulitegemea tu dhana kwamba siku za nyuma zingeamua tabia ya baadaye.

"Ikiwa kuna dhoruba leo huko Kansas na siku inayofuata huko Missouri, unaweza kusema kwamba itakuja Illinois siku inayofuata," anaelezea Bob Henson, mtaalamu wa hali ya hewa na mwandishi wa Weather Underground.

Njia hii inafanya kazi chini ya hali ya mara kwa mara - wakati dhoruba inakwenda hatua kwa hatua au wakati hali ya hewa ya ndani haibadilika sana siku hadi siku (kwa mfano, Kusini mwa California).

Hata hivyo, njia hii rahisi haina kuzingatia mabadiliko ya hali: kwa mfano, dhoruba ni haraka sumu kutokana na convection (harakati ya kiasi cha hewa kutoka urefu mmoja hadi mwingine, kutokana na nguvu Archimedean. - Ed.). Kwa bahati nzuri, kuna njia mpya za kutabiri hali ya hewa katika ulimwengu wa kisasa. Utabiri haufanywi na watu wanaotazama ramani na hali ya juu na chini ya jana, hufanywa na mashine.

Utabiri wa hali ya hewa wa kisasa

Wataalamu wa hali ya hewa hutumia utabiri wa hali ya hewa wa nambari kwa kuingiza data kuhusu hali ya sasa ya hali ya hewa. Kisha wao ni kusindika katika mfano wa kompyuta. Kadiri habari muhimu na sahihi inavyoingizwa, ndivyo utabiri utakuwa sahihi zaidi. Ili kupata data hii, ala kama vile puto ya hali ya hewa, ndege, satelaiti na maboya ya baharini hutumiwa.

Mifumo ya hali ya hewa hugawanya eneo, jimbo, au hata ulimwengu mzima kuwa seli. Ukubwa wao huathiri usahihi wa utabiri. Mistatili kubwa ni vigumu kuona kinachotokea katika maeneo madogo, lakini hutoa picha ya jumla ya mwenendo wa hali ya hewa kwa muda. Utabiri huu wa jumla ni muhimu, kwa mfano, ili kuamua mwendo wa dhoruba.

Seli ndogo zilizo na mwonekano wa juu huruhusu utabiri kwa muda mfupi - siku moja hadi mbili - na hufunika eneo mahususi pekee. Baadhi ya miundo inaweza kuzingatia data maalum kama vile kasi ya upepo, halijoto na unyevunyevu. Kwa hiyo, mifano miwili ya kompyuta inaweza kutoa matokeo tofauti kidogo hata kwa uchunguzi sawa wa awali.

Utabiri kamili unawezekana?

"Miundo ya kompyuta inatosha kwa utabiri wa hali ya hewa wa siku hadi siku, kwa hivyo wataalamu wa hali ya hewa hawataongeza mengi hapa," anasema Schumacher, profesa msaidizi wa sayansi ya anga katika Chuo Kikuu cha Jimbo la Colorado. - Lakini hii haimaanishi kuwa watu hawahitajiki hata kidogo. Mtabiri anaweza kutambua makosa katika data iliyotolewa na mfumo wa kompyuta.

Mvua ni ngumu zaidi kutabiri kuliko halijoto, anasema Matt Kölsch, mtaalamu wa hali ya hewa katika Shirika la Utafiti wa Anga la Chuo Kikuu huko Boulder.

Joto ni uwanja unaoendelea, upo kila mahali. Mvua ni uwanja wa vipindi, katika sehemu zingine mvua inaweza kunyesha au theluji, lakini kwa zingine haitakuwa kabisa.

Vipengele vya mandhari ya eneo, kama vile vilima, ukanda wa pwani, huathiri mvua, na miundo ya kompyuta haizingatii hili kila wakati. Kölsch anasema mtaalamu wa hali ya hewa anahitajika kufanya utabiri kwa saa 24 hadi 36. Kutabiri hali ya athari kubwa kama vile vimbunga, vimbunga na mafuriko ni changamoto zaidi na kunahitaji rasilimali watu na mifumo ya kompyuta.

Tangu miaka ya 1950, kompyuta za haraka zimekuwa utabiri sahihi zaidi na sahihi. Utabiri wa leo wa siku tano ni sahihi takriban 90% ya wakati, kulingana na Utawala wa Kitaifa wa Bahari na Anga.

Utabiri wa siku 7 unageuka kuwa sahihi 80% ya wakati huo, na utabiri wa siku 10 50%

Leo, utabiri wa siku tano wa kimbunga unaaminika zaidi kuliko utabiri wa siku nne katika miaka ya mapema ya 2000 na utabiri wa siku tatu katika miaka ya 1990. Na karatasi ya Nature ya 2015 iligundua kuwa utabiri wa siku tatu hadi kumi uliboreshwa kwa takriban siku moja katika muongo, ambayo ina maana kwamba utabiri wa sasa wa siku sita ni sahihi kama utabiri wa siku tano wa miaka 10 iliyopita.

Kwa bahati mbaya, mabadiliko makubwa ya hali ya hewa yanatatiza mchakato wa utabiri. Kuna mzaha kwamba kipepeo anayeruka huko Hong Kong anaweza kubadilisha hali ya hewa huko New York. Wazo hili lilitolewa mwaka wa 1972 na mtaalamu wa hisabati na hali ya hewa Edward Lorenz. "Athari ya kipepeo" ni kwamba mabadiliko madogo yanaweza kuwa na athari kubwa katika maendeleo ya mfumo mzima.

Katika mazoezi, hii ina maana kwamba mfano mmoja wa kompyuta, kukimbia zaidi ya mara moja, hata kwa tofauti ndogo zaidi katika hali ya sasa, inaweza kutoa utabiri tofauti. Kwa sababu hii, kikomo kinachowezekana cha utabiri ni karibu siku 14, anasema Bob Henson.

"Lorenz kimsingi alisema kuwa haiwezekani kutabiri hali ya hewa kwa zaidi ya wiki mbili, kwa sababu mbawa hizi ndogo za kipepeo na vitu vingine vingi vidogo vitasababisha mabadiliko makubwa," anasema Henson.

Mtaalamu wa hali ya hewa Judt ana uhakika kwamba wanadamu hawawezi kamwe kutabiri mvua ya radi zaidi ya saa chache kabla, haijalishi uchunguzi ni mzuri kadiri gani.

"Kwa vimbunga na dhoruba ambazo zina nguvu zaidi (na kwa hiyo ni rahisi kutambua mapema), kipindi kinaweza kuwa wiki mbili hadi tatu," anasema.

Wakati wa kufanya utabiri, wataalamu wa hali ya hewa huhesabu kutokuwa na uhakika kwa kutumia mfano wa hisabati mara kadhaa. Wakati huo huo, itatoa matokeo tofauti kidogo, lakini wengi wao watakuwa sawa. Ya mara kwa mara yatakuwa matokeo ya mwisho.