Száz év volt, mire összejött egy rendes időjárás-előrejelzés

Bizonyára Ön is feltette már a kérdést, ha még nem, mi most feltesszük: miként lehetséges, hogy temérdek műholdképpel, azonnali információkkal, a világ leggyorsabb számítógépeivel is gyakran félremegy prognózis?

Az még hagyján, hogy váratlanul bőrig ázunk, az előrejelzés és szándékaink ellenére fagyoskodni vagyunk kénytelenek, vagy vörös riasztás miatt otthon gubbasztunk, miközben ragyog az idő. Az előrejelzés stratégiai, nemzetgazdasági, sőt katonai kérdés is. Éppen a 1854-es krími háború, és az angol és francia flottát megsemmisítő többnapos vihar kellett ahhoz, hogy komolyan foglalkozni kezdjenek a tudományos alaposságú prognózisokkal.

És már ez is nagy szó!

A krími háború után majdnem hetven évet kellett várni, hogy megszülessen az első érdemleges numerikus légköri modell. Egy elfogadható prognózishoz azonban olyan mennyiségű számításra volt szükség, hogy Lewis Fry Richardson brit matematikus egyszerűen feladta.

Újabb harminc, félrement időjóslásokkal teli év múlt el, mígnem a világ első programozható elektronikus számítógépe, a nevezetes ENIAC, 1950-ben ünnepélyesen kiszámolta a történelem első bevált időjárás-előrejelzését.

Mi tartott ilyen sokáig?

Hát az, hogy a légkör igencsak kaotikus természetű, jelleme bizonytalan. Hosszabb távon nem igazán lehet számítani rá. Ezt értette meg Edward Lorenz meteorológus az 1960-as években. Ebben az a kellemetlen, hogy még elméletileg sem jelezhető előre az időjárás, vagy az éghajlat viselkedése úgy, ahogyan szeretnénk. Nem lehet tudni, hogy bármilyen változásnak mi lesz a pontos kimenetele. Ez még akkor is így lenne, ha teljes részletességükben ismernénk a működési elveket. (De nem ismerjük).

Mindössze 360 x 24 millió egyenletet kell megoldani

Egészen a kilencvenes évekig minden nap csupán egyetlen egy prognózis készült a legnagyobb intézetekben is. Aztán bevezették az együttes (ensemble) módszert, amikor több tucat előrejelzést készítenek egyszerre úgy, hogy a kiinduló értékeket (mért adatokat) hibahatárokon belül módosítgatják Ezek eloszlásából állapítják meg, melyik helyzetkép a legvalószínűbb.

Egy rendes prognózishoz hat légkört leíró kormányzó egyenletet kell megoldani.

Három ismeretlenes egyenletek, három egyenlettel, gimiben is előfordulnak, és, ha nem is kitörő örömmel, de van, aki megbírkózik velük. 

És mi van akkor, ha az előrejelzéseknél szokásos, 60 kilométereses felszíni felbontást veszünk? Akkor bizony egyik pillanatról a másikra 24 millió ismeretlenünk születik, 24 millió egyenlettel (a teljes földfelszínre). Ezt kellene megoldani. Négy percenként.

Erre csak a leggyorsabb szuperszámítógépek képesek. Ha nem szeretnénk ennyire durva számokkal küzdeni, és nem 4 perces, hanem hosszabb időlépcsőt választanánk, a hibák (nem lineáris instabilitások) olyan gyorsan megnőnének (lásd. káoszelmélet ), hogy az előrejelzés már egy napra is használhatatlan lenne.

Meddig látunk előre?

Jó közelítéssel megállapítható, hogy elméletileg meddig jelezhető előre az időjárás. Tökéletes és hibátlan prognózis modellt feltételezve (ami a valóságnak megfelelően, hiba nélkül írja le a légköri folyamatokat) a (matematikai) előrejelezhetőség időtávja 3-4 hét. Ez egy átlagérték, lehet ennél kicsivel több, vagy kevesebb is, attól függően milyen bonyolult az adott időjárási helyzet.

De bármit teszünk is, ennél hosszabb időre képtelenség tudományos igényű, részletes prognózist adni. Legfeljebb jósolni. Mivel a légkör viselkedését leíró időjárási modellek még távol vannak a tökéletességtől, az aktuális előrejelezhetőség korlátja 14 nap körüli. 

Rendben. Ez is valami, a Természet rendjével kár visakodni. Akkor is ott lapul még mindig a kérdés: jó, de mi van a pár napos előrejelzésekkel? 

(Borítókép: Az 1980-as években épült ma is mûködõ meteorológiai állomás épülete a falu határában. MTVA/Bizományosi: Nagy Zoltán)