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Como está o tempo e com que precisão você pode prevê-lo?
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Anonim

Os meteorologistas prometem um dia ensolarado, e fora da janela - uma nevasca. Imprecisões nas previsões estão associadas tanto a mudanças rápidas nas condições ambientais quanto às transformações do clima global. No entanto, os meteorologistas modernos fizeram um grande avanço na previsão, hoje algoritmos matemáticos são usados para isso, novos métodos e ferramentas estão sendo criados para estudar as condições climáticas atuais.

Como os fenômenos naturais estão sendo estudados hoje e se é possível fazer previsões perfeitamente precisas no futuro, estava disponível na revista científica popular americana Discover. T&P adaptou o artigo e o traduziu.

Como está o clima?

A camada atmosférica da Terra é composta principalmente de nitrogênio, oxigênio e vapor de água. Esse ar se comporta como um líquido e, fluindo de um lugar para outro, muda a temperatura, a umidade e outras características. O clima é um subproduto da atmosfera, que transporta calor de um lugar para outro.

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O ar mais frio é denso e não pode reter muita umidade; o ar mais quente é menos denso e pode reter mais água. Quando áreas de ar de diferentes temperaturas e densidades colidem, a chuva ocorre à medida que a água é formada a partir do ar quente resfriado. Outras precipitações podem ocorrer. Conforme o ar quente e úmido sobe, ele esfria e a água se condensa nas partículas suspensas no ar. Gotículas crescentes tornam-se mais pesadas e, subsequentemente, caem na Terra.

Um furacão é formado quando a água do mar aquece acima de 27 ℃ e evapora rapidamente, e o ar sobre o oceano torna-se quente e sobe. Em seu lugar, vêm correntes de ar frio, que também aquecem e sobem. Esses movimentos criam ventos fortes, forma-se um furacão.

Como os fenômenos naturais eram estudados antes

As observações científicas do tempo começaram na Renascença, quando os barômetros e termômetros foram inventados. Antigos estudiosos europeus, como Galileu, usaram essas ferramentas para explicar os fenômenos climáticos.

Mas as primeiras previsões eram limitadas e baseadas apenas na suposição de que o passado determinaria o comportamento futuro.

“Se houver uma tempestade hoje em Kansas e no dia seguinte em Missouri, você pode dizer que chegará a Illinois no dia seguinte”, explica Bob Henson, meteorologista e autor de Weather Underground.

Este método funciona sob condições constantes - quando a tempestade está se movendo gradualmente ou quando o clima local não muda muito de um dia para o outro (por exemplo, no sul da Califórnia).

No entanto, este método simples não leva em consideração mudanças nas condições: por exemplo, tempestades são formadas rapidamente devido à convecção (movimento de volumes de ar de uma altitude para outra, devido à força arquimediana. - Ed.). Felizmente, existem novas maneiras de prever o tempo no mundo de hoje. As previsões não são feitas por pessoas que olham os mapas e os altos e baixos de ontem, são feitas por máquinas.

Previsões meteorológicas atualizadas

Os meteorologistas usam a previsão numérica do tempo inserindo dados sobre as condições meteorológicas atuais. Em seguida, eles são processados em um modelo de computador. Quanto mais relevantes e precisas as informações forem inseridas, mais precisa será a previsão. Para obter esses dados, são utilizados instrumentos como balão meteorológico, aviões, satélites e bóias oceânicas.

Os padrões climáticos dividem uma região, estado ou mesmo o globo inteiro em células. Seu tamanho afeta a precisão da previsão. Retângulos grandes são mais difíceis de ver o que está acontecendo em áreas pequenas, mas fornecem uma visão geral das tendências climáticas ao longo do tempo. Esta previsão geral é necessária, por exemplo, para determinar o movimento de uma tempestade.

Células pequenas com resolução mais alta permitem previsões em um período mais curto - um a dois dias - e cobrem apenas uma área específica. Alguns modelos podem se concentrar em dados específicos, como velocidade do vento, temperatura e umidade. Portanto, dois modelos de computador podem fornecer resultados ligeiramente diferentes, mesmo com exatamente as mesmas observações iniciais.

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As previsões perfeitas são possíveis?

“Os modelos de computador são suficientes para as previsões do tempo do dia a dia, então os meteorologistas não vão acrescentar muito aqui”, diz Schumacher, professor assistente de ciências atmosféricas na Colorado State University. - Mas isso não significa que as pessoas não sejam necessárias. O previsor pode reconhecer imprecisões nos dados reproduzidos pelo sistema de computador."

A precipitação é muito mais difícil de prever do que a temperatura, diz Matt Kölsch, hidrometeorologista da Atmospheric Research Corporation em Boulder.

“A temperatura é um campo contínuo, está em toda parte. A precipitação é um campo intermitente, em alguns lugares pode chover ou nevar, mas em outros nem será."

As características da paisagem da área, como colinas, linhas costeiras, afetam a precipitação e os modelos de computador nem sempre levam isso em consideração. Kölsch diz que um meteorologista é necessário para fazer previsões de 24 a 36 horas. Prever situações de alto impacto, como furacões, tornados e inundações, é mais desafiador e requer recursos humanos e sistemas de computador.

Desde a década de 1950, os computadores rápidos tornaram-se previsões cada vez mais precisas. A previsão de hoje para cinco dias é precisa em cerca de 90% do tempo, de acordo com a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional.

A previsão de 7 dias está correta 80% das vezes, e a previsão de 10 dias 50%

Hoje, uma previsão de furacão de cinco dias é mais confiável do que uma previsão de quatro dias no início de 2000 e uma previsão de três dias na década de 1990. E um artigo da Nature de 2015 descobriu que as previsões para três a dez dias melhoraram cerca de um dia em uma década, o que significa que a previsão atual de seis dias é tão precisa quanto a previsão de cinco dias há 10 anos.

Infelizmente, grandes transformações climáticas complicam o processo de previsão. Há uma piada que diz que o bater de asas de uma borboleta em Hong Kong pode mudar o clima em Nova York. Essa ideia foi apresentada em 1972 pelo matemático e meteorologista Edward Lorenz. O “efeito borboleta” é que pequenas mudanças podem ter um grande impacto no desenvolvimento de todo o sistema.

Na prática, isso significa que um modelo de computador, executado mais de uma vez, mesmo com as menores diferenças nas condições atuais, pode fornecer previsões diferentes. Por causa disso, o limite de previsão potencial é de cerca de 14 dias, diz Bob Henson.

“Lorenz disse basicamente que é impossível prever os padrões do clima por mais de duas semanas, porque essas pequenas asas de borboleta e inúmeras outras pequenas coisas vão levar a grandes mudanças”, diz Henson.

O meteorologista Judt está confiante de que a humanidade nunca poderá prever uma tempestade com mais de algumas horas de antecedência, por melhores que sejam as observações.

“Para furacões e tempestades muito mais fortes (e, portanto, mais fáceis de detectar com antecedência), o período pode ser de duas a três semanas”, diz ele.

Ao fazer uma previsão, os meteorologistas consideram as incertezas usando um modelo matemático várias vezes. Ao mesmo tempo, ele dará um resultado ligeiramente diferente, mas a maioria deles será semelhante. Os mais frequentes serão o resultado final.

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