Værvarsling — en kunst og en vitenskap

AV EN VÅKN OPP!-SKRIBENT I STORBRITANNIA

DEN 15. OKTOBER 1987 RINGTE EN KVINNE TIL ET TV-SELSKAP I STORBRITANNIA OG SA AT HUN HADDE HØRT AT EN STORM VAR PÅ VEI. VÆRVARSLEREN BEROLIGET SEERNE: «TA DET MED RO. DET ER IKKE DET.» MEN DEN NATTEN FIKK DET SØRLIGE ENGLAND MERKE HVILKE KREFTER DET ER I EN STORM. STORMEN ØDELA 15 MILLIONER TRÆR, FORÅRSAKET 19 DØDSFALL OG ETTERLOT SEG SKADER FOR OVER 12,5 MILLIARDER KRONER.

HVER morgen er vi mange millioner som slår på radioen eller TV-en for å høre værmeldingen. Betyr skyene på himmelen at det blir regn? Skinner solen om morgenen, lurer vi på om godværet kommer til å holde seg. Betyr den stigende temperaturen at det blir mildvær, og at snøen og isen kommer til å smelte? Når vi har hørt værmeldingen, bestemmer vi oss for hva vi skal ha på oss, og for om vi skal ta med oss paraply.

Men av og til er værmeldingene påfallende unøyaktige. De er riktignok langt mer pålitelige i dag enn de var for bare noen år siden, men likevel er det å forutsi været en interessant blanding av kunst, i betydningen «faglig ferdighet», og vitenskap som er langt fra ufeilbarlig. Hvordan kan man egentlig forutsi været, og hvor pålitelige er værmeldingene? Når vi skal finne svaret på det, skal vi først undersøke hvordan værvarsling har utviklet seg.

Å måle været

I bibelsk tid var værvarsling stort sett basert på observasjoner man gjorde med det blotte øye. (Matteus 16: 2, 3) I dag har meteorologer en rekke avanserte instrumenter som de kan benytte. De mest grunnleggende måler lufttrykk, temperatur, luftfuktighet og vind.

I 1643 oppfant den italienske fysikeren Evangelista Torricelli barometret — et enkelt instrument som måler lufttrykket. Man la fort merke til at lufttrykket stiger og synker når været forandrer seg, og at det ofte er et varsel om uvær når lufttrykket faller. Hygrometret, som måler luftfuktigheten, ble oppfunnet i 1664. Og i 1714 utviklet den tyske fysikeren Daniel Fahrenheit kvikksølvtermometret. Nå kunne man måle temperaturen nøyaktig.

Rundt 1765 foreslo den franske vitenskapsmannen Antoine Laurent Lavoisier at man skulle foreta daglige målinger av lufttrykk, luftfuktighet, vindhastighet og vindretning. Han sa: «Med alle disse opplysningene er det nesten alltid mulig å forutsi været rimelig nøyaktig én eller to dager i forveien.» Det viste seg dessverre at dette ikke var så enkelt.

Været spores

I 1854 sank et fransk krigsskip og 38 handelsskip i en voldsom storm utenfor Balaklava havn på Krimhalvøya. De franske myndighetene bad Urbain Jean Joseph  Leverrier, som var direktør for observatoriet i Paris, om å foreta undersøkelser. Da han kontrollerte meteorologiske opptegnelser, oppdaget han at stormen hadde oppstått to dager før katastrofen, og at den hadde feid over Europa fra nordvest mot sørøst. Hadde det vært et system i bruk som sporet stormers bevegelser, kunne fartøyene ha blitt advart på forhånd. Det ble da opprettet en landsdekkende stormvarslingstjeneste i Frankrike. Moderne meteorologi hadde sett dagens lys.

Men forskerne trengte en metode for raskt å kunne motta data om været fra andre steder. Og den nye oppfinnelsen til Samuel Morse, den elektriske telegrafen, var akkurat det som trengtes. Dette gjorde det mulig for observatoriet i Paris å begynne å utgi de første værkartene i moderne format i 1863. I 1872 gjorde det britiske meteorologiske institutt det samme.

Jo flere data meteorologene klarte å samle, desto mer ble de klar over hvor uhyre innviklet været er. Det ble utarbeidet nye grafiske hjelpemidler, slik at værkartene kunne formidle mer informasjon. Isobarer er for eksempel linjer som forbinder de stedene som har samme lufttrykk. Isotermer forbinder de stedene som har samme temperatur. På værkart blir det også brukt symboler som viser vindretning og vindstyrke, og linjer som skildrer varme og kalde luftmasser som møtes.

Det er også blitt utviklet avansert utstyr. Nå til dags finnes det flere hundre værstasjoner verden over som sender ut ballonger som bærer radiosonder — instrumenter som måler atmosfæriske forhold og radiooverfører resultatene. Radar blir også brukt. Ved hjelp av radiobølger som blir reflektert av regndråper og ispartikler i skyene, kan meteorologene følge bevegelsene til en storm.

I 1960 ble TIROS I, verdens første værsatellitt, skutt opp mot himmelen utstyrt med et TV-kamera. Det var et stort framskritt i arbeidet med å gjøre nøyaktige værobservasjoner. Nå finnes det værsatellitter som går i bane rundt jorden fra pol til pol. Det finnes også geostasjonære satellitter, som er stillestående i forhold til jordoverflaten. De overvåker kontinuerlig den delen av jorden som er i deres synsfelt. Begge disse typene sender ned satellittbilder av været som er tatt ovenfra.

Å forutsi været

Én ting er å vite nøyaktig hvordan været er akkurat nå, men det er noe ganske annet å forutsi hvordan det vil være om en time, en dag eller en uke. Kort tid etter den første verdenskrig regnet den britiske meteorologen Lewis Richardson ut at siden atmosfæren følger de fysiske lovene,  kunne han bruke matematikk til å forutsi været. Men formlene var så kompliserte og utregningene tok så lang tid at værfrontene var borte før meteorologene var ferdige med sine kalkuleringer. Richardson benyttet dessuten avlesninger av været som ble foretatt med seks timers mellomrom. «For at et værvarsel skal bli det minste vellykket, må det tas målinger med høyst 30 minutters mellomrom,» sier den franske meteorologen René Chaboud.

Da datamaskinene kom, ble det imidlertid mulig å utføre omstendelige kalkulasjoner raskt. Meteorologer brukte Richardsons beregninger til å utvikle en komplisert numerisk modell — en serie av matematiske ligninger som omfatter alle de fysiske lovene som man vet styrer været.

Meteorologene deler jordoverflaten inn i et rutenett for å gjøre bruk av disse ligningene. På den globale atmosfæremodellen som det britiske meteorologiske institutt for tiden bruker, er det cirka åtte mil mellom knutepunktene. Atmosfæren over hver firkant utgjør en «celle», og der blir observasjoner av atmosfærisk vind, lufttrykk, temperatur og luftfuktighet registrert i 20 forskjellige høydenivåer. Datamaskinen analyserer de data den får fra observasjonsstasjonene verden over — det finnes flere enn 3500 — og produserer så et varsel for hvordan været i verden vil være de neste 15 minuttene. Når dette er gjort, lages det fort et værvarsel for de etterfølgende 15 minuttene. Denne prosessen gjentas mange ganger, og på den måten kan en datamaskin produsere et globalt seksdagers værvarsel på bare 15 minutter.

For å få en mer detaljert og presis lokal værmelding bruker det britiske meteorologiske institutt en regional atmosfæremodell som dekker de nordatlantiske og europeiske områdene. I den er knutepunktene plassert med fem mils mellomrom. Det finnes også en modell som dekker bare De britiske øyene og havet omkring. Den har 262 384 knutepunkter med 15 kilometers mellomrom og 31 nivåer i høyden.

Meteorologens rolle

Men det å forutsi været er ikke ren og skjær vitenskap. Som The World Book Encyclopedia sier: «De formlene som datamaskinene bruker, er bare omtrentlige beskrivelser av atmosfærens atferd.» Og selv om et værvarsel for et stort område er nøyaktig nok, tar det kanskje ikke med i beregningen hvordan det lokale terrenget påvirker været. Så det er bruk for en viss grad av kunst også. Det er her meteorologen kommer inn i bildet. Han bruker sin erfaring og dømmekraft til å avgjøre hvor stor vekt han skal legge på de data han får. Dette gjør det mulig for ham å forutsi været med større nøyaktighet.

Ofte dannes det for eksempel et tynt skydekke når luft som er blitt avkjølt av Nordsjøen, beveger seg over de europeiske landmasser. Om dette skydekket varsler regn på kontinentet dagen etter, eller om det rett og slett kommer til å fordampe i varmen fra solen, kommer an på en temperaturforskjell på bare noen tiendedeler av en grad. Meteorologens data og hans kjennskap til tidligere situasjoner som har lignet, gjør det mulig for ham å gi gode råd. Denne blandingen av faglig ferdighet og vitenskap er helt avgjørende for at meteorologen skal kunne gi et nøyaktig værvarsel.

Hvor pålitelig?

Det britiske meteorologiske institutt sier at det for tiden har en treffsikkerhet på 86 prosent når det gjelder værvarsler for det kommende døgn. Femdagersvarsler fra European Centre for Medium-Range Weather Forecasts har oppnådd en treffsikkerhet på 80 prosent — bedre enn påliteligheten av et todagersvarsel tidlig på 1970-tallet. Det er imponerende, men langt fra perfekt. Hvorfor er ikke værvarslene mer pålitelige?

Av den enkle grunn at værsystemene er enormt kompliserte. Og det er ikke mulig å ta alle de målingene som må til for at man skulle kunne komme med idiotsikre forutsigelser.  Det finnes store havområder der det ikke er noen værbøyer som kan sende data via satellitt til stasjoner på land. Og det er sjelden at knutepunktene i værmodellene er plassert akkurat der værobservatoriene ligger. Forskerne forstår dessuten ikke alle de naturkreftene som påvirker været, ennå.

Men det blir stadig gjort framskritt innen værvarsling. Inntil ganske nylig var værvarsling for eksempel stort sett basert på observasjoner av atmosfæren. Men siden 71 prosent av jordens overflate er dekket av hav, retter forskerne nå oppmerksomheten mot den måten energi lagres og overføres fra havet til luften på. Et globalt system av bøyer for havobservasjon skaffer til veie informasjon om små stigninger i vanntemperaturen i et område som kan ha drastiske konsekvenser for været langt unna. *

Patriarken Job fikk spørsmålet: «Hvem kan forstå skylagene, brakene fra [Guds] hytte?» (Job 36: 29) I dag vet menneskene fortsatt forholdsvis lite om hvordan været tar form. Vår tids værvarsling er likevel pålitelig nok til å bli tatt alvorlig. Med andre ord tar du sikkert med deg en paraply neste gang værvarsleren sier at det trolig blir regn.

[Fotnote]

[Bilder på side 13]

Leverrier

Et tidlig glasstermometer

Torricelli

Lavoisier i sitt laboratorium

[Rettigheter]

Bildene av Leverrier, Lavoisier og Torricelli: Brown Brothers

Termometer: © G. Tomsich, Science Source/Photo Researchers

[Bilder på side 15]

Satellitter, værballonger og datamaskiner er noen av de hjelpemidlene meteorologene bruker

[Rettigheter]

Sidene 2 og 15: Satellitt: NOAA/Department of Commerce; orkan: NASA-foto

Commander John Bortniak, NOAA Corps