Arta şi ştiinţa ce stau la baza prognozelor meteorologice

DE LA CORESPONDENTUL NOSTRU DIN MAREA BRITANIE

LA 15 OCTOMBRIE 1987, O FEMEIE A SUNAT LA UN POST DE TELEVIZIUNE DIN MAREA BRITANIE ŞI A AFIRMAT CĂ AUZISE CĂ SE APROPIA O FURTUNĂ. PE UN TON LINIŞTITOR, METEOROLOGUL LE-A SPUS TELESPECTATORILOR: „STAŢI LINIŞTIŢI. NU SE APROPIE NICI O FURTUNĂ“. ÎN ACEA NOAPTE ÎNSĂ, ASUPRA SUDULUI ANGLIEI S-A ABĂTUT O FURTUNĂ CARE A DISTRUS 15 MILIOANE DE COPACI ŞI A PROVOCAT MOARTEA A 19 PERSOANE ŞI DAUNE ÎN VALOARE DE PESTE 1,4 MILIARDE DE DOLARI.

ÎN FIECARE dimineaţă, milioane de oameni îşi pornesc radiourile şi televizoarele ca să asculte buletinul meteorologic. Sunt norii de pe cer aducători de ploaie? Anunţă seninul dimineţii o zi însorită? Vor provoca temperaturile crescânde topirea zăpezii şi a gheţii? După ce ascultă buletinul meteo, ei se hotărăsc cu ce haine să se îmbrace şi dacă trebuie sau nu să-şi ia cu ei o umbrelă.

Din când în când însă, prognozele meteo nu se prea apropie de realitate. Într-adevăr, deşi în ultimii ani s-au făcut progrese considerabile în ce priveşte acurateţea prognozelor, la prevederea vremii contribuie o fascinantă combinaţie, deloc simplistă, de artă şi ştiinţă. În ce anume constă prevederea vremii şi cât de demne de încredere sunt prognozele meteorologice? Pentru a răspunde la aceste întrebări, să vedem mai întâi care au fost primii paşi în prevederea vremii.

Instrumente de măsură

În timpurile biblice, prevederea vremii se baza în principal pe observaţiile făcute cu ochiul liber (Matei 16:2, 3). În prezent, meteorologii au la dispoziţie o gamă largă de instrumente complexe, dintre care cele de bază măsoară presiunea atmosferică, temperatura, umiditatea şi intensitatea vântului.

În 1643, fizicianul italian Evangelista Torricelli a inventat barometrul, un instrument simplu cu ajutorul căruia se măsoară presiunea atmosferică. Nu după mult timp s-a observat că presiunea atmosferică creşte şi scade în funcţie de schimbarea vremii, în multe cazuri scăderea ei prevestind apropierea unei furtuni. Higrometrul, cu ajutorul căruia se măsoară umiditatea aerului, a fost inventat în 1664. Iar, în 1714, fizicianul german Daniel Fahrenheit a inventat termometrul cu mercur. În prezent, temperatura se poate măsura cu exactitate.

În jurul anului 1765, omul de ştiinţă francez Antoine-Laurent Lavoisier a propus măsurarea zilnică a presiunii atmosferice, a umidităţii aerului şi a vitezei şi direcţiei vântului. „Dacă deţinem toate aceste informaţii, a declarat el, se poate prevedea aproape întotdeauna, cu o exactitate rezonabilă, starea vremii din ziua următoare sau din următoarele două zile.“ Din nefericire, acest lucru nu s-a dovedit a fi chiar atât de simplu.

Urmărirea evoluţiei vremii

În 1854, un vas francez de război şi 38 de vase comerciale s-au scufundat din cauza unei furtuni violente izbucnite în apropierea portului Balaklava, din Crimeea. Autorităţile franceze i-au cerut lui Urbain-Jean-Joseph Leverrier, directorul  Observatorului din Paris, să facă investigaţii. Verificând înregistrările meteorologice, el a descoperit că furtuna se formase cu două zile înaintea dezastrului şi măturase Europa dinspre nord-vest spre sud-est. Dacă ar fi existat un sistem de urmărire a mişcărilor furtunilor, vasele ar fi putut fi avertizate din timp. Prin urmare, în Franţa s-a instituit un serviciu naţional de avertizare împotriva furtunilor. Aşa a luat fiinţă meteorologia modernă.

Însă oamenii de ştiinţă aveau nevoie de o modalitate rapidă de a primi date din alte locuri. Iar telegraful electromagnetic, nu demult inventat de Samuel Morse, era cel mai potrivit mijloc de a primi aceste date. Astfel, a fost posibil ca în 1863 Observatorul din Paris să înceapă să publice primele hărţi sinoptice, format modern. În jurul anului 1872, şi Biroul Meteorologic Britanic făcea acelaşi lucru.

Cu cât meteorologii acumulau mai multe date, cu atât erau mai conştienţi de complexitatea fenomenelor meteorologice. Prin urmare, s-au realizat noi instrumente grafice, astfel încât hărţile sinoptice să cuprindă informaţii suplimentare. Izobarele, de exemplu, sunt linii care unesc punctele de egală presiune barometrică. Izotermele leagă locurile în care există aceeaşi temperatură. De asemenea, hărţile sinoptice cuprind simboluri care arată direcţia şi forţa vântului, precum şi linii care descriu întâlnirea maselor de aer cald şi rece.

Un mare pas înainte s-a înregistrat şi în privinţa echipamentelor sofisticate. În zilele noastre, sute de staţii meteorologice din întreaga lume lansează baloane ce poartă radiosonde, instrumente care măsoară condiţiile atmosferice şi apoi transmit informaţiile prin radio. Este folosit şi radarul. Datorită faptului că undele radio sunt reflectate de picăturile de ploaie şi de particulele de gheaţă din nori, meteorologii pot urmări mişcarea furtunilor.

Un mare progres în observarea exactă a vremii s-a realizat în 1960, când TIROS I, primul satelit meteorologic din lume, s-a avântat spre cer, echipat cu o cameră video. În prezent, sateliţii meteorologici sunt plasaţi pe orbite polare în jurul pământului, pe când sateliţii geostaţionari îşi menţin poziţia fixă deasupra suprafeţei pământului şi continuă să monitorizeze zona pământului care se află în „câmpul lor vizual“. Ambele tipuri transmit imagini ale stării vremii, pe care le observă de sus.

Prevederea vremii

Una e să ştii cu exactitate care este starea vremii chiar acum şi cu totul alta e să prevezi cum va fi peste o oră, peste o zi sau peste o săptămână. La scurt timp după primul război mondial, meteorologul britanic Lewis Richardson a presupus că, întrucât atmosfera se supune legilor fizicii, el se putea folosi de matematică pentru a prevedea vremea. Însă  formulele erau atât de complicate, iar efectuarea calculelor necesita atât de mult timp, încât fronturile atmosferice se deplasau înainte ca meteorologii să-şi termine calculele. Mai mult decât atât, Richardson aduna date meteorologice o dată la şase ore. „Doar pentru o prognoză parţial corectă este nevoie de măsurători făcute la intervale de cel mult treizeci de minute“, specifică meteorologul René Chaboud.

Însă apariţia calculatoarelor a făcut posibilă efectuarea rapidă a unor calcule lungi. Meteorologii au folosit calculele lui Richardson pentru a pune bazele unui model numeric complex, o serie de ecuaţii matematice care înglobează toate legile cunoscute ce guvernează vremea.

Pentru a putea folosi aceste ecuaţii, meteorologii au împărţit suprafaţa pământului într-o grilă. În prezent, modelul global folosit de Biroul Meteorologic Britanic are puncte de grilă situate la o distanţă de aproximativ 80 de kilometri unele de altele. Atmosfera de deasupra fiecărui pătrat este numită căsuţă, iar datele referitoare la vânt, presiunea atmosferică, temperatură şi umiditate sunt înregistrate de la altitudini diferite, şi anume de la 20 de nivele. Calculatorul analizează datele primite de la staţiile de observaţie din întreaga lume, numărul lor fiind de peste 3 500, iar apoi elaborează o prognoză cu starea vremii în lume pentru următoarele 15 minute. Odată ce s-a făcut acest lucru, se elaborează rapid prognoza pentru următoarele 15 minute. Repetând acest proces de mai multe ori, calculatorul poate întocmi o prognoză globală pentru următoarele şase zile în doar 15 minute.

Pentru obţinerea mai multor detalii şi a unei acurateţe mai mari pentru prognozele locale, Biroul Meteorologic Britanic se foloseşte de Modelul pe Arie Limitată, care include Atlanticul de Nord şi anumite zone ale Europei. Punctele de grilă se află la o distanţă de aproximativ 50 de kilometri unele de altele. De asemenea, există un model care cuprinde doar insulele britanice şi mările dimprejur. Acesta înglobează 262 384 de puncte de grilă, situate la 15 kilometri unele de altele, şi are 31 de nivele pe verticală!

Rolul meteorologului

Prevederea vremii însă nu este pur ştiinţifică. Potrivit celor spuse în The World Book Encyclopedia, „formulele folosite de calculatoare nu sunt decât descrieri aproximative ale comportamentului atmosferei“. Mai mult decât atât, chiar şi o prognoză exact elaborată pentru o zonă întinsă s-ar putea să nu ţină cont de influenţa pe care o are terenul local asupra vremii. Aşadar, este necesară şi puţină artă. Aici îşi începe rolul meteorologul. El îşi foloseşte experienţa şi discernământul pentru a stabili ce valoare să atribuie datelor primite. Aceasta îl ajută să elaboreze o prognoză mai exactă.

De exemplu, când aerul rece care vine dinspre Marea Nordului înaintează pe deasupra continentului european se formează un strat subţire de nori. Dacă acest strat de nori anunţă ploaie deasupra Europei continentale pentru următoarea zi sau dacă pur şi simplu se va evapora în căldura soarelui depinde de o diferenţă în temperatură de doar câteva zecimi de grad. Datele meteorologului şi experienţa acumulată din situaţii anterioare similare îl ajută să dea sfaturi demne de încredere. Această combinaţie de artă şi ştiinţă are o importanţă foarte mare în elaborarea unor prognoze exacte.

Cât de demne de încredere sunt prognozele meteorologice?

În prezent, Biroul Meteorologic Britanic atribuie prognozelor pentru următoarele 24 de ore o acurateţe de 86 la sută. Prognozele elaborate de Centrul European pentru Prognoze Meteo Medii pentru următoarele cinci zile au o acurateţe de 80 la sută, deci mai mare decât cea a prognozelor pentru următoarele două zile efectuate la începutul anilor ’70. Sună impresionant, însă prognozele sunt departe de a fi perfecte. De ce nu sunt prognozele meteorologice mai demne de încredere?

Pentru simplul motiv că sistemele meteorologice sunt extrem de complicate. Şi nu este posibil să se facă toate măsurătorile pentru a se obţine o prognoză sigură. Pe suprafeţe vaste ale oceanului nu există balize meteorologice care să transmită date prin satelit la staţiile meteo de pe uscat. Punctele de grilă ale modelului  climatic rareori corespund cu exactitate cu locurile observatoarelor meteorologice. Pe lângă aceasta, oamenii de ştiinţă încă nu înţeleg toate forţele naturii care influenţează vremea.

Însă se fac încontinuu îmbunătăţiri în modul de elaborare al prognozelor meteorologice. De exemplu, până nu demult, prevederea vremii se făcea în primul rând pe baza observării atmosferei. Întrucât 71 la sută din suprafaţa globului este acoperită de oceane, cercetătorii îşi îndreaptă atenţia în prezent spre modul în care este stocată şi transferată energia de la ocean la aer. Prin intermediul unui sistem de balize, Sistemul de Observare a Oceanului Planetar furnizează informaţii referitoare la ridicări uşoare ale temperaturii apei dintr-o anumită regiune, fapt care poate avea consecinţe dramatice asupra stării vremii dintr-o regiune îndepărtată. *

Patriarhul Iov a fost întrebat: „Şi cine poate pricepe ruperea norului şi tunetul cortului Său [al lui Dumnezeu]?“ (Iov 36:29). Chiar şi în prezent, omul cunoaşte relativ puţine lucruri privitoare la evoluţia vremii. Cu toate acestea, prevederea modernă a vremii este suficient de precisă ca să fie luată în serios. Cu alte cuvinte, data viitoare când meteorologii spun că este posibil să plouă, ar fi bine să vă luaţi umbrela!

[Notă de subsol]

[Legenda ilustraţiilor de la pagina 13]

Leverrier

Torricelli

Lavoisier în laboratorul său

Un termometru de sticlă primitiv

[Provenienţa ilustraţiilor]

Imaginile cu Leverrier, Lavoisier şi Torricelli: Brown Brothers

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

[Legenda fotografiilor de la pagina 15]

Sateliţii, baloanele meteorologice şi calculatoarele sunt câteva dintre instrumentele meteorologilor

[Provenienţa fotografiilor]

Paginile 2 şi 15: Satelit: NOAA/Department of Commerce; uragan: NASA photo

Commander John Bortniak, NOAA Corps