Konsten att göra en väderprognos

FRÅN VAKNA!:S MEDARBETARE I STORBRITANNIEN

DEN 15 OKTOBER 1987 KONTAKTAR EN KVINNA EN TV-STATION I STORBRITANNIEN OCH SÄGER SIG HA HÖRT ATT EN STORM ÄR PÅ VÄG. METEOROLOGEN TALAR LUGNANDE OM FÖR TITTARNA: ”OROA ER INTE. DET ÄR DET INTE.” MEN DEN NATTEN FICK SÖDRA ENGLAND KÄNNA PÅ KRAFTEN I EN STORM SOM KNÄCKTE 15 MILJONER TRÄD, TOG 19 MÄNNISKOLIV OCH ORSAKADE SKADOR FÖR NÄSTAN 1 MILJARD PUND (NÄSTAN 14 MILJARDER KRONOR).

VARJE morgon sätter miljoner av oss på våra radio- och TV-apparater för att lyssna till väderrapporten. Betyder den där molniga himlen regn? Kommer det vackra morgonvädret att stå sig? Kommer stigande temperaturer att ge töväder, så att snö och is smälter? Efter att ha hört prognosen beslutar vi oss för vilka kläder vi skall ha på oss och om vi skall ta med oss paraplyet eller inte.

Från tid till annan är emellertid väderprognoserna märkbart felaktiga. För även om väderprognoserna har blivit mycket mer träffsäkra på senare år, är förutsägelser av vädret en långt ifrån idiotsäker, men fascinerande, blandning av konst, kunnande och vetenskap. Vad är inbegripet i att förutsäga vädret, och hur tillförlitliga är väderprognoser? Låt oss för att få svar på det först undersöka väderprognosens historia.

Att tyda vädret

På Bibelns tid var förutsägelser av vädret i huvudsak grundade på det man såg med blotta ögat. (Matteus 16:2, 3) I dag har meteorologerna tillgång till en rad avancerade instrument, av vilka de mest fundamentala mäter lufttryck, temperatur, luftfuktighet och vind.

År 1643 uppfann den italienske fysikern Evangelista Torricelli barometern — ett enkelt instrument som mäter lufttrycket. Man blev snart varse att lufttrycket ökar och minskar i samband med väderomslag, en minskning av lufttrycket förebådar ofta oväder. Hygrometern, som mäter luftfuktigheten, utvecklades 1664. Och 1714 utvecklade den tyske fysikern Daniel Fahrenheit kvicksilvertermometern. Nu kunde man mäta temperaturen mer exakt.

Omkring 1765 föreslog den franske vetenskapsmannen Antoine Laurent Lavoisier att dagliga mätningar av lufttryck, luftfuktighet, vindhastighet och vindriktning skulle göras. ”Med all denna information”, förklarade han, ”är det nästan alltid möjligt att med någorlunda exakthet förutsäga vädret en eller två dagar i förväg.” Tyvärr visade det sig vara allt annat än enkelt att göra det.

Att följa vädret

År 1854 förliste ett franskt örlogsfartyg och 38 handelsfartyg i en häftig storm utanför hamnstaden Balaklava på Krim. De franska myndigheterna bad Urbain-JeanJoseph Leverrier, chef för observatoriet i Paris, att undersöka saken. Genom att kontrollera  meteorologiska observationer upptäckte han att stormen hade bildats två dagar före katastrofen och att den hade svept fram över Europa från nordväst till sydost. Hade ett system för att följa stormens vandring funnits, kunde fartygen ha blivit varnade innan ovädret var över dem. En nationell stormvarningstjänst inrättades därför i Frankrike. Den moderna meteorologin hade sett dagens ljus.

Man var dock i behov av att snabbt kunna få tillgång till väderobservationer från andra platser. Samuel Morses nyligen uppfunna elektriska telegraf var precis vad man behövde. Med hjälp av den kunde observatoriet i Paris 1863 börja framställa de första väderkartorna som liknar dagens. År 1872 följde den brittiska väderlekstjänsten efter och gjorde detsamma.

Ju mer uppgifter meteorologerna samlade in, desto mer medvetna blev de om vädrets fantastiska komplexitet. Man utvecklade därför nya grafiska symboler, så att väderkartorna kunde rymma ytterligare information. Isobarer, till exempel, är linjer som sammanbinder de punkter på väderkartan som har samma lufttryck. Isotermer sammanbinder punkter med samma temperatur. På väderkartor används även symboler som visar vindriktning och vindstyrka, samt linjer som visar mötet mellan varma och kalla luftmassor.

Man har även utvecklat sofistikerad utrustning. I dag släpps det upp radiosondballonger från hundratals väderstationer runt hela jorden. De ballongburna instrumenten mäter olika förhållanden i atmosfären och skickar sedan tillbaka uppgifterna via en radiosändare. Även radar används. Genom radiovågor som reflekteras mot nederbördspartiklar i moln kan meteorologer följa ovädrens rörelser.

Ett stort steg framåt mot mer tillförlitliga väderobservationer togs 1960, när TIROS I, världens första vädersatellit, sändes upp i rymden, utrustad med en TV-kamera. Nu kretsar polära vädersatelliter runt jorden från pol till pol, medan geostationära vädersatelliter håller samma hastighet som jordens rotation och därför står till synes stilla över en punkt på jordytan. De observerar hela tiden den del av klotet som deras kameror täcker in. Både polära och geostationära satelliter sänder bilder av vädersystemen, som de färdas över.

Att förutsäga vädret

Det är en sak att veta vad det är för väder just för stunden, men det är en helt annan sak att förutsäga hur det kommer att se ut om en timme, en dag eller en vecka. Strax efter första världskriget räknade den brittiske meteorologen Lewis Richardson ut att eftersom atmosfären är underordnad fysikens lagar, skulle han genom matematiska beräkningar kunna förutsäga vädret. Men formlerna var så  komplicerade och uträkningarna så tidskrävande att väderfronterna hann försvinna innan meteorologerna var färdiga med sina uträkningar. Dessutom använde Richardson väderobservationer som var gjorda med sex timmars intervaller. ”En någorlunda tillförlitlig väderprognos kräver observationer gjorda med högst trettio minuters intervaller”, säger den franske meteorologen René Chaboud.

I och med datorns ankomst blev det dock möjligt att utföra de omständliga beräkningarna på kortare tid. Meteorologer använde Richardsons formler för att utveckla en invecklad numerisk metod — en serie matematiska ekvationer som omfattar alla fysiska lagar som man vet styr vädret.

I sin användning av dessa ekvationer delar meteorologer in jordytan i ett rutmönster. För närvarande består den globala modellen, som används av väderlekstjänsten i Storbritannien, av beräkningspunkter som ligger 80 kilometer från varandra. Atmosfären ovanför varje ruta kallas box, och mätningar av atmosfärens vind, lufttryck, temperatur och luftfuktighet samlas in på 20 olika höjdskikt. Datorn behandlar alla uppgifter från väderstationerna runt om på jorden — mer än 3.500 — och tar sedan fram en global väderprognos för de närmaste 15 minuterna. När väl detta är gjort, kan man snabbt ta fram prognosen för nästföljande 15 minuter. En dator kan genom att upprepa denna process många gånger göra en sexdygnsprognos för hela världen på bara 15 minuter!

För att få en noggrannare och mer exakt prognos över begränsade områden använder den brittiska väderlekstjänsten en annan modell, som täcker områdena över Nordatlanten och Europa. I den används beräkningspunkter som ligger omkring 50 kilometer från varandra. Det finns också en modell som täcker endast de brittiska öarna och omgivande hav. Den modellen har 262.384 beräkningspunkter som alla ligger 15 kilometer från varandra. Mätningarna samlas in på 31 olika höjdskikt.

Meteorologens roll

Men att förutsäga vädret är mer än bara vetenskap. Som The World Book Encyclopedia uttrycker det: ”De formler som används i datorerna är bara ungefärliga beskrivningar av atmosfärens beteende.” Och även om en prognos över ett större område är träffsäker, kanske den inte tar hänsyn till hur terrängen i ett begränsat område påverkar vädret. Det behövs alltså ett visst yrkeskunnande. Här kommer meteorologen in i bilden. Han använder sin erfarenhet och sitt omdöme till att avgöra vilka uppgifter som bör uppmärksammas mest. Härigenom kan han få fram en mer träffsäker prognos.

När till exempel luft som har kylts ner av Nordsjön färdas över det europeiska fastlandet, bildas ofta ett tunt molntäcke. Om detta molntäcke förebådar regn över Europa nästa dag eller om det bara dunstar bort i solens hetta beror på en temperaturskillnad på bara några få tiondels grader. De uppgifter meteorologen har fått, samt hans erfarenhet av tidigare liknande situationer, gör att han kan ge tillförlitlig information. Denna blandning av kunnande och vetenskap gör att det är svårt att framställa exakta prognoser.

Hur tillförlitliga?

Den brittiska väderlekstjänsten hävdar för närvarande att 86 procent av deras endygnsprognoser slår in. De femdygnsprognoser som kommer från European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (en europeisk meteorologisk organisation) har en träffsäkerhet på 80 procent; det betyder att de är mer tillförlitliga än tvådygnsprognoser i början av 1970-talet. Imponerande, men långt ifrån perfekt. Varför är väderprognoser inte mer tillförlitliga?

Av den enkla anledningen att vädersystem är enormt komplicerade. Och man har inte möjlighet att samla in alla uppgifter som behövs för att göra felfria prognoser. På vissa positioner ute till havs finns väderbojar som sänder in observationer till väderstationer på land via satelliter. Men över stora  delar av världshaven finns inga sådana väderbojar. Bara i sällsynta fall överensstämmer läget av en beräkningspunkt med läget av en observationsstation. Dessutom är vetenskapsmännen ännu inte förtrogna med alla de naturkrafter som påverkar vädret.

Men meteorologerna gör hela tiden framsteg inom sin prognosverksamhet. Tills helt nyligen var väderprognoserna i huvudsak baserade på observationer i atmosfären. Men eftersom 71 procent av jordens yta täcks av hav, riktar forskare nu uppmärksamheten på hur energin lagras och hur den överförs från havet till luften. Genom ett system av bojar kan Global Ocean Observing System (ett globalt övervakningssystem för haven) ge information om små höjningar av vattentemperaturen i ett område, något som kan få dramatiska följder för vädret någon annanstans. *

Patriarken Job blev tillfrågad: ”Vem kan förstå molnlagren, skrällarna från hans [Guds] hydda?” (Job 36:29) Än i dag vet människan relativt lite om vädrets beteende. Dagens väderprognoser är dock exakta nog för att tas på allvar. Med andra ord, nästa gång meteorologen säger att det troligen blir regn, kommer du säkert att ta med dig paraplyet!

[Fotnot]

[Bilder på sidan 13]

Leverrier

Torricelli

Lavoisier i sitt laboratorium

En av de första glastermometrarna

[Bildkälla]

Bilder av Leverrier, Lavoisier och Torricelli: Brown Brothers

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

[Bilder på sidan 15]

Satelliter, radiosondballonger och datorer är något av det som används för att göra väderprognoser

[Bildkällor]

Sidorna 2 och 15: Satellit: NOAA/Department of Commerce; orkan: NASA photo

Befälhavare John Bortniak, NOAA Corps