¿Cómo surge el clima y con qué precisión se puede predecir?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

Los meteorólogos prometen un día soleado y, fuera de la ventana, una tormenta de nieve. Las imprecisiones en los pronósticos están asociadas tanto con condiciones ambientales rápidamente cambiantes como con transformaciones climáticas globales. Sin embargo, los meteorólogos modernos han hecho un gran avance en la predicción, hoy se utilizan algoritmos matemáticos para esto, se están creando nuevos métodos y herramientas para estudiar las condiciones climáticas actuales.

La forma en que se estudian los fenómenos naturales en la actualidad y si es posible hacer pronósticos perfectamente precisos en el futuro estaba disponible en la revista estadounidense de divulgación científica Discover. T&P adaptó el artículo y lo tradujo.

¿Cómo surge el clima?

La capa atmosférica de la Tierra está compuesta principalmente de nitrógeno, oxígeno y vapor de agua. Este aire se comporta como un líquido y, al fluir de un lugar a otro, cambia la temperatura, la humedad y otras características. El clima es un subproducto de la atmósfera, que transporta el calor de un lugar a otro.

El aire más frío es denso y no puede retener mucha humedad; el aire más cálido es menos denso y puede contener más agua. Cuando chocan áreas de aire de diferente temperatura y densidad, se produce lluvia a medida que se forma agua a partir del aire caliente enfriado. Pueden producirse otras precipitaciones. A medida que el aire cálido y húmedo sube, se enfría y el agua se condensa en partículas suspendidas en el aire. Las gotas que se elevan se vuelven más pesadas y posteriormente caen a la Tierra.

Un huracán se forma cuando el agua de mar se calienta por encima de 27 ℃ y se evapora rápidamente, y el aire sobre el océano se calienta y se eleva. En su lugar llegan corrientes de aire frío, que también se calientan y ascienden. Estos movimientos crean fuertes vientos, se forma un huracán.

Cómo se estudiaban los fenómenos naturales antes

Las observaciones científicas del tiempo comenzaron en el Renacimiento, cuando se inventaron los barómetros y los termómetros. Los eruditos de la antigua Europa, como Galileo, utilizaron estas herramientas para explicar los fenómenos meteorológicos.

Pero las primeras predicciones eran limitadas y se basaban únicamente en el supuesto de que el pasado determinaría el comportamiento futuro.

"Si hay una tormenta hoy en Kansas y al día siguiente en Missouri, se puede decir que llegará a Illinois al día siguiente", explica Bob Henson, meteorólogo y autor de Weather Underground.

Este método funciona en condiciones constantes, cuando la tormenta se mueve gradualmente o cuando el clima local no cambia mucho de un día a otro (por ejemplo, en el sur de California).

Sin embargo, este método simple no tiene en cuenta las condiciones cambiantes: por ejemplo, las tormentas se forman rápidamente debido a la convección (movimiento de los volúmenes de aire de una altitud a otra, debido a la fuerza de Arquímedes. - Ed.). Afortunadamente, existen nuevas formas de predecir el clima en el mundo actual. Los pronósticos no los hacen personas que miran los mapas y los altibajos de ayer, los hacen máquinas.

Previsiones meteorológicas actualizadas

Los meteorólogos utilizan la previsión meteorológica numérica introduciendo datos sobre las condiciones meteorológicas actuales. Luego se procesan en un modelo de computadora. Cuanto más relevante y precisa se ingrese la información, más precisa será la previsión. Para obtener estos datos se utilizan instrumentos como un globo meteorológico, aviones, satélites y boyas oceánicas.

Los patrones climáticos dividen una región, un estado o incluso todo el mundo en celdas. Su tamaño afecta la precisión del pronóstico. Los rectángulos grandes son más difíciles de ver lo que está sucediendo en áreas pequeñas, pero brindan una imagen general de las tendencias climáticas a lo largo del tiempo. Este pronóstico general es necesario, por ejemplo, para determinar el movimiento de una tormenta.

Las celdas pequeñas con mayor resolución permiten pronosticar en un período de tiempo más corto (uno o dos días) y solo cubren un área específica. Algunos modelos pueden centrarse en datos específicos como la velocidad del viento, la temperatura y la humedad. Por lo tanto, dos modelos de computadora pueden dar resultados ligeramente diferentes incluso con exactamente las mismas observaciones iniciales.

¿Son posibles las predicciones perfectas?

“Los modelos informáticos son suficientes para los pronósticos meteorológicos diarios, por lo que los meteorólogos no aportarán mucho aquí”, dice Schumacher, profesor asistente de ciencias atmosféricas en la Universidad Estatal de Colorado. - Pero esto no significa que las personas no sean necesarias en absoluto. El pronosticador puede reconocer inexactitudes en los datos reproducidos por el sistema informático.

La precipitación es mucho más difícil de predecir que la temperatura, dice Matt Kölsch, hidrometeorólogo de la Corporación de Investigación Atmosférica de la Universidad en Boulder.

“La temperatura es un campo continuo, está en todas partes. La precipitación es un campo intermitente, en algunos lugares puede llover o nevar, pero en otros no lo será en absoluto.

Las características del paisaje de la zona, como colinas, costas, afectan la precipitación y los modelos informáticos no siempre tienen esto en cuenta. Kölsch dice que se necesita un meteorólogo para hacer pronósticos de 24 a 36 horas. Predecir situaciones de alto impacto como huracanes, tornados e inundaciones es más desafiante y requiere tanto recursos humanos como sistemas informáticos.

Desde la década de 1950, las computadoras rápidas se han convertido en predicciones cada vez más precisas. El pronóstico de cinco días de hoy es preciso aproximadamente el 90% del tiempo, según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.

El pronóstico de 7 días resulta ser correcto el 80% de las veces, y el pronóstico de 10 días el 50%.

Hoy en día, un pronóstico de huracán de cinco días es más confiable que un pronóstico de cuatro días a principios de la década de 2000 y un pronóstico de tres días en la década de 1990. Y un artículo de Nature de 2015 encontró que los pronósticos de tres a diez días mejoraron en aproximadamente un día en una década, lo que significa que el pronóstico actual de seis días es tan preciso como el pronóstico de cinco días hace 10 años.

Desafortunadamente, las grandes transformaciones climáticas complican el proceso de predicción. Hay una broma de que el aleteo de una mariposa en Hong Kong puede cambiar el clima en Nueva York. Esta idea fue propuesta en 1972 por el matemático y meteorólogo Edward Lorenz. El "efecto mariposa" es que los pequeños cambios pueden tener un gran impacto en el desarrollo de todo el sistema.

En la práctica, esto significa que un modelo de computadora, ejecutado más de una vez, incluso con las diferencias más pequeñas en las condiciones actuales, puede dar diferentes predicciones. Debido a esto, el límite de pronóstico potencial es de alrededor de 14 días, dice Bob Henson.

"Lorenz básicamente dijo que es imposible predecir los patrones climáticos durante más de dos semanas, porque estas pequeñas alas de mariposa e innumerables otras pequeñas cosas conducirán a grandes cambios", dice Henson.

El meteorólogo Judt confía en que la humanidad nunca podrá predecir una tormenta con más de un par de horas de anticipación, por muy buenas que sean las observaciones.

“Para huracanes y tormentas que son mucho más fuertes (y por lo tanto más fáciles de detectar por adelantado), el período puede ser de dos a tres semanas”, dice.

Al hacer un pronóstico, los meteorólogos tienen en cuenta las incertidumbres utilizando un modelo matemático varias veces. Al mismo tiempo, dará un resultado ligeramente diferente, pero la mayoría serán similares. Los más frecuentes serán el resultado final.