Mục lục:

Thời tiết phát sinh như thế nào và bạn có thể dự đoán chính xác như thế nào?
Thời tiết phát sinh như thế nào và bạn có thể dự đoán chính xác như thế nào?

Video: Thời tiết phát sinh như thế nào và bạn có thể dự đoán chính xác như thế nào?

Video: Thời tiết phát sinh như thế nào và bạn có thể dự đoán chính xác như thế nào?
Video: 3 Nữ Tử Tù Và Những Đòi Hỏi Oái Oăm Nhất Khu Biệt Giam | Phá Án TV 2024, Tháng Ba
Anonim

Các nhà dự báo hứa hẹn một ngày nắng đẹp, và bên ngoài cửa sổ - một trận bão tuyết. Sự thiếu chính xác trong các dự báo có liên quan đến cả điều kiện môi trường đang thay đổi nhanh chóng và biến đổi khí hậu toàn cầu. Tuy nhiên, các nhà khí tượng học hiện đại đã tạo ra một bước đột phá trong dự báo, ngày nay các thuật toán toán học được sử dụng cho việc này, các phương pháp và công cụ mới đang được tạo ra để nghiên cứu các điều kiện thời tiết hiện tại.

Các hiện tượng tự nhiên đang được nghiên cứu như thế nào ngày nay và liệu có thể đưa ra các dự báo hoàn toàn chính xác trong tương lai đã được đăng tải trên tạp chí khoa học nổi tiếng Discover của Mỹ. T&P đã chuyển thể bài báo và dịch nó.

Thời tiết phát sinh như thế nào

Lớp khí quyển của Trái đất được cấu tạo chủ yếu bởi nitơ, oxy và hơi nước. Không khí này hoạt động giống như một chất lỏng và chảy từ nơi này sang nơi khác, thay đổi nhiệt độ, độ ẩm và các đặc điểm khác. Thời tiết là một sản phẩm phụ của khí quyển, mang nhiệt từ nơi này đến nơi khác.

Hình ảnh
Hình ảnh

Không khí mát hơn dày đặc và không thể giữ được nhiều độ ẩm; không khí ấm hơn ít đặc hơn và có thể chứa nhiều nước hơn. Khi các khu vực không khí có nhiệt độ và mật độ khác nhau va chạm, mưa xảy ra do nước được hình thành từ không khí ấm được làm mát. Các kết tủa khác có thể xảy ra. Khi không khí ấm, ẩm bay lên trên, nó lạnh đi và nước ngưng tụ lại thành các hạt lơ lửng trong không khí. Các giọt bay lên trở nên nặng hơn và sau đó rơi xuống Trái đất.

Bão được hình thành khi nước biển nóng lên trên 27 ℃ và bốc hơi nhanh chóng, đồng thời không khí trên đại dương trở nên ấm và bốc lên. Ở vị trí của nó, các luồng không khí lạnh đi đến, các luồng khí này cũng nóng lên và bốc lên. Những chuyển động này tạo ra gió mạnh, một cơn cuồng phong được hình thành.

Các hiện tượng tự nhiên đã được nghiên cứu như thế nào trước đây

Khoa học quan sát thời tiết bắt đầu vào thời kỳ Phục hưng, khi các phong vũ biểu và nhiệt kế được phát minh. Các học giả châu Âu cổ đại như Galileo đã sử dụng những công cụ này để giải thích các hiện tượng thời tiết.

Nhưng những dự đoán ban đầu còn hạn chế và chỉ dựa trên giả định rằng quá khứ sẽ quyết định hành vi trong tương lai.

Bob Henson, nhà khí tượng học và tác giả của Weather Underground, giải thích: “Nếu hôm nay có bão ở Kansas và ngày hôm sau ở Missouri, bạn có thể biết nó sẽ đến Illinois vào ngày hôm sau.

Phương pháp này hoạt động trong các điều kiện không đổi - khi cơn bão đang dần di chuyển hoặc khi khí hậu địa phương không thay đổi nhiều từ ngày này sang ngày khác (ví dụ: ở Nam California).

Tuy nhiên, phương pháp đơn giản này không tính đến các điều kiện thay đổi: ví dụ, bão được hình thành nhanh chóng do đối lưu (chuyển động của các khối không khí từ độ cao này sang độ cao khác, do lực Archimedean - Ed.). May mắn thay, có những cách mới để dự đoán thời tiết trong thế giới ngày nay. Các dự báo không được thực hiện bởi những người nhìn vào bản đồ và các mức cao và thấp của ngày hôm qua, chúng được thực hiện bởi máy móc.

Dự báo thời tiết cập nhật

Các nhà khí tượng học sử dụng dự báo thời tiết bằng số bằng cách nhập dữ liệu về điều kiện thời tiết hiện tại. Sau đó, chúng được xử lý trong một mô hình máy tính. Càng nhập nhiều thông tin phù hợp và chính xác thì dự báo càng chính xác. Để có được dữ liệu này, các công cụ như khinh khí cầu, máy bay, vệ tinh và phao đại dương được sử dụng.

Các kiểu thời tiết chia một khu vực, tiểu bang hoặc thậm chí toàn bộ địa cầu thành các ô. Kích thước của chúng ảnh hưởng đến độ chính xác của dự báo. Hình chữ nhật lớn khó nhìn thấy những gì đang xảy ra ở các khu vực nhỏ, nhưng chúng cung cấp bức tranh tổng thể về xu hướng thời tiết theo thời gian. Ví dụ, dự báo chung này là cần thiết để xác định sự di chuyển của một cơn bão.

Các ô nhỏ với độ phân giải cao hơn cho phép dự báo trong một khoảng thời gian ngắn hơn - một đến hai ngày - và chỉ bao gồm một khu vực cụ thể. Một số mô hình có thể tập trung vào dữ liệu cụ thể như tốc độ gió, nhiệt độ và độ ẩm. Do đó, hai mô hình máy tính có thể cho kết quả hơi khác nhau ngay cả với những quan sát ban đầu giống hệt nhau.

Hình ảnh
Hình ảnh

Những dự đoán hoàn hảo có khả thi không?

Schumacher, trợ lý giáo sư khoa học khí quyển tại Đại học bang Colorado cho biết: “Các mô hình máy tính là đủ để dự báo thời tiết hàng ngày, vì vậy các nhà khí tượng học sẽ không bổ sung nhiều ở đây. - Nhưng điều này không có nghĩa là mọi người không cần thiết chút nào. Người dự báo có thể nhận ra những điểm không chính xác trong dữ liệu do hệ thống máy tính tái tạo."

Matt Kölsch, nhà khí tượng thủy văn tại Tổng công ty Nghiên cứu Khí quyển của Đại học ở Boulder, cho biết lượng mưa khó dự đoán hơn nhiều so với nhiệt độ.

“Nhiệt độ là một trường liên tục, nó ở khắp mọi nơi. Mưa là một lĩnh vực không liên tục, ở một số nơi có thể có mưa hoặc tuyết, nhưng ở những nơi khác thì hoàn toàn không."

Các đặc điểm cảnh quan của khu vực, chẳng hạn như đồi núi, đường bờ biển, ảnh hưởng đến lượng mưa và các mô hình máy tính không phải lúc nào cũng tính đến điều này. Kölsch nói rằng một nhà khí tượng học là cần thiết để đưa ra dự báo trong 24 đến 36 giờ. Việc dự đoán các tình huống có tác động mạnh như bão, lốc xoáy và lũ lụt khó khăn hơn và đòi hỏi cả nhân lực và hệ thống máy tính.

Kể từ những năm 1950, máy tính nhanh ngày càng trở thành những dự đoán chính xác hơn. Theo Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia, dự báo 5 ngày hôm nay chính xác khoảng 90%.

Dự báo 7 ngày chính xác 80% thời gian và dự báo 10 ngày là 50%

Ngày nay, dự báo bão kéo dài 5 ngày đáng tin cậy hơn so với dự báo 4 ngày vào đầu những năm 2000 và dự báo 3 ngày vào những năm 1990. Và một bài báo trên tạp chí Nature năm 2015 cho thấy dự báo từ ba đến mười ngày được cải thiện khoảng một ngày trong một thập kỷ, có nghĩa là dự báo sáu ngày hiện tại chính xác như dự báo 5 ngày 10 năm trước.

Thật không may, những biến đổi khí hậu lớn làm phức tạp quá trình dự báo. Có một trò đùa rằng một con bướm vỗ cánh ở Hồng Kông có thể thay đổi thời tiết ở New York. Ý tưởng này được đưa ra vào năm 1972 bởi nhà toán học và khí tượng học Edward Lorenz. “Hiệu ứng cánh bướm” là những thay đổi nhỏ có thể có tác động rất lớn đến sự phát triển của toàn bộ hệ thống.

Trong thực tế, điều này có nghĩa là một mô hình máy tính, chạy nhiều lần, ngay cả với sự khác biệt nhỏ nhất trong điều kiện hiện tại, có thể đưa ra các dự đoán khác nhau. Do đó, giới hạn dự báo tiềm năng là khoảng 14 ngày, Bob Henson nói.

Henson nói: “Về cơ bản, Lorenz đã nói rằng không thể dự đoán được các kiểu thời tiết trong hơn hai tuần, bởi vì những cánh bướm nhỏ này và vô số những thứ nhỏ nhặt khác sẽ dẫn đến những thay đổi lớn,” Henson nói.

Nhà khí tượng học Judt tự tin rằng nhân loại không bao giờ có thể dự đoán một cơn giông bão trước vài giờ, bất kể các quan sát tốt đến đâu.

Ông nói: “Đối với những cơn bão và bão mạnh hơn nhiều (và do đó dễ phát hiện trước hơn), thời gian có thể kéo dài từ hai đến ba tuần.

Khi đưa ra dự báo, các nhà khí tượng học giải thích những điều không chắc chắn bằng cách sử dụng một mô hình toán học nhiều lần. Đồng thời, nó sẽ cho một kết quả hơi khác một chút, nhưng hầu hết chúng sẽ tương tự nhau. Những người thường xuyên nhất sẽ là kết quả cuối cùng.

Đề xuất: