Faydalı hava durumu tahminlerinin aralığı birkaç gün sonrasına kayacak.

Hava durumu her zaman iyiye gitmeyebilir, ancak hava durumu tahminleri giderek daha doğru hale geliyor. Bilim insanları altmış yıldan uzun bir süre önce bilgisayarları bu amaçla kullanmaya başladığından beri doğruluk oranı arttı. Meteorologlar, her on yılda yaklaşık bir gün kazanıldığını söylüyor: Bugün yapılan altı günlük bir tahmin, 1999'daki dört günlük bir tahmin kadar doğru. Uzmanlar, bu iyileşme eğiliminin yakın gelecekte de devam edeceğini düşünüyor. Potansiyel tükenmekten çok uzak. Ancak bir noktada, hava durumu tahminlerindeki ilerleme bir sınıra ulaşacak; bu uzun zamandır biliniyor.

Elli yıl önce, Amerikalı meteorolog Edward Lorenz, hava tahmin edilebilirliği hakkında klasik bir gözlemde bulunmuştu: Basit matematiksel modeller kullanarak, hava tahminlerindeki küçük hataların zaman içinde o kadar büyük biriktiğini ve hesaplamalara devam etmenin anlamsız hale geldiğini fark etmişti. Hava durumu aşırı kaotik davranıyordu. Bu olgu, halk arasında "kelebek etkisi" olarak biliniyordu.

Sağanak yağışlar ve gök gürültülü fırtınalar, küçük ölçekli ve doğrusal olmayan olaylar oldukları için tahmin yapmayı özellikle zorlaştırır. Bu nedenle tahmin hataları hızla artar. Ancak bu durum, hatalı sapmalar cepheler, yüksek basınç sistemleri ve alçak basınç alanları gibi daha büyük ölçekli hava yapılarına genelleştirildiğinde değişir. Daha sonra tahmin hatalarının artışı yavaşlar. Yine de devam eder. Ve bir noktada, tahmin yapmak bir zar oyununa benzer. Lorenz, anlamlı bir hava tahmininin en fazla iki hafta için mümkün olduğunu kabaca tahmin etmişti. Bu sayede, son derece öngörülü olduğunu kanıtladı.

Meteorologlar bugün bile güvenilir bir tahmin ufkuna ulaşmaktan çok uzaklar. Örneğin, Pennsylvania Eyalet Üniversitesi'nden Fuqing Zhang liderliğindeki bir ekip tarafından yakın zamanda "Journal of the Atmospheric Sciences" dergisinde yayınlanan hesaplamalardan da anlaşılabileceği gibi. Yazarlar, orta enlemlerde faydalı tahminler için zaman ufkunun bugün olduğundan beş güne kadar daha uzun olabileceğini buldular.

Araştırmacılar, çalışmalarında tahmin modellerinin gerçeği mükemmel bir şekilde yansıttığını varsayarak, bir simülasyon çalışmasını "gerçeklik" olarak ilan ettiler. Ölçüm hatalarını taklit etmek için, simülasyonları farklı başlangıç ​​koşullarıyla başlattılar. Zamanla, bu "sapmalar" bir duman sütunu gibi yayılarak artan tahmin hatalarını yansıttı. Araştırmacılar daha sonra daha doğru hava durumu ölçümlerinin etkisini test ettiler: Bunu yapmak için, simülasyonların başlangıç ​​sapmalarını azaltarak gerçeğe yaklaştılar. "Duman sütunu", uzun vadeli tahminlerde bile inceldi.

Meteorologlar için sonsuzluk kadar uzun sayılabilecek beş güne kadar bir iyileşme potansiyeli, yakın zamanda başka çalışmalarda da doğrulandı. Bu potansiyelden tam olarak yararlanmak için hava durumu ölçümlerinin ve bunların tahminlere entegrasyonunun daha da iyileştirilmesi gerektiği açık. Zhang, daha fazla uydu verisi ekleme konusunda büyük umutlar besliyor. Potansiyel olarak faydalı olabilecek birkaç ölçüm henüz hava durumu tahminlerine dahil edilmedi çünkü bunun en iyi nasıl yapılacağı belirsiz. Diğer faydalı ölçümler henüz toplanmıyor bile. Örneğin, Avrupa Uzay Ajansı'nın "Aeolus" uydusu Ağustos 2018'den beri Dünya yörüngesinde. Yüksek irtifa rüzgarlarını ölçmek için lazer teknolojisini kullanıyor. Ancak, verileri şu anda yalnızca deneme amaçlı kullanılıyor. İdeal olarak, bir gün tüm hava koşullarına uygun uydular yüksek irtifa rüzgarlarını tespit edip kaydedebilecek. Bu hâlâ çok uzak bir ihtimal.

Tahmin sınırına yaklaşmak için bilgisayar modellerinin daha da iyileştirilmesi gerekiyor. Bu, özellikle sağanak ve gök gürültülü fırtınalar gibi daha küçük hava olaylarının hassas bir şekilde hesaplanmasını gerektirdiğinden, iş yükünü büyük ölçüde artırıyor. Meteorologlar bunu, üzerinde çalışmaları gereken gri bir alan olarak adlandırıyor.

Küresel hava durumu modelleri şu anda, veri noktaları arasında on kilometre veya daha fazla yatay aralık bulunan mekansal bir veri ızgarasından oluşmaktadır. Bu, küçük ölçekli gök gürültülü fırtınaların ne mekansal ne de zamansal olarak çözümlenemediği anlamına gelir. Bunun yerine, meteorologlar gök gürültülü fırtınaların büyük ölçekli hava desenleri üzerindeki etkisini parametrelendirme adı verilen hesaplamalı teknikler kullanarak ifade ederler. Bu teknikler gök gürültülü fırtınaların kendileri hakkında ayrıntılı bilgi vermese de, fiziksel ilkelere dayanmaktadır. Modellerin ızgara aralıkları azalırsa, parametrelendirmeler daha gerçekçi bir açıklama ile değiştirilebilir; ancak hemen değil. Izgara aralığının bir kilometrenin altına düşmesini beklemek gerekir.

Ara bölgede - yani gri alanda - en iyi model formülasyonu konusunda belirsizlik var. Uzmanlar hâlâ tartışıyor. İngiltere, Reading'deki Avrupa Orta Vadeli Hava Tahminleri Merkezi'nin araştırma direktör yardımcısı Peter Bauer, "Belki de gri alanı atlayacağız," diyor. Bu durumda, bilgisayarlar yeterince hızlı olana kadar bekleyecekler.

ETH Zürih'ten fizikçi Thomas Schulthess liderliğindeki bir grup, yakın zamanda bir kilometrelik bir ızgara aralığına sahip küresel bir tahmin modeli için gereken hesaplama gücünü tahmin etti . Bulguları şu şekilde: Hava durumu modeli programlamasının mevcut durumuyla, bilgisayarların mevcut modellerden yaklaşık 100 ila 250 kat daha hızlı olması gerekecek. Bu da uzun bir bekleyiş anlamına geliyor: Araştırmacılara göre, istenen yüksek çözünürlükteki küresel hava durumu tahminleri 2030'dan sonrasına kadar mevcut olmayacak.

Meteorologların bir gün hedeflerine ulaşabilmeleri için programlamaya daha fazla zaman ayırmaları gerekecek. Modern yüksek performanslı bilgisayarlar, alıştıklarından tamamen farklı bir kodlama sistemi gerektiriyor. Bauer, "Yeni bir itici güç oluşturmamız gerekiyor," diye açıklıyor. Meteoroloji servisi MeteoSwiss, daha yüksek çözünürlüklü bir bölgesel modelle, gerekli büyüklükteki iyileştirmelerin tamamen ütopik olmadığını kanıtladı.

Hava durumu modelleri gelecekte sağanak ve gök gürültülü fırtınaları daha hassas bir şekilde çözümleyip tahmin edebilirse, bunun faydaları muazzam olacaktır. Bu, genellikle yerel sellere neden olan ilkbahar ve yaz aylarındaki yağışların daha doğru bir şekilde tahmin edilmesini sağlayacaktır. Bu, özellikle İsviçre gibi engebeli ve dağlık araziler için avantajlıdır. Burada, rüzgar yönündeki küçük ölçekli değişiklikler, incelikle tanımlanmış topografyayla birlikte, genellikle sağanak yağışların oluşumunu ve dağılmasını belirler. Sağanak ve gök gürültülü fırtınalar ayrıca, örneğin hava cephelerinde ve tropikal siklonlarda, daha büyük ölçekli sirkülasyon modellerini de tetikler. Bunları da gelecekte tahmin etmek daha kolay olacaktır.

Münih'teki Ludwig Maximilian Üniversitesi'nden meteorolog Tobias Selz, rehavete kapılmamamız konusunda uyarıyor: "Bir süper bilgisayar ve bir kilometrelik çözünürlüğe sahip bir model, teorik tahmin sınırına gerçekten ulaşacağım anlamına gelmiyor," diyor. Ancak bir şey açık: Hava durumu tahmincileri için iyileştirme alanı yakın gelecekte daralmayacak. Edward Lorenz'in varsaydığı tahmin sınırına ulaşmamız muhtemelen birkaç on yıl sürecek ve bu noktada daha fazla ilerleme kaydetmek artık mümkün değil.