Η Τέχνη και η Επιστήμη της Πρόγνωσης του Καιρού

ΑΠΟ ΑΡΘΡΟΓΡΑΦΟ ΤΟΥ ΞΥΠΝΑ! ΣΤΗ ΒΡΕΤΑΝΙΑ

ΣΤΙΣ 15 ΟΚΤΩΒΡΙΟΥ 1987 ΜΙΑ ΓΥΝΑΙΚΑ ΤΗΛΕΦΩΝΗΣΕ ΣΕ ΚΑΠΟΙΟΝ ΤΗΛΕΟΠΤΙΚΟ ΣΤΑΘΜΟ ΣΤΗ ΒΡΕΤΑΝΙΑ ΚΑΙ ΑΝΕΦΕΡΕ ΟΤΙ ΑΚΟΥΣΕ ΠΩΣ ΠΛΗΣΙΑΖΕ ΘΥΕΛΛΑ. Ο ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΟΣ ΕΙΠΕ ΚΑΘΗΣΥΧΑΣΤΙΚΑ ΣΤΟΥΣ ΤΗΛΕΘΕΑΤΕΣ: «ΜΗΝ ΑΝΗΣΥΧΕΙΤΕ. ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΑΛΗΘΕΙΑ». ΩΣΤΟΣΟ, ΕΚΕΙΝΗ ΤΗ ΝΥΧΤΑ Η ΝΟΤΙΑ ΑΓΓΛΙΑ ΠΛΗΓΗΚΕ ΑΠΟ ΜΙΑ ΘΥΕΛΛΑ ΠΟΥ ΚΑΤΕΣΤΡΕΨΕ 15 ΕΚΑΤΟΜΜΥΡΙΑ ΔΕΝΤΡΑ, ΠΡΟΚΑΛΕΣΕ 19 ΘΑΝΑΤΟΥΣ ΚΑΙ ΑΦΗΣΕ ΠΙΣΩ ΤΗΣ ΖΗΜΙΕΣ ΥΨΟΥΣ 1,4 ΔΙΣΕΚΑΤΟΜΜΥΡΙΩΝ ΔΟΛΑΡΙΩΝ (ΠΕΡ. 490 ΔΙΣ. ΔΡΧ.).

ΚΑΘΕ πρωί, εκατομμύρια άνθρωποι ανοίγουμε τα ραδιόφωνα και τις τηλεοράσεις μας για να ακούσουμε την πρόγνωση του καιρού. Θα φέρει βροχή η συννεφιά; Θα παραμείνει η πρωινή ηλιοφάνεια; Θα λιώσουν τα χιόνια και ο πάγος από την άνοδο της θερμοκρασίας; Αφού ακούσουμε την πρόγνωση, αποφασίζουμε τι ρούχα θα φορέσουμε και αν θα πάρουμε ομπρέλα ή όχι.

Εντούτοις, μερικές φορές είναι φανερό ότι οι προγνώσεις του καιρού αστοχούν. Ναι, αν και η ακρίβεια των προγνώσεων έχει βελτιωθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια, η πρόβλεψη του καιρού είναι ένας συναρπαστικός συνδυασμός τέχνης και επιστήμης, κάθε άλλο παρά αλάνθαστος. Τι περιλαμβάνεται στην πρόβλεψη του καιρού, και πόσο αξιόπιστες είναι οι προγνώσεις; Για να πάρουμε τις απαντήσεις, ας ασχοληθούμε πρώτα με το πώς εξελίχθηκε η πρόγνωση του καιρού.

Μετεωρολογικές Μετρήσεις

Στους Βιβλικούς χρόνους η πρόγνωση του καιρού βασιζόταν κυρίως σε παρατηρήσεις που γίνονταν με γυμνό μάτι. (Ματθαίος 16:2, 3) Σήμερα οι μετεωρολόγοι έχουν αρκετά περίπλοκα όργανα στη διάθεσή τους, από τα οποία τα πιο βασικά μετρούν την ατμοσφαιρική πίεση, τη θερμοκρασία, την υγρασία και τον άνεμο.

Το 1643 ο Ιταλός φυσικός Εβαντζελίστα Τοριτσέλι εφεύρε το βαρόμετρο​—μια απλή συσκευή που μετράει την ατμοσφαιρική πίεση. Σύντομα διαπιστώθηκε ότι η ατμοσφαιρική πίεση αυξομειώνεται όταν αλλάζει ο καιρός​—η πτώση της πίεσης συχνά σημαίνει ότι έρχεται καταιγίδα. Το υγρόμετρο, που μετράει την υγρασία της ατμόσφαιρας, κατασκευάστηκε το 1664. Το 1714 ο Γερμανός φυσικός Ντάνιελ Φαρενάιτ κατασκεύασε το υδραργυρικό θερμόμετρο. Τώρα η θερμοκρασία μπορούσε να μετρηθεί με ακρίβεια.

Περίπου το 1765, ο Γάλλος επιστήμονας Αντουάν-Λοράν Λαβουαζιέ πρότεινε να γίνονται καθημερινές μετρήσεις της ατμοσφαιρικής πίεσης, της υγρασίας καθώς και της ταχύτητας και της διεύθυνσης των ανέμων. «Με όλες αυτές τις πληροφορίες», δήλωσε, «θα είναι σχεδόν πάντα δυνατόν να προβλέπουμε τον αυριανό ή και το μεθαυριανό καιρό με λογική ακρίβεια». Δυστυχώς, η υλοποίηση αυτής της σκέψης αποδείχτηκε κάθε άλλο παρά απλή υπόθεση.

Παρακολουθώντας τον Καιρό

Το 1854 ένα γαλλικό πολεμικό πλοίο και 38 εμπορικά σκάφη βυθίστηκαν μέσα σε μια μανιασμένη θύελλα έξω από το κριμαϊκό λιμάνι της Μπαλακλάβα. Οι γαλλικές αρχές ζήτησαν από τον Ιρμπέν-Ζαν-Ζοζέφ Λε Βεριέ, διευθυντή του Αστεροσκοπείου του Παρισιού, να κάνει έρευνες. Ελέγχοντας μετεωρολογικές παρατηρήσεις, εκείνος ανακάλυψε ότι η θύελλα είχε αναπτυχθεί δύο ημέρες πριν από την καταστροφή και είχε σαρώσει την Ευρώπη από τα βορειοδυτικά προς τα νοτιοανατολικά. Αν λειτουργούσε ένα σύστημα παρακολούθησης των κινήσεων των καταιγίδων, θα μπορούσε να είχε δοθεί έγκαιρη προειδοποίηση στα σκάφη. Ύστερα από αυτό, ιδρύθηκε στη Γαλλία μια εθνική υπηρεσία που προειδοποιούσε για τις θύελλες. Η σύγχρονη μετεωρολογία είχε γεννηθεί.

Ωστόσο, οι επιστήμονες χρειάζονταν έναν γρήγορο τρόπο λήψης πληροφοριών για τον καιρό από άλλες τοποθεσίες. Ο ηλεκτρικός τηλέγραφος, τον οποίο είχε εφεύρει εκείνη την εποχή ο Σάμιουελ Μορς, ήταν το κατάλληλο μέσο για να γίνει αυτό. Έτσι λοιπόν, το Αστεροσκοπείο του Παρισιού άρχισε να εκδίδει τους πρώτους χάρτες καιρού σε σύγχρονη μορφή το 1863. Το 1872 η Βρετανική Μετεωρολογική Υπηρεσία έκανε το ίδιο.

Όσο περισσότερες πληροφορίες συνέλεγαν οι μετεωρολόγοι, τόσο περισσότερο καταλάβαιναν την τεράστια πολυπλοκότητα του καιρού. Επινοήθηκαν νέα σύμβολα έτσι ώστε οι χάρτες καιρού να μπορούν να μεταδίδουν επιπρόσθετες πληροφορίες. Για παράδειγμα, οι ισοβαρείς είναι γραμμές που σχεδιάζονται για να ενώσουν σημεία τα οποία έχουν την ίδια βαρομετρική πίεση. Οι ισόθερμες καμπύλες συνδέουν τις τοποθεσίες που έχουν την ίδια θερμοκρασία. Οι χάρτες καιρού χρησιμοποιούν επίσης σύμβολα τα οποία δείχνουν τη διεύθυνση και την ένταση των ανέμων, καθώς και γραμμές που απεικονίζουν τα σημεία όπου έρχονται σε επαφή οι θερμές και οι ψυχρές αέριες μάζες.

Επίσης έχουν κατασκευαστεί περίπλοκες συσκευές. Σήμερα εκατοντάδες μετεωρολογικοί σταθμοί σε όλο τον κόσμο στέλνουν αερόστατα στα οποία έχουν τοποθετηθεί ραδιοβολίδες​—όργανα που μετρούν τις ατμοσφαιρικές συνθήκες και αναμεταδίδουν τις πληροφορίες. Επίσης χρησιμοποιούνται ραντάρ. Με την ανάκλαση των ραδιοκυμάτων πάνω στις σταγόνες της βροχής και στους παγοκρυστάλλους των σύννεφων, οι μετεωρολόγοι μπορούν να παρακολουθούν τις κινήσεις των καταιγίδων.

Ένα άλμα όσον αφορά την ακριβή παρατήρηση του καιρού έγινε το 1960 όταν εκτοξεύτηκε ο πρώτος μετεωρολογικός δορυφόρος στον κόσμο, ο ΤΙΡΟΣ 1, ο οποίος ήταν εξοπλισμένος με τηλεοπτική κάμερα. Σήμερα οι μετεωρολογικοί δορυφόροι διαγράφουν πολική τροχιά γύρω από τη γη, ενώ οι γεωστάσιμοι δορυφόροι βρίσκονται σε καθορισμένη θέση πάνω από την επιφάνεια της γης και παρακολουθούν συνεχώς το μέρος της υδρογείου που βρίσκεται στο δικό τους πεδίο παρατήρησης. Και οι δύο τύποι δορυφόρων μεταδίδουν εικόνες που δείχνουν την κατάσταση του καιρού, όπως φαίνεται από ψηλά.

Πρόγνωση του Καιρού

Αν και είναι σχετικά εύκολο να ξέρει κάποιος ακριβώς τι καιρό κάνει τώρα, είναι εντελώς διαφορετικό να προβλέψει τι καιρό θα κάνει σε μία ώρα, μία ημέρα ή μία εβδομάδα. Λίγο μετά τον Α΄ Παγκόσμιο Πόλεμο, ο Βρετανός μετεωρολόγος Λιούις Ρίτσαρντσον εκτίμησε ότι, εφόσον η ατμόσφαιρα υπόκειται στους νόμους της φυσικής, θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει μαθηματικά για την πρόβλεψη του καιρού. Αλλά οι τύποι ήταν τόσο περίπλοκοι και η διαδικασία των υπολογισμών τόσο χρονοβόρα ώστε τα μέτωπα του καιρού περνούσαν πριν μπορέσουν οι μετεωρολόγοι να ολοκληρώσουν τους υπολογισμούς τους. Επίσης, ο Ρίτσαρντσον χρησιμοποιούσε μετεωρολογικές ενδείξεις που λαβαίνονταν ανά εξάωρο. «Μια κατά προσέγγιση μόνο επιτυχημένη πρόγνωση απαιτεί να γίνονται μετρήσεις το αργότερο ανά τριάντα λεπτά», παρατηρεί ο Γάλλος μετεωρολόγος Ρενέ Σαμπού.

Με την έλευση των κομπιούτερ, ωστόσο, οι χρονοβόροι υπολογισμοί ήταν δυνατόν να γίνονται γρήγορα. Οι μετεωρολόγοι χρησιμοποίησαν τους υπολογισμούς του Ρίτσαρντσον για να τελειοποιήσουν ένα περίπλοκο αριθμητικό μοντέλο​—μια σειρά από μαθηματικές εξισώσεις που συμπεριλαμβάνουν όλους τους γνωστούς φυσικούς νόμους οι οποίοι διέπουν τον καιρό.

Για να θέσουν σε εφαρμογή αυτές τις εξισώσεις, οι μετεωρολόγοι διαιρούν την επιφάνεια της γης με βάση ένα «πλέγμα». Σήμερα, στο παγκόσμιο μοντέλο που χρησιμοποιεί η Βρετανική Μετεωρολογική Υπηρεσία τα σημεία του «πλέγματος» απέχουν περίπου 80 χιλιόμετρα μεταξύ τους. Η ατμόσφαιρα πάνω από κάθε τετράγωνο ονομάζεται «κύτταρο», και οι παρατηρήσεις που αφορούν τον ατμοσφαιρικό άνεμο, την ατμοσφαιρική πίεση, τη θερμοκρασία και την υγρασία καταγράφονται σε 20 διαφορετικά υψομετρικά επίπεδα. Το κομπιούτερ αναλύει τις πληροφορίες που λαβαίνονται από τους σταθμούς παρατήρησης σε όλο τον κόσμο​—υπάρχουν περισσότεροι από 3.500—​και στη συνέχεια ετοιμάζει μια πρόγνωση του καιρού όλης της γης για τα επόμενα 15 λεπτά. Όταν γίνει αυτό, ετοιμάζεται αμέσως η πρόγνωση για τα επόμενα 15 λεπτά. Επαναλαμβάνοντας αυτή τη διαδικασία πολλές φορές, το κομπιούτερ μπορεί να ετοιμάσει μια εξαήμερη παγκόσμια πρόγνωση μέσα σε 15 μόλις λεπτά.

Για περισσότερες λεπτομέρειες και μεγαλύτερη ακρίβεια στις τοπικές προβλέψεις, η Βρετανική Μετεωρολογική Υπηρεσία χρησιμοποιεί το Μοντέλο Περιορισμένης Περιοχής, που καλύπτει τις περιοχές του Βόρειου Ατλαντικού και της Ευρώπης. Χρησιμοποιεί σημεία του «πλέγματος» που απέχουν 50 χιλιόμετρα μεταξύ τους. Υπάρχει επίσης ένα μοντέλο που καλύπτει μόνο τα Βρετανικά Νησιά και τις γύρω θάλασσες. Έχει 262.384 σημεία του «πλέγματος» που βρίσκονται 15 χιλιόμετρα μακριά το ένα από το άλλο και 31 κάθετα επίπεδα!

Ο Ρόλος του Μετεωρολόγου

Η πρόγνωση του καιρού, ωστόσο, δεν βασίζεται μόνο στην επιστήμη. Όπως αναφέρει η Παγκόσμια Εγκυκλοπαίδεια του Βιβλίου (The World Book Encyclopedia): «Τα κομπιούτερ χρησιμοποιούν τύπους που είναι απλώς κατά προσέγγιση περιγραφές της συμπεριφοράς της ατμόσφαιρας». Επιπρόσθετα, ακόμη και μια ακριβής πρόγνωση σχετικά με μια μεγάλη περιοχή ίσως να μη λάβει υπόψη την επίδραση του τοπικού περιβάλλοντος στον καιρό. Έτσι λοιπόν, σε κάποιον βαθμό χρειάζεται και η τέχνη. Εδώ υπεισέρχεται ο ρόλος του μετεωρολόγου. Αυτός χρησιμοποιεί την πείρα και την κρίση του για να αποφασίσει πώς θα αξιολογήσει τις πληροφορίες που λαβαίνει. Αυτό του δίνει τη δυνατότητα να κάνει μια πιο ακριβή πρόγνωση.

Λόγου χάρη, όταν ο ψυχρός αέρας από τη Βόρεια Θάλασσα κινείται πάνω από την ευρωπαϊκή ήπειρο, συνήθως σχηματίζεται ένα λεπτό στρώμα σύννεφων. Το αν αυτό το στρώμα σύννεφων θα προκαλέσει βροχές στην ηπειρωτική Ευρώπη την επόμενη ημέρα ή αν απλώς εξατμιστεί με τη θερμότητα του ήλιου εξαρτάται από μια διαφορά θερμοκρασίας λίγων μόνο δεκάτων ενός βαθμού. Οι πληροφορίες του μετεωρολόγου, μαζί με τη γνώση του από προηγούμενες παρόμοιες καταστάσεις, του δίνουν τη δυνατότητα να προσφέρει αξιόπιστη ενημέρωση. Αυτός ο συνδυασμός τέχνης και επιστήμης είναι καθοριστικός για την επίτευξη μιας ακριβούς πρόγνωσης.

Πόσο Αξιόπιστη Είναι;

Η Βρετανική Μετεωρολογική Υπηρεσία ισχυρίζεται τώρα ότι οι 24ωρες προγνώσεις της έχουν 86 τοις εκατό επιτυχία. Οι πενθήμεροι υπολογισμοί που κάνει το Ευρωπαϊκό Κέντρο για Μετεωρολογικές Προβλέψεις Μέσης Κλίμακας έχουν επιτυχία 80 τοις εκατό​—αξιοπιστία μεγαλύτερη από τις διήμερες προβλέψεις που γίνονταν στις αρχές της δεκαετίας του 1970. Αν και η πρόοδος είναι εντυπωσιακή, απέχει πολύ από το ιδεώδες. Γιατί δεν είναι πιο αξιόπιστες οι προγνώσεις του καιρού;

Για τον απλό λόγο ότι τα καιρικά συστήματα είναι εξαιρετικά περίπλοκα. Είναι δε αδύνατον να γίνουν όλες οι απαραίτητες μετρήσεις που θα οδηγήσουν σε αλάνθαστες προβλέψεις. Μεγάλες περιοχές στους ωκεανούς δεν έχουν πλωτούς μετεωρολογικούς σταθμούς για να μεταδώσουν πληροφορίες μέσω δορυφόρου σε σταθμούς στην ξηρά. Τα σημεία του «πλέγματος» του καιρικού μοντέλου σπάνια συμπίπτουν με την τοποθεσία των μετεωρολογικών σταθμών. Εκτός αυτού, οι επιστήμονες δεν καταλαβαίνουν ακόμη όλες τις δυνάμεις της φύσης που επηρεάζουν τον καιρό μας.

Ωστόσο, συνεχώς γίνονται βελτιώσεις στον τομέα της πρόγνωσης του καιρού. Για παράδειγμα, μέχρι πρόσφατα, η πρόγνωση του καιρού βασιζόταν κυρίως στην παρατήρηση της ατμόσφαιρας. Αλλά εφόσον το 71 τοις εκατό της επιφάνειας της υδρογείου καλύπτεται από ωκεανούς, οι ερευνητές στρέφουν τώρα την προσοχή στον τρόπο με τον οποίο αποθηκεύεται και μεταβιβάζεται η ενέργεια από τον ωκεανό στον αέρα. Μέσω ενός συστήματος με σημαδούρες, το Παγκόσμιο Σύστημα για την Παρατήρηση των Ωκεανών παρέχει πληροφορίες για μικρές ανόδους της θερμοκρασίας του νερού σε μια περιοχή οι οποίες μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τον καιρό σε κάποιο μακρινό μέρος της γης.a

Ο πατριάρχης Ιώβ ρωτήθηκε: «Ποιος μπορεί να κατανοήσει τα στρώματα των σύννεφων, τους κρότους που έρχονται από τη σκηνή του [Θεού];» (Ιώβ 36:29) Σήμερα ο άνθρωπος εξακολουθεί να γνωρίζει σχετικά λίγα πράγματα για τη διαμόρφωση του καιρού μας. Ωστόσο, η σύγχρονη πρόγνωση του καιρού είναι αρκετά ακριβής ώστε να τη λαβαίνουμε σοβαρά υπόψη. Με άλλα λόγια, την επόμενη φορά που θα σας πει ο μετεωρολόγος ότι πιθανόν να βρέξει, μάλλον πρέπει να πάρετε μαζί σας ομπρέλα!

[Υποσημείωση]

[Εικόνες στη σελίδα 13]

Λε Βεριέ

Τοριτσέλι

Ο Λαβουαζιέ στο εργαστήριό του

Παλιό γυάλινο θερμόμετρο

[Ευχαριστίες]

Εικόνες των Λε Βεριέ, Λαβουαζιέ και Τοριτσέλι: Brown Brothers

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

[Εικόνες στη σελίδα 15]

Δορυφόροι, μετεωρολογικά αερόστατα και κομπιούτερ είναι μερικά από τα εργαλεία των μετεωρολόγων

[Ευχαριστίες]

Σελίδες 2 και 15: Δορυφόρος: NOAA/Department of Commerce· καταιγίδα: Φωτογραφία NASA

Commander John Bortniak, NOAA Corps