Akár 129 nap is lehet az időjárás-előrejelzés elméleti határa

Ha valaki két-három hét múlva esedékes szabadtéri programot szervez, az időjárás pontos alakulását ma még lényegében lehetetlen előre megmondani. A meteorológiai modellek folyamatos fejlődése ellenére nagyjából két hét környékén húzódik az a határ, amelyen túl a konkrét napi időjárás előrejelzése gyorsan elveszíti megbízhatóságát.

Évtizedeken keresztül úgy tűnt, hogy ennek alapvető fizikai oka van: a légkör kaotikus rendszer, amelyben már egészen apró kezdeti eltérések is egyre nagyobb hibává növekedhetnek. Egy új kutatás azonban egészen más megközelítésből vizsgálta meg a kérdést, és arra jutott, hogy az időjárás elméleti előrejelezhetőségének határa akár 129 nap, vagyis valamivel több mint négy hónap is lehet.

Ez természetesen nem azt jelenti, hogy hamarosan december pontos időjárását ismerhetjük már augusztusban. Az eredmény inkább arra utal, hogy a jelenlegi nagyjából kéthetes korlát jelentős része nem feltétlenül magából a légkörből, hanem a mérési és modellezési lehetőségeinkből következhet.

A káoszelmélet miatt hittük, hogy néhány hét a határ

Az időjárás előrejelezhetőségének problémája szorosan kapcsolódik Edward Lorenz amerikai meteorológus munkájához. Lorenz az 1960-as években mutatta meg, hogy egy összetett légköri rendszerben rendkívül kicsi eltérések idővel teljesen eltérő állapotokhoz vezethetnek.

Ebből született meg a később „pillangóhatásként” ismertté vált elképzelés.

A probléma a meteorológiában különösen fontos. Egy előrejelzés elkészítéséhez ugyanis először a lehető legpontosabban ismernünk kell a légkör jelenlegi állapotát: a hőmérsékletet, a légnyomást, a páratartalmat, a szelet és számos más változót.

Ezeket műholdak, meteorológiai állomások, radarok, repülőgépek, hajók és időjárási ballonok mérik, de tökéletesen pontos kép soha nem áll rendelkezésünkre. A kezdetben apró bizonytalanságok pedig az idő előrehaladtával egyre nagyobbá válnak.

Ez az egyik oka annak, hogy egy holnapi előrejelzés általában sokkal pontosabb, mint egy tíz nappal későbbi.

A kutatók teljesen más irányból közelítették meg a problémát

A Miami Egyetem és az amerikai Nemzeti Óceán- és Légkörkutatási Hivatalhoz, a NOAA-hoz kötődő kutatók ezúttal nem egyszerűen újabb időjárási szimulációkat futtattak.

Ehelyett azt vizsgálták meg, mennyi energiát tartalmaz a Föld légköre, és milyen gyorsan cserélődik ki ez az energia.

A légkör teljes energiájába nemcsak a levegő hője tartozik bele. Része a szelek mozgási energiája, a vízgőzben tárolt energia és a levegő gravitációs helyzetéből származó energia is.

A kutatók számításai szerint ez négyzetméterenként nagyjából 2,45 milliárd joule energiának felel meg.

A következő kérdés az volt, milyen gyorsan érkezik új energia a rendszerbe.

A Nap szabhatja meg a végső határt

A Föld időjárási rendszerének legfontosabb energiaforrása természetesen a Nap.

A légkör tetejét átlagosan körülbelül 340 wattnyi napsugárzás éri négyzetméterenként. Ennek egy része visszaverődik az űrbe, más része pedig különböző folyamatokon keresztül vesz részt a légkör működésében.

A kutatók becslése szerint körülbelül 220 watt négyzetméterenként az az energiaáramlás, amely ténylegesen hozzájárul a légköri rendszer működéséhez.

Ha a légkör teljes energiatartalmát elosztjuk ezzel az energiaáramlással, körülbelül 129 napot kapunk.

A tanulmány szerzői szerint nagyjából ennyi idő szükséges ahhoz, hogy a légkör teljes energiája lecserélődjön. Becslésük bizonytalansága körülbelül hét nap.