La ciencia de la predicción meteorológica se somete al escrutinio público todos los días. Cuando el pronóstico es correcto, rara vez comentamos, pero a menudo nos quejamos rápidamente cuando el pronóstico es incorrecto. ¿Es probable que logremos alguna vez un pronóstico perfecto que sea exacto a la hora?

Hay muchos pasos involucrados en la preparación de un pronóstico del tiempo. Comienza su vida como una "instantánea" global de la atmósfera en un momento dado, mapeado en una cuadrícula tridimensional de puntos que abarcan todo el globo y se extienden desde la superficie hasta la estratosfera (y, a veces, más alto).

Usando una supercomputadora y un modelo sofisticado que describe el comportamiento de la atmósfera con ecuaciones físicas, esta instantánea se adelanta en el tiempo, produciendo muchos terabytes de datos de pronóstico sin procesar. Luego, corresponde a los pronosticadores humanos interpretar los datos y convertirlos en un pronóstico significativo que se transmite al público.

El si en el clima

Pronosticar el clima es un gran desafío. Para comenzar, intentamos predecir algo que es intrínsecamente impredecible. La atmósfera es un sistema caótico:un pequeño cambio en el estado de la atmósfera en un lugar puede tener consecuencias notables con el tiempo en otros lugares. que fue análogo por un científico como el llamado efecto mariposa.

Cualquier error que se desarrolle en un pronóstico crecerá rápidamente y causará más errores a mayor escala. Y dado que tenemos que hacer muchas suposiciones al modelar la atmósfera, se hace evidente la facilidad con la que se pueden desarrollar errores de pronóstico. Para un pronóstico perfecto, tendríamos que eliminar todos los errores.

La habilidad de pronóstico ha ido mejorando. Los pronósticos modernos son ciertamente mucho más confiables de lo que eran antes de la era de las supercomputadoras. Los primeros pronósticos publicados en el Reino Unido se remontan a 1861, cuando el oficial de la Royal Navy y entusiasta meteorólogo Robert Fitzroy comenzó a publicar pronósticos en The Times.

Sus métodos consistieron en dibujar gráficos meteorológicos utilizando observaciones de un pequeño número de ubicaciones y hacer predicciones basadas en cómo evolucionó el clima en el pasado cuando los gráficos eran similares. Pero sus pronósticos a menudo estaban equivocados, y la prensa solía criticar rápidamente.

Se dio un gran paso adelante cuando se introdujeron las supercomputadoras en la comunidad de pronósticos en la década de 1950. El primer modelo de computadora era mucho más simple que los de hoy, prediciendo solo una variable en una cuadrícula con un espaciado de más de 750 km.

Este trabajo allanó el camino para la predicción moderna, cuyos principios todavía se basan en el mismo enfoque y las mismas matemáticas, aunque los modelos de hoy son mucho más complejos y predicen muchas más variables.

Hoy en día, una previsión meteorológica normalmente consta de varias ejecuciones de un modelo meteorológico. Los centros meteorológicos operativos generalmente ejecutan un modelo global con un espaciado de cuadrícula de alrededor de 10 km, cuya salida se pasa a un modelo de mayor resolución que se ejecuta en un área local.

Para tener una idea de la incertidumbre en el pronóstico, muchos centros meteorológicos también ejecutan una serie de pronósticos paralelos, cada uno con ligeros cambios realizados en la instantánea inicial. Estos pequeños cambios aumentan durante el pronóstico y brindan a los pronosticadores una estimación de la probabilidad de que algo suceda, por ejemplo, el porcentaje de probabilidad de que llueva.

El futuro de la previsión

La era de las supercomputadoras ha sido crucial para permitir que se desarrolle la ciencia de la predicción del tiempo (y de hecho la predicción del clima). Las supercomputadoras modernas son capaces de realizar miles de billones de cálculos por segundo, y puede almacenar y procesar petabytes de datos. La supercomputadora Cray en la Met Office del Reino Unido tiene la potencia de procesamiento y el almacenamiento de datos de aproximadamente un millón de teléfonos inteligentes Samsung Galaxy S9.

Esto significa que tenemos el poder de procesamiento para ejecutar nuestros modelos a altas resoluciones e incluir múltiples variables en nuestros pronósticos. También significa que podemos procesar más datos de entrada al generar nuestra "instantánea" inicial, creando una imagen más precisa de la atmósfera para comenzar el pronóstico.

Este progreso ha llevado a un aumento en la habilidad de pronosticar. Peter Bauer presentó una clara cuantificación de esto en un estudio de Nature de 2015, Alan Thorpe y Gilbert Brunet, describiendo los avances en la predicción del tiempo como una "revolución silenciosa".

Muestran que la precisión de un pronóstico de cinco días hoy en día es comparable a la de un pronóstico de tres días hace unos 20 años. y que cada década, ganamos aproximadamente el valor de un día de habilidad. Esencialmente, Los pronósticos de tres días de hoy son tan precisos como los pronósticos de dos días de hace diez años.

Pero, ¿es probable que este aumento de habilidades continúe en el futuro? Esto depende en parte del progreso que podamos lograr con la tecnología de supercomputadoras. Las supercomputadoras más rápidas significan que podemos ejecutar nuestros modelos a una resolución más alta y representar incluso más procesos atmosféricos. en teoría, conduce a una mayor mejora de la habilidad de pronóstico.

Según la Ley de Moore, nuestra potencia informática se ha duplicado cada dos años desde la década de 1970. Sin embargo, esto se ha ralentizado recientemente, por lo que es posible que se necesiten otros enfoques para avanzar en el futuro, como aumentar la eficiencia computacional de nuestros modelos.

Entonces, ¿alguna vez seremos capaces de predecir el clima con un 100% de precisión? En breve, no. Hay 2 × 10⁴⁴ (200, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000) moléculas en la atmósfera en movimiento aleatorio:tratar de representarlas a todas sería insondable. La naturaleza caótica del clima significa que mientras tengamos que hacer suposiciones sobre los procesos en la atmósfera, siempre existe la posibilidad de que un modelo desarrolle errores.

El progreso en el modelado meteorológico puede mejorar estas representaciones estadísticas y permitirnos hacer suposiciones más realistas, y las supercomputadoras más rápidas pueden permitirnos agregar más detalles o resolución a nuestros modelos meteorológicos, pero, En el corazón del pronóstico hay un modelo que siempre requerirá algunas suposiciones.

Sin embargo, siempre que haya investigaciones para mejorar estos supuestos, el futuro de la previsión meteorológica parece prometedor. Qué tan cerca podemos llegar al pronóstico perfecto, sin embargo, Queda por ver.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.