Ինչպե՞ս է առաջանում եղանակը և որքանո՞վ կարող եք ճշգրիտ կանխատեսել այն:

2024 Հեղինակ: Seth Attwood | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 16:07

Կանխատեսողները խոստանում են արևոտ օր, իսկ պատուհանից դուրս՝ ձնաբուք։ Կանխատեսումների անճշտությունները կապված են ինչպես արագ փոփոխվող բնապահպանական պայմանների, այնպես էլ գլոբալ կլիմայի վերափոխումների հետ: Այնուամենայնիվ, ժամանակակից օդերևութաբանները բեկում են կատարել կանխատեսումների մեջ, այսօր դրա համար օգտագործվում են մաթեմատիկական ալգորիթմներ, ստեղծվում են նոր մեթոդներ և գործիքներ՝ ընթացիկ եղանակային պայմաններն ուսումնասիրելու համար։

Ինչպես են այսօր ուսումնասիրվում բնական երևույթները և արդյոք հնարավոր է կատարելապես ճշգրիտ կանխատեսումներ կատարել ապագայում, հասանելի է ամերիկյան Discover գիտահանրամատչելի ամսագրում: T&P-ն հարմարեցրեց հոդվածը և թարգմանեց այն։

Ինչպես է եղանակը առաջանում

Երկրի մթնոլորտային շերտը հիմնականում կազմված է ազոտից, թթվածնից և ջրային գոլորշուց։ Այս օդը իրեն հեղուկի պես է պահում և մի տեղից մյուսը հոսելով փոխում է ջերմաստիճանը, խոնավությունը և այլ բնութագրեր։ Եղանակը մթնոլորտի կողմնակի արդյունք է, որը ջերմություն է տեղափոխում մի վայրից մյուսը:

Ավելի սառը օդը խիտ է և չի կարող շատ խոնավություն պահել; տաք օդը ավելի քիչ խիտ է և կարող է ավելի շատ ջուր պահել: Երբ տարբեր ջերմաստիճանի և խտության օդի տարածքները բախվում են, անձրև է առաջանում, քանի որ սառեցված տաք օդից ջուր է գոյանում: Հնարավոր են այլ տեղումներ։ Երբ տաք, խոնավ օդը բարձրանում է դեպի վեր, այն սառչում է, և ջուրը խտանում է օդում կախված մասնիկների վրա: Բարձրացող կաթիլները դառնում են ավելի ծանր և հետագայում ընկնում Երկիր:

Փոթորիկ է առաջանում, երբ ծովի ջուրը տաքանում է 27 ℃-ից բարձր և արագ գոլորշիանում, իսկ օվկիանոսի վրայի օդը տաքանում է և բարձրանում: Նրա տեղում սառը օդի հոսքեր են գալիս, որոնք նույնպես տաքանում ու բարձրանում են։ Այս շարժումները ստեղծում են ուժեղ քամիներ, ձևավորվում է փոթորիկ։

Ինչպես են նախկինում ուսումնասիրվել բնական երեւույթները

Եղանակի գիտական դիտարկումները սկսվել են Վերածննդի դարաշրջանում, երբ հայտնագործվեցին բարոմետրերը և ջերմաչափերը: Հին եվրոպացի գիտնականները, ինչպիսիք են Գալիլեոն, օգտագործել են այս գործիքները եղանակային երևույթները բացատրելու համար:

Սակայն վաղ կանխատեսումները սահմանափակ էին և հիմնված էին միայն այն ենթադրության վրա, որ անցյալը կորոշի ապագա վարքագիծը:

«Եթե այսօր փոթորիկ լինի Կանզասում և հաջորդ օրը Միսսուրիում, կարող եք ասել, որ այն հաջորդ օրը կգա Իլինոյս», - բացատրում է Բոբ Հենսոնը, օդերևութաբան և Weather Underground-ի հեղինակը:

Այս մեթոդը գործում է մշտական պայմաններում՝ երբ փոթորիկը աստիճանաբար շարժվում է կամ երբ տեղական կլիման օրեցօր շատ չի փոխվում (օրինակ՝ Հարավային Կալիֆորնիայում):

Այնուամենայնիվ, այս պարզ մեթոդը հաշվի չի առնում փոփոխվող պայմանները. օրինակ, փոթորիկները արագ են ձևավորվում կոնվեկցիայի պատճառով (օդի ծավալների տեղափոխում մի բարձրությունից մյուսը, Արքիմեդյան ուժի պատճառով. - Խմբ.): Բարեբախտաբար, ժամանակակից աշխարհում եղանակը կանխատեսելու նոր եղանակներ կան: Կանխատեսումներն անում են ոչ թե մարդիկ, ովքեր նայում են քարտեզներին և երեկվա բարձր ու ցածր մակարդակներին, դրանք անում են մեքենաները:

Եղանակի արդի կանխատեսումներ

Օդերեւութաբաններն օգտագործում են թվային եղանակի կանխատեսում` տվյալներ մուտքագրելով ընթացիկ եղանակային պայմանների մասին: Այնուհետեւ դրանք մշակվում են համակարգչային մոդելում։ Որքան համապատասխան և ճշգրիտ տեղեկատվություն մուտքագրվի, այնքան ավելի ճշգրիտ կլինի կանխատեսումը: Այս տվյալները ստանալու համար օգտագործվում են այնպիսի գործիքներ, ինչպիսիք են եղանակային օդապարիկը, ինքնաթիռները, արբանյակները և օվկիանոսի բոյերը:

Եղանակային օրինաչափությունները տարածաշրջանը, նահանգը կամ նույնիսկ ամբողջ երկրագունդը բաժանում են բջիջների: Նրանց չափը ազդում է կանխատեսման ճշգրտության վրա:Մեծ ուղղանկյուններն ավելի դժվար է տեսնել, թե ինչ է կատարվում փոքր տարածքներում, բայց դրանք ժամանակի ընթացքում եղանակային միտումների ընդհանուր պատկերն են տալիս: Այս ընդհանուր կանխատեսումն անհրաժեշտ է, օրինակ, փոթորկի շարժումը որոշելու համար։

Ավելի բարձր լուծաչափով փոքր բջիջները թույլ են տալիս կանխատեսել ավելի կարճ ժամանակահատվածում՝ մեկից երկու օր, և ընդգրկում են միայն որոշակի տարածք: Որոշ մոդելներ կարող են կենտրոնանալ հատուկ տվյալների վրա, ինչպիսիք են քամու արագությունը, ջերմաստիճանը և խոնավությունը: Հետևաբար, երկու համակարգչային մոդելները կարող են մի փոքր տարբեր արդյունքներ տալ նույնիսկ նույն նախնական դիտարկումներով:

Հնարավո՞ր են կատարյալ կանխատեսումներ:

«Համակարգչային մոդելները բավարար են եղանակի ամենօրյա կանխատեսումների համար, ուստի օդերևութաբաններն այստեղ շատ բան չեն ավելացնի», - ասում է Շումախերը՝ Կոլորադոյի պետական համալսարանի մթնոլորտային գիտությունների ասիստենտ: -Բայց սա չի նշանակում, որ մարդիկ ընդհանրապես պետք չեն։ Կանխատեսողը կարող է ճանաչել համակարգչային համակարգի կողմից վերարտադրված տվյալների անճշտությունները»:

Տեղումները շատ ավելի դժվար է կանխատեսել, քան ջերմաստիճանը, ասում է Մեթ Քյոլշը, Բոուլդերում գտնվող համալսարանի մթնոլորտային հետազոտական կորպորացիայի հիդրոօդերեւութաբանը:

«Ջերմաստիճանը շարունակական դաշտ է, այն ամենուր է։ Տեղումները ընդհատվող դաշտ են, տեղ-տեղ հնարավոր է անձրև կամ ձյուն գա, իսկ որոշ տեղերում՝ ընդհանրապես չի լինի»։

Տարածքի լանդշաֆտային առանձնահատկությունները, ինչպիսիք են բլուրները, ափամերձ գոտիները, ազդում են տեղումների վրա, և համակարգչային մոդելները միշտ չէ, որ հաշվի են առնում դա: Կյոլշը ասում է, որ օդերևութաբան է անհրաժեշտ 24-ից 36 ժամվա կանխատեսումներ անելու համար: Բարձր ազդեցության իրավիճակների կանխատեսումը, ինչպիսիք են փոթորիկները, տորնադոները և ջրհեղեղները, ավելի դժվար է և պահանջում են ինչպես մարդկային ռեսուրսներ, այնպես էլ համակարգչային համակարգեր:

1950-ականներից ի վեր արագ համակարգիչները դառնում են ավելի ու ավելի ճշգրիտ կանխատեսումներ: Այսօրվա հնգօրյա կանխատեսումը ճշգրիտ է դեպքերի մոտ 90%-ում, ըստ Օվկիանոսների և մթնոլորտի ազգային վարչության տվյալների:

7-օրյա կանխատեսումը ճիշտ է ստացվում դեպքերի 80%-ում, իսկ 10-օրյա կանխատեսումները՝ 50%-ով։

Այսօր փոթորիկների հնգօրյա կանխատեսումն ավելի հուսալի է, քան 2000-ականների սկզբի չորսօրյա կանխատեսումները և 1990-ականների եռօրյա կանխատեսումները: Եվ 2015 թվականի Nature թերթը պարզեց, որ երեքից տասը օրվա կանխատեսումները մեկ տասնամյակի ընթացքում բարելավվել են մոտ մեկ օրով, ինչը նշանակում է, որ ներկայիս վեց օրվա կանխատեսումը նույնքան ճշգրիտ է, որքան 10 տարի առաջվա հնգօրյա կանխատեսումը:

Ցավոք, կլիմայական խոշոր վերափոխումները բարդացնում են կանխատեսումների գործընթացը: Կա մի կատակ, որ Հոնկոնգում թռչող թիթեռը կարող է փոխել եղանակը Նյու Յորքում։ Այս գաղափարը առաջ է քաշել 1972 թվականին մաթեմատիկոս և օդերևութաբան Էդվարդ Լորենցը։ «Թիթեռի էֆեկտն» այն է, որ փոքր փոփոխությունները կարող են հսկայական ազդեցություն ունենալ ամբողջ համակարգի զարգացման վրա:

Գործնականում դա նշանակում է, որ մեկից ավելի անգամ գործարկված մեկ համակարգչային մոդել, նույնիսկ ներկայիս պայմաններում ամենափոքր տարբերություններով, կարող է տարբեր կանխատեսումներ տալ: Դրա պատճառով կանխատեսման հնարավոր սահմանաչափը մոտ 14 օր է, ասում է Բոբ Հենսոնը:

«Լորենցը հիմնականում ասում էր, որ անհնար է կանխատեսել եղանակի օրինաչափությունները ավելի քան երկու շաբաթ, քանի որ այս փոքրիկ թիթեռների թևերը և անհամար այլ մանրուքներ կհանգեցնեն մեծ փոփոխությունների», - ասում է Հենսոնը:

Օդերեւութաբան Ջադտը վստահ է, որ մարդկությունը երբեք չի կարող ամպրոպը կանխատեսել ավելի քան մի քանի ժամ առաջ, անկախ նրանից, թե որքան լավ են դիտարկումները:

«Փոթորիկների և փոթորիկների համար, որոնք շատ ավելի ուժեղ են (և հետևաբար ավելի հեշտ է նախապես հայտնաբերել), այդ ժամանակահատվածը կարող է տևել երկու-երեք շաբաթ», - ասում է նա:

Կանխատեսումներ անելիս օդերևութաբանները հաշվի են առնում անորոշությունները՝ մի քանի անգամ օգտագործելով մաթեմատիկական մոդելը: Միևնույն ժամանակ, դա մի փոքր այլ արդյունք կտա, բայց դրանցից շատերը նման կլինեն։Ամենահաճախը կլինի վերջնական արդյունքը։