Cómo simular y predicen las computadoras el clima

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La predicción del tiempo juega un papel esencial en las actividades económicas y de ocio durante siglos. Determina si puede ir de picnic o si los barcos pueden salir al mar con seguridad.

Pero el pronóstico del tiempo no comenzó hace 40 años con computadoras avanzadas. Hace cientos de años, la gente usaba una variedad de métodos manuales y cálculos para predecir el clima, desde observar el cielo en busca de señales reveladoras de una tormenta hasta hacer referencia a informes meteorológicos antiguos, y eran bastante precisos.

Pero ahora, la predicción del tiempo está totalmente digitalizada, lo que plantea la pregunta: ¿cómo predicen las computadoras el tiempo?

Computación antes que computadoras

Antes de los dispositivos de comunicación de alta velocidad, como el telégrafo y el teléfono, era casi imposible obtener datos meteorológicos actualizados de otros lugares. La predicción del tiempo era algo en lo que la gente común participaba dependiendo de lo que podían ver y sentir.

La sombra particular del cielo, los niveles de humedad y la presión del aire, que se podía sentir en las articulaciones, donde todas las personas tenían que predecir las condiciones climáticas del día siguiente. Pero estaban lejos de ser precisos, estaban llenos de supersticiones y no podían predecir más allá de uno o dos días en el futuro.

A finales del siglo XIX y principios del XX, la predicción meteorológica se convirtió en un tipo de ciencia más seria. Las redes de servicios meteorológicos pudieron comunicarse e intercambiar datos meteorológicos a largas distancias.

El clima no se origina de la nada. Está influenciado por las condiciones de las áreas vecinas. Conocer las condiciones climáticas en los pueblos cercanos nos permite predecir el tipo de clima que es probable que experimentemos.

Antes de las computadoras digitales, los meteorólogos trazaban manualmente los datos meteorológicos sobre mapas. Luego analizarían los datos de un largo período de tiempo, buscando tendencias y patrones. Pero incluso antes de las computadoras, los meteorólogos tenían instrumentos para recolectar datos atmosféricos. Por ejemplo, solían volar globos meteorológicos para obtener muestras de las zonas más altas de la atmósfera.

El nacimiento del efecto mariposa

El término "efecto mariposa" fue acuñado por primera vez en la década de 1960 por el meteorólogo Edward Lorenz, aunque otros habían reflexionado sobre el tema antes.

Lorenz usó el término para describir la sensibilidad de los sistemas climáticos. Mientras recalculaba las predicciones meteorológicas anteriores, Lorenz no fue el único meteorólogo que notó algo extraño. Incluso el cambio más pequeño en los números resultó en una predicción del tiempo completamente diferente.

El cambio en los números fue tan minúsculo que lo comparó con el aleteo de una mariposa en un lado del mundo que inicia una violenta tormenta en el otro.

Las computadoras son solo una parte de la ecuación

Está en el nombre: calcular significa calcular. La "computadora" fue una vez un trabajo en el que las personas conocedoras de las matemáticas se sentaban y resolvían cientos de problemas matemáticos al día. En cambio, las computadoras modernas automatizan el proceso con máquinas digitales.

Para evitar caer en el efecto mantecoso tanto como sea posible, los modelos modernos de predicción del tiempo calculan dígitos y producen resultados con un alto grado de precisión. Pero incluso eso no es suficiente para combatir el clima.

Los modelos actuales de pronóstico del tiempo pueden predecir el clima durante cinco días en el futuro con una precisión del 90 por ciento. La precisión cae significativamente después. Alcanza el 80 por ciento para las predicciones de siete días y alrededor del 50 por ciento para cualquier otra cosa en el futuro.

Cómo predicen las computadoras el clima

Un modelo de computadora es un conjunto de instrucciones que la computadora sigue para crear una simulación de una característica o fenómeno del mundo real. Los modelos modernos de predicción del tiempo son software que analiza los datos meteorológicos para predecir la característica. Funcionan de la misma forma en que las computadoras predicen las subidas y bajadas periódicas del mercado de valores.

Para saber qué va a pasar en el futuro, necesita saber qué pasó antes y qué está pasando ahora. La predicción del tiempo no comienza con las computadoras, sino con los datos. Los meteorólogos recopilan datos utilizando una variedad de instrumentos en todo el mundo simultáneamente.

Usan veletas para medir la velocidad del viento, termómetros para la temperatura, barómetros para la presión e higrómetros para la humedad.

Luego, todos estos datos se implementan en varios modelos informáticos para analizarlos y compararlos con datos y cálculos anteriores. Pero no existe un modelo único para predecir el clima. Los diferentes modelos se enfocan en áreas específicas del sistema meteorológico y trabajan en conjunto con otros modelos para crear una imagen completa.

Modelos climáticos

Los modelos climáticos son los principales responsables de predecir los cambios en el clima de la tierra o de una región. El clima es la condición climática promedio en general y no las condiciones climáticas durante uno o dos días.

Modelos de mesoescala

Los modelos informáticos de mesoescala analizan áreas a una escala de unos 20 km. Solo analizan datos de áreas relativamente cercanas y los usan para predecir el clima local para los próximos días.

Modelos estadísticos

Los modelos estadísticos se centran más en el análisis de datos que en la simulación meteorológica. Miran datos de hace décadas y predicen el clima. Las temperaturas medias y las condiciones meteorológicas en el mismo lugar y ubicación también contribuyen a la predicción.

Una simulación de atmósfera bien redondeada

Los datos recopilados mediante instrumentos meteorológicos junto con los diversos modelos de predicción meteorológica se implementan en una simulación digital de la atmósfera terrestre. El tiempo se acelera en la simulación para revelar las condiciones climáticas aproximadas en los próximos días a escala global.

Pero simular toda la atmósfera terrestre no es fácil. Para obtener predicciones frecuentes y precisas, los centros de meteorología utilizan supercomputadoras en lugar de las normales.

Esos son idealmente capaces de realizar más de 14.000 billones de cálculos por segundo. Pero incluso después de que los resultados sigan siendo duros. Los resultados luego son revisados ​​por un equipo de meteorólogos altamente capacitados para interpretarlos y confirmarlos con una precisión del 90 por ciento, pero nunca al 100 por ciento.

La simulación tendría que adaptarse a la dinámica de la tierra además de la física atmosférica. Los científicos usan ecuaciones físicas para simular procesos atmosféricos y cómo interactúan las diferentes condiciones climáticas. La simulación en su conjunto también tiene en cuenta la rotación de la tierra y cómo impulsa las condiciones climáticas en todo el mundo.

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Fecha actualizacion el 2021-08-29. Fecha publicacion el 2021-08-29. Categoria: computadoras Autor: Oscar olg Mapa del sitio Fuente: makeusof