Πώς ξεκίνησε και που έφτασε
Η πρόβλεψη του καιρού μέσω μαθηματικών μοντέλων είναι πλέον ένα κομμάτι της καθημερινότητας μας, με σκοπό να προστατευτούμε από τα ακραία καιρικά φαινόμενα της ζέστης ή του κρύου που πλέον και λόγω κλιματικής αλλαγής κάνουν την εμφάνιση τους όλο και πιο συχνά.
Πότε όμως ξεκίνησε;
Ήταν το 1922 όταν για πρώτη φορά ο Άγγλος μαθηματικός Lewis Fry Richardson (1881 – 1953) συνέλαβε την ιδέα της περιγραφής των φυσικών διαδικασιών στην ατμόσφαιρα χρησιμοποιώντας εξισώσεις υδροδυναμικής και ρευστών.
Στο βιβλίο του “Η πρόβλεψη του καιρού με αριθμητικές μεθόδους” (Weather Prediction by Numerical Process) πρωτοστάτησε περιγράφοντας τις μαθηματικές μεθόδους με τις οποίες ο άνθρωπος θα μπορούσε να προβλέψει την εξέλιξη του καιρού με τα τεχνικά μέσα της εποχής εκείνης.
Η ιδέα του απαιτούσε την ύπαρξη ενός μεγάλου αριθμού ανθρώπων, οι οποίοι χρησιμοποιώντας χαρτί, μολύβι και αριθμομηχανές γραφείου, θα έλυναν τις μαθηματικές εξισώσεις που περιγράφουν τις κινήσεις της ατμόσφαιρας και θα προέβλεπαν την εξέλιξη του καιρού.
Υπολόγισε μάλιστα ότι θα χρειάζονταν 64.000 άνθρωποι ώστε να πετύχουν την πρόβλεψη του καιρού με την ίδια ταχύτητα με την οποία αυτός εξελίσσεται στην πραγματικότητα.
Είχε διατυπώσει επίσης την άποψη ότι πιθανόν στο μακρινό μέλλον ο άνθρωπος θα είχε τη δυνατότητα να προχωρεί στους υπολογισμούς αυτούς γρηγορότερα από ότι προχωράει ο καιρός.
Σε ένα από τα κεφάλαια του βιβλίου του, παρουσιάζει αυτό που αποκαλεί “φαντασία”, περιγράφοντας λεπτομερώς το αξιοσημείωτο όραμά του για ένα τεράστιο κτίριο, ένα φανταστικό εργοστάσιο προβλέψεων. Βέβαια το μακρινό μέλλον ήταν μόλις 40 χρόνια αργότερα.
Στα επόμενα χρόνια μέχρι και το 1960 ο επιστημονικός κόσμος περιφρονούσε την πρόγνωση και δεν εμπιστευόταν τους υπολογιστές. Για τους περισσότερους η πρόγνωση δεν ήταν επιστήμη, αλλά μια εμπειρική δουλειά που γινόταν από πρακτικούς μετεωρολόγους, οι οποίοι μέσω εμπειρίας αντιλαμβάνονταν τον καιρό της επόμενης ημέρας.
Την περίοδο εκείνη ο μεγάλος πρωτοπόρος της αριθμητικής πρόγνωσης Αμερικανός μαθηματικός και μετεωρολόγος Edward Norton Lorenz (1917 – 2008) από το Μ.Ι.Τ. στο οποίο εργαζόταν, διατυπώνει την εξής άποψη:
“Οι εξισώσεις που περιγράφουν τις διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα στην ατμόσφαιρα, είναι γνωστές εδώ και πολύ καιρό. Αφού η αριθμητική θεωρία σχεδιάζει ακριβείς διαδρομές για διαστημόπλοια και πυραύλους και προβλέπει τις ακριβείς τροχιές των πλανητών, γιατί να μην χρησιμοποιηθεί και στην πρόβλεψη του καιρού;”
Ο Lorenz συνάντησε πολλές αντιδράσεις από το επιστημονικό κατεστημένο, το οποίο θεωρούσε τις απόψεις του ακραίες. Όμως μετά από πολλές προσπάθειες και με τα πενιχρά τεχνολογικά μέσα της εποχής του κατάφερε να δημιουργήσει ένα απλό μοντέλο της ατμόσφαιρας, πληκτρολογώντας δεδομένα όπως η θερμοκρασία, η πίεση και ο άνεμος στον πολύ μικρών δυνατοτήτων υπολογιστή του κάτι που αποτέλεσε τον πρόγονο των σημερινών ατμοσφαιρικών μοντέλων.
Μάλιστα σε αυτές τις έρευνες του ανακάλυψε το 1961 τυχαία τη “θεωρία του χάους” και εισήγαγε πρώτος τον όρο “το φαινόμενο της πεταλούδας”.
Έτσι τα επόμενα χρόνια ο επιστημονικός κόσμος γέμισε ελπίδες για τη δυνατότητα πρόγνωσης του καιρού. Ακολούθησαν αρκετές προσπάθειες έως ότου το 1980 η αριθμητική πρόγνωση του καιρού γίνει πλέον μια αναμφισβήτητη πραγματικότητα.
Οι μεγαλύτερες επιτυχίες για την ανάπτυξη αριθμητικών μοντέλων καιρού εκείνη την περίοδο σημειώθηκαν στο Ρέντινγκ της Αγγλίας, μια μικρή επαρχιακή πόλη λίγο έξω από το Λονδίνο, στην οποία στεγαζόταν και συνεχίζει να στεγάζεται το Ευρωπαϊκό Κέντρο Μεσοπρόθεσμων Προγνώσεων (E.C.M.W.F.- European Center for Mesoscale Weather Forecasts).
Ανάλογες προσπάθειες κατέβαλαν και οι Αμερικάνοι εγκαθιστώντας έναν υπολογιστή που εκτελούσε εκατομμύρια πράξεις το δευτερόλεπτο και μπορούσε να λύσει τα συστήματα των 500.000 εξισώσεων του μοντέλου σε σύντομο χρονικό διάστημα.
Από τότε μέχρι σήμερα έχουν περάσει πάνω από 20 χρόνια συνεχών προσπαθειών και η πρόοδος που έχει σημειωθεί θεωρείται αλματώδης.
Σ’ αυτό έχει συμβάλλει σημαντικά και η εξέλιξη των υπερυπολογιστών οι οποίοι διαθέτουν πλέον ένα μεγάλο αριθμό επεξεργαστών τεραστίων δυνατοτήτων.
Η ατμόσφαιρα προσομοιώνεται συνεχώς με πιο ρεαλιστικό τρόπο, οι αριθμητικές μέθοδοι διαρκώς βελτιώνονται και τα αποτελέσματα που λαμβάνουμε είναι συνεχώς πιο αξιόπιστα και πιο αναλυτικά.
*Μαθηματικός Συγγραφέας
πηγή: https://www.alfavita.gr/
