Sementara saintis seperti Einstein, Newton, Maxwell dan lain-lain dapat membuat fizik teori yang dapat meramalkan peristiwa sebenar dengan ketepatan dan ketepatan, sementara saintis meteorologi (pakar cuaca dan atmosfera) menghadapi kenyataan yang berbeza.
Ramalan ahli meteorologi mengenai cuaca sering bertentangan dengan kejadian sebenar.
Manusia dapat meramalkan kedudukan planet, bulan, komet dengan tepat selama beratus-ratus tahun di masa depan, tetapi masih tidak dapat meramalkan bagaimana cuaca suatu hari nanti dengan tepat? Adakah hujan? Berapakah suhu?
Sains cuaca telah berkembang pesat
Sains cuaca atau meteorologi mula berkembang satu abad yang lalu, ketika ahli matematik Lewis Fry Richardson mengira dengan tangan selama 6 minggu untuk meramalkan cuaca selama 6 jam berikutnya.
Ramalan cuaca bergantung pada kemajuan komputer. Bagi ahli meteorologi, ia adalah pencapaian yang besar. Bagi kami, masyarakat umum, itu tidak menjadi masalah.
Ramalan cuaca telah mengalami perkembangan yang ketara sekurang-kurangnya 20 tahun terakhir.
Ramalan cuaca 3 hari yang dilakukan hari ini lebih baik daripada ramalan cuaca sehari yang mereka lakukan 20 tahun yang lalu.
Saintis cuaca hari ini tidak dapat bekerja tanpa ramalan berangka, yang menggunakan persamaan matematik untuk meramalkan cuaca.
Pengiraan persamaan matematik ini memerlukan komputer yang canggih dan banyak data parameter fizikal yang terdapat di darat, laut, dan udara.
Terdapat 2 × 10⁴⁴ (200,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000) molekul di atmosfer yang bergerak secara rawak, dan kami berusaha untuk mengira pergerakan semua molekul tersebut, sangat sukar.
Berjuta-juta data yang mesti dikumpulkan dan diproses
Ramalan jangka pendek bergantung pada suhu, awan, hujan, tekanan angin dan udara. Ramalan jangka panjang, menambah suhu darat dan laut, arus lautan, pencemaran udara dan banyak lagi yang lain.
Meramalkan cuaca pagi esok memerlukan usaha yang tinggi. BMKG mengumpulkan berjuta-juta data pemerhatian setiap hari yang diambil dari stesen di lokasi, serta dari belon cuaca dan satelit.
Baca juga: Mengapa Belajar Matematik? Jangan Beli Siomay Menggunakan Logaritma, Betul?Satu stesen cuaca tidak dapat mengumpulkan begitu banyak maklumat. Ia menggunakan rangkaian stesen cuaca yang besar yang mengumpulkan data di beberapa lokasi dari masa ke masa.
Beberapa stesen terletak di darat yang sekurang-kurangnya terdiri dari anemometer untuk mengukur kelajuan dan arah angin, takungan air untuk mengukur curah hujan, hidrotermometer untuk mengukur suhu dan kelembapan.
Beberapa stesen lain terapung di lautan, peralatan pemerhatian dipasang di pelampung. Dan masih ada stesen bergerak, peralatan pemerhatian dipasang di pesawat dan kapal. Satelit cuaca dan balon radiosonde untuk mendapatkan data dari atmosfera atas.
Semua data parameter fizikal dari semua stesen ini menghasilkan lebih dari 1 juta data setiap hari.
Komputer riba atau komputer anda tidak akan dapat menyimpan data ini, apalagi memprosesnya. Tetapi ahli meteorologi mempunyai komputer super, enjin berkuasa yang mampu mengira berjuta-juta data sesaat.
Komputer super untuk meramalkan cuaca
Di Amerika Syarikat, terdapat komputer super yang dikendalikan oleh National Centers for Environmental Prediction (NCEP). Bekerja dengan komputer super, terdapat lebih dari 10 000 pemproses, bekerja dengan 2.6 petabyte data.
Di sana, data yang diamati dimasukkan ke otak komputer super, yang menggunakan persamaan pemodelan matematik yang kompleks untuk meramalkan bagaimana keadaan cuaca berubah dari masa ke masa. Hasil ramalan komputer super ini kemudian disiarkan atau disebarkan kepada umum melalui televisyen, laman internet, aplikasi dan lain-lain.
Jangan berfikir bahawa superkomputer ini tidak mungkin melakukan kesilapan, walaupun dengan teknologi canggih seperti itu, superkomputer ini tidak mampu menghadapi cabaran besar untuk meramalkan cuaca.
Fenomena cuaca berskala besar, masing-masing dipengaruhi oleh pelbagai pemboleh ubah yang berbeza. Sebagai contoh, pertimbangkan bagaimana sinaran matahari akan memanaskan permukaan Bumi, bagaimana perbezaan tekanan udara akan mendorong angin, dan bagaimana perubahan dalam fasa air, pencairan dan penyejatan akan mempengaruhi aliran tenaga.
Ahli meteorologi kini menggunakan teknologi dan teknik yang terus diperbaharui untuk menangani kekacauan, seperti ramalan menggunakan ensemble, yang berdasarkan beberapa ramalan, setiap ramalan menggunakan titik permulaan yang berbeza-beza.
Sekiranya semua ramalan dalam ensembel kelihatan sama, maka cuaca diramalkan cenderung normal. Sekiranya terdapat ramalan yang kelihatan sangat berbeza, maka cuaca diramalkan cenderung berubah.
Baca juga: Apa itu tardigrade? Mengapa anda sampai ke Bulan?Malangnya, kekacauan masih berlaku, ahli meteorologi tidak pernah dapat meramalkan cuaca dengan pasti. Sama ada akan ada ribut, angin puting beliung, atau hujan lebat, ia akan selalu membawa bencana dengan peringatan kecil.
Kekacauan, gangguan sebagai sifat alam semesta
Perubahan kecil pada salah satu pemboleh ubah dalam pengiraan yang kompleks ini dapat memberi kesan besar pada cuaca masa depan. Edwan Lorenz, ahli meteorologi dari MIT, menyebut ini sebagai kesan rama-rama.
Cukup digambarkan seperti ini, mengepakkan sayap rama-rama di tengah hutan Asia boleh menyebabkan hujan lebat di New York City.
Dia dikenali sebagai bapa teori kekacauan, prinsip saintifik yang menerangkan sistem super kompleks, seperti sistem cuaca, di mana perubahan kecil dalam keadaan awal dapat mengubah hasil akhirnya secara drastik.
Kerana kekacauan atau ketidakteraturan ini, ada batasan ketika ramalan cuaca dianggap tepat. Lorenz menetapkan had ini dalam dua minggu.
Selanjutnya, persamaan numerik yang digunakan untuk mensimulasikan atmosfer juga mengalami kekacauan, dengan kesalahan kecil yang dapat digandakan.
Cuaca di kawasan lintang tinggi banyak dipengaruhi oleh gerakan pertemuan jisim udara yang berbeza yang dipengaruhi oleh sistem tekanan rendah. Pergerakan jisim udara agak mudah diramalkan kerana bergerak secara beransur-ansur.
Sementara itu, di kawasan tropika seperti Dunia, menerima banyak tenaga dari matahari yang menjadikan aktiviti perolakan menjadi lebih huru-hara sehingga lebih sukar untuk diramalkan.
Kekacauan secara semula jadi bermaksud bahawa selagi kita terus membuat andaian mengenai proses di atmosfera, selalu ada kemungkinan model membuat kesalahan.
Bagaimana cuaca dapat diramalkan pada masa akan datang?
Data resolusi tinggi diperlukan secara spasial dan tepat pada waktunya. Perlu lebih banyak lagi, berjuta-juta stesen pemerhatian cuaca di pelbagai lokasi.
Nasib baik dengan kemajuan teknologi hari ini, stesen cuaca boleh menjadi lebih kecil dan lebih mudah alih. Stesen pemerhatian cuaca ini mungkin akan berada di rumah semua orang, atau di dalam kenderaan walaupun menggunakan telefon pintar.
Semakin banyak data dikumpulkan, superkomputer yang lebih maju dan pantas diperlukan.
Tidak ada yang lebih berguna daripada kesediaan kita untuk menghadapi cuaca. Seperti kata pepatah, simpan payung sebelum hujan.
Rujukan
- Mengapa Ramalan Cuaca akan selalu salah
- Mengapa saintis tidak dapat meramalkan cuaca