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Comment le temps se présente-t-il et avec quelle précision pouvez-vous le prévoir ?
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Anonim

Les prévisionnistes promettent une journée ensoleillée et à l'extérieur de la fenêtre - un blizzard. Les inexactitudes dans les prévisions sont associées à la fois aux conditions environnementales en évolution rapide et aux transformations climatiques mondiales. Néanmoins, les météorologues modernes ont fait une percée dans la prévision, aujourd'hui des algorithmes mathématiques sont utilisés pour cela, de nouvelles méthodes et de nouveaux outils sont créés pour étudier les conditions météorologiques actuelles.

Comment les phénomènes naturels sont étudiés aujourd'hui et s'il est possible de faire des prévisions parfaitement précises à l'avenir était facilement disponible dans le magazine américain de vulgarisation scientifique Discover. T&P a adapté l'article et l'a traduit.

Comment se présente le temps

La couche atmosphérique de la Terre est composée principalement d'azote, d'oxygène et de vapeur d'eau. Cet air se comporte comme un liquide et, circulant d'un endroit à un autre, change de température, d'humidité et d'autres caractéristiques. Le temps est un sous-produit de l'atmosphère, qui transporte la chaleur d'un endroit à un autre.

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L'air plus frais est dense et ne peut pas contenir beaucoup d'humidité; l'air plus chaud est moins dense et peut contenir plus d'eau. Lorsque des zones d'air de température et de densité différentes entrent en collision, la pluie se produit lorsque de l'eau se forme à partir de l'air chaud refroidi. D'autres précipitations peuvent se produire. Au fur et à mesure que l'air chaud et humide monte, il se refroidit et l'eau se condense sur les particules en suspension dans l'air. Les gouttelettes montantes deviennent plus lourdes et tombent ensuite sur la Terre.

Un ouragan se forme lorsque l'eau de mer chauffe au-dessus de 27 ℃ et s'évapore rapidement, et que l'air au-dessus de l'océan se réchauffe et s'élève. À sa place, des courants d'air froid arrivent, qui se réchauffent et montent également. Ces mouvements créent des vents forts, un ouragan se forme.

Comment les phénomènes naturels étaient étudiés avant

Les observations météorologiques scientifiques ont commencé à la Renaissance, lorsque les baromètres et les thermomètres ont été inventés. Les anciens érudits européens tels que Galilée ont utilisé ces outils pour expliquer les phénomènes météorologiques.

Mais les premières prédictions étaient limitées et basées uniquement sur l'hypothèse que le passé déterminerait le comportement futur.

« S'il y a une tempête aujourd'hui au Kansas et le lendemain dans le Missouri, vous pouvez dire qu'elle arrivera dans l'Illinois le lendemain », explique Bob Henson, météorologue et auteur de Weather Underground.

Cette méthode fonctionne dans des conditions constantes - lorsque la tempête se déplace progressivement ou lorsque le climat local ne change pas beaucoup d'un jour à l'autre (par exemple, en Californie du Sud).

Cependant, cette méthode simple ne prend pas en compte les conditions changeantes: par exemple, les orages se forment rapidement du fait de la convection (mouvement des volumes d'air d'une altitude à l'autre, dû à la force d'Archimède. - NDLR). Heureusement, il existe de nouvelles façons de prédire la météo dans le monde d'aujourd'hui. Les prévisions ne sont pas faites par des personnes regardant les cartes et les hauts et les bas d'hier, elles sont faites par des machines.

Prévisions météo à jour

Les météorologues utilisent les prévisions météorologiques numériques en entrant des données sur les conditions météorologiques actuelles. Ensuite, ils sont traités dans un modèle informatique. Plus les informations saisies sont pertinentes et précises, plus la prévision sera précise. Pour obtenir ces données, des instruments tels qu'un ballon météo, des avions, des satellites et des bouées océaniques sont utilisés.

Les modèles météorologiques divisent une région, un état ou même le globe entier en cellules. Leur taille affecte la précision de la prévision. Les grands rectangles sont plus difficiles à voir ce qui se passe dans de petites zones, mais ils fournissent une image globale des tendances météorologiques au fil du temps. Cette prévision générale est nécessaire, par exemple, pour déterminer le mouvement d'une tempête.

Les petites cellules avec une résolution plus élevée permettent des prévisions sur une période de temps plus courte - un à deux jours - et ne couvrent qu'une zone spécifique. Certains modèles peuvent se concentrer sur des données spécifiques telles que la vitesse du vent, la température et l'humidité. Par conséquent, deux modèles informatiques peuvent donner des résultats légèrement différents même avec exactement les mêmes observations initiales.

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Des prédictions parfaites sont-elles possibles ?

"Les modèles informatiques sont suffisants pour les prévisions météorologiques au jour le jour, les météorologues n'ajouteront donc pas grand-chose ici", explique Schumacher, professeur adjoint de sciences atmosphériques à la Colorado State University. - Mais cela ne signifie pas que les gens ne sont pas du tout nécessaires. Le prévisionniste peut reconnaître des inexactitudes dans les données reproduites par le système informatique. »

Les précipitations sont beaucoup plus difficiles à prévoir que la température, explique Matt Kölsch, hydrométéorologue à l'Atmospheric Research Corporation de l'Université de Boulder.

« La température est un champ continu, elle est partout. Les précipitations sont un champ intermittent, dans certains endroits il peut pleuvoir ou neiger, mais dans d'autres ce ne sera pas du tout. »

Les caractéristiques du paysage de la région, telles que les collines, les côtes, affectent les précipitations et les modèles informatiques ne prennent pas toujours cela en compte. Kölsch dit qu'un météorologue est nécessaire pour faire des prévisions pendant 24 à 36 heures. Prévoir des situations à fort impact telles que les ouragans, les tornades et les inondations est plus difficile et nécessite à la fois des ressources humaines et des systèmes informatiques.

Depuis les années 1950, les ordinateurs rapides sont devenus des prédictions de plus en plus précises. Les prévisions d'aujourd'hui sur cinq jours sont exactes environ 90 % du temps, selon la National Oceanic and Atmospheric Administration.

La prévision à 7 jours s'avère correcte 80 % du temps, et la prévision à 10 jours 50 %

Aujourd'hui, une prévision d'ouragan à cinq jours est plus fiable qu'une prévision à quatre jours au début des années 2000 et une prévision à trois jours dans les années 1990. Et un article de Nature de 2015 a révélé que les prévisions pour trois à dix jours se sont améliorées d'environ un jour en une décennie, ce qui signifie que les prévisions actuelles à six jours sont aussi précises que les prévisions à cinq jours il y a 10 ans.

Malheureusement, des transformations climatiques majeures compliquent le processus de prévision. Il y a une blague selon laquelle un papillon battant à Hong Kong peut changer le temps à New York. Cette idée a été avancée en 1972 par le mathématicien et météorologue Edward Lorenz. L'« effet papillon » est que de petits changements peuvent avoir un impact énorme sur le développement de l'ensemble du système.

En pratique, cela signifie qu'un modèle informatique, exécuté plus d'une fois, même avec les plus petites différences dans les conditions actuelles, peut donner des prédictions différentes. Pour cette raison, la limite de prévision potentielle est d'environ 14 jours, explique Bob Henson.

"Lorenz a essentiellement dit qu'il est impossible de prédire les conditions météorologiques pendant plus de deux semaines, car ces petites ailes de papillon et d'innombrables autres petites choses entraîneront de grands changements", explique Henson.

Le météorologue Judt est convaincu que l'humanité ne pourra jamais prédire un orage plus de deux heures à l'avance, quelle que soit la qualité des observations.

« Pour les ouragans et les tempêtes beaucoup plus forts (et donc plus faciles à détecter à l'avance), le délai peut être de deux à trois semaines », précise-t-il.

Lorsqu'ils font une prévision, les météorologues tiennent compte des incertitudes en utilisant plusieurs fois un modèle mathématique. En même temps, cela donnera un résultat légèrement différent, mais la plupart d'entre eux seront similaires. Les plus fréquentes seront le résultat final.

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