Warum Können Wissenschaftler Das Wetter Nicht Genau Vorhersagen?

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Können wissenschaftler das wetter genau vorhersagen, oder gibt es noch viel zu raten? Finden sie heraus, ob wissenschaftler das wetter genau vorhersagen können.

Während die meisten Wissenschaftler für das Verständnis unseres komplexen Universums (Einstein ist praktisch ein Held) verehrt wird, sind Meteorologen oft lächerlich. Wie können wir eine Person auf den Mond bringen oder die Ausrichtung der Planeten vorhersagen, ohne dabei genaue Wettervorhersagen zu treffen?

Erstens, um Kredit zu gewähren, wo Kredit fällig ist: Wetterprognosen haben ihr Spiel in den letzten 20 Jahren erheblich verbessert. Die dreitägigen Prognosen, die sie heute liefern, sind besser als die eintägigen Prognosen, die sie vor 20 Jahren abgegeben haben. Sie sind auch viel besser für fortgeschrittene Warnungen vor Unwetter geeignet, verdoppeln die Vorlaufzeiten für Tornado-Warnungen und geben den Menschen zusätzliche 40 Minuten, um Sturzfluten zu entgehen.

Moderne Meteorologen wären ohne sie nicht annähernd so genau numerische Prognose, die mathematische Gleichungen verwendet, um das Wetter vorherzusagen. Eine solche Vorhersage erfordert leistungsfähige Computer und viele Beobachtungsdaten, die zu Land, zu Wasser und in der Luft gesammelt wurden. Eine einzige Wetterstation würde niemals so viele Informationen sammeln können. Stattdessen werden Tausende von Stationen auf der ganzen Welt miteinander verbunden und ihre Daten gebündelt. Einige dieser Stationen - bodengestützte Windmesser (Meteorologen nennen sie Anemometer), Regensammler und Temperatursensoren - ähneln denen, die von Amateurwetterbeobachtern verwendet werden. Andere liegen weit draußen auf See, an Bojen festgeschnallt. Wieder andere reisen in Verkehrsflugzeugen oder Schiffen und sammeln Wetterdaten, wenn Passagiere und Güter von Punkt A nach Punkt B bewegt werden. Schließlich liefern Wettersatelliten und Luftballons Informationen aus den oberen Regionen der Atmosphäre. Satelliten fotografieren das Wetter der Erde aus ihrer Umlaufbahn im Weltraum, während Ballons Daten aus der Luft über einem bestimmten Ort überwachen.

Alle diese Sensoren und Messgeräte liefern täglich mehr als eine Million wetterbeobachter Beobachtungen. Ein normaler Computer - wie Sie ihn in Ihrem örtlichen Elektronikfachgeschäft kaufen - würde an all diesen Daten ersticken. Glücklicherweise können sich Meteorologen auf Supercomputer verlassen, wahnsinnig schnelle Maschinen, die Millionen von Berechnungen pro Sekunde durchführen. In den Vereinigten Staaten sind diese Computer in den National Centers for Environmental Prediction (NCEP) in Camp Springs, Maryland, untergebracht. Dort werden Wetterbeobachtungen in das Gehirn eines Supercomputers strömen, das anhand mathematischer Vorhersagen anhand der eingehenden Daten voraussagt Wetterdaten können sich mit der Zeit ändern. Die Computerausgabe bildet die Grundlage für fast alle Prognosen, die in Radio- und Fernsehsendern in ganz Amerika gesendet werden.

Teils bewölkt mit einer Chance auf Chaos

Trotz unserer größten Anstrengungen bei der Vorhersage des Wetters sind Szenen wie diese - in der Nähe der Innenstadt von Nashville, Tennessee, am 7. Mai 2010, nachdem der Cumberland Rive den höchsten Stand seit über 70 Jahren erreicht hat - ein Teil unserer Zukunft.

Trotz unserer größten Anstrengungen bei der Vorhersage des Wetters sind Szenen wie diese - in der Nähe der Innenstadt von Nashville, Tennessee, am 7. Mai 2010, nachdem der Cumberland Rive den höchsten Stand seit über 70 Jahren erreicht hat - ein Teil unserer Zukunft.

Man könnte denken, dass die Supercomputer der National Centres for Environmental Prediction niemals Fehler machen könnten, aber selbst ihre Fähigkeiten sind der enormen Herausforderung der Wettervorhersage nicht gewachsen. Das liegt daran, dass sie mehrere großflächige Phänomene berücksichtigen müssen, von denen jedes von mehreren Variablen und Faktoren bestimmt wird. Zum Beispiel müssen sie überlegen, wie die Sonne die Erdoberfläche erwärmt, wie sich Luftdruckunterschiede zu Wind entwickeln und wie sich Wasser verändernde Phasen (von Eis zu Wasser oder Wasser zu Dampf) auf den Energiefluss auswirken. Sie müssen sogar versuchen, die Auswirkungen der Rotation des Planeten im Weltraum zu berechnen, wodurch die Erdoberfläche unter die Atmosphäre bewegt wird. Kleine Änderungen in einer beliebigen Variablen in einer dieser komplexen Berechnungen können das zukünftige Wetter erheblich beeinflussen.

In den 1960er Jahren brachte ein MIT-Meteorologe namens Edward Lorenz eine genaue Beschreibung dieses Problems auf. Er nannte es das Schmetterling-EffektEr bezog sich darauf, wie ein Schmetterling in Asien mit dem Flügelschlag das Wetter in New York City drastisch verändern kann. Heute ist Lorenz als Vater von bekannt Chaostheorieeine Reihe wissenschaftlicher Prinzipien, die hochkomplexe Systeme beschreiben, wie etwa Wettersysteme, bei denen kleine Änderungen der Anfangsbedingungen die Endergebnisse radikal verändern. Aufgrund des Chaos gibt es eine Grenze für die Genauigkeit von Wettervorhersagen. Lorenz hat diese Grenze auf zwei Wochen festgelegt.

Moderne Meteorologen verwenden modernste Technologien und Techniken, um das Chaos wie das Ensembleprognose, die aus mehreren Prognosen besteht, von denen jede auf leicht unterschiedlichen Ausgangspunkten basiert. Wenn jede Vorhersage im Ensemble gleich aussieht, wird sich das Wetter wahrscheinlich "verhalten". Wenn eine Vorhersage radikal anders aussieht, ist es wahrscheinlicher, dass das Wetter sich "schlecht benimmt".

Meteorologen verlassen sich auch auf das Doppler-Radar, um die Wetterbedingungen effektiver zu überwachen und die Vorhersagen zu verbessern. Doppler-Radar benötigt einen Sender, um Funkwellen in den Himmel zu senden. Die Wellen schlagen auf atmosphärische Objekte und springen zurück. Wolken, die sich vom Sender wegbewegen, geben andere Arten von Wellen zurück als Wolken, die sich in Richtung des Senders bewegen. Ein Computer im Radar wandelt Daten über die reflektierten Funkwellen in Bilder um, die Wolkenbedeckung und Niederschlagsbereiche sowie Windgeschwindigkeit und -richtung anzeigen.

Dank dieser Technologie können Meteorologen das Wetter jetzt besser als je zuvor vorhersagen, insbesondere wenn sie den Blick in die Zukunft einschränken. Bis zu 12 Stunden außerhalb bieten Meteorologen ziemlich verlässliche Vorhersagen über die Bedingungen und Trends.Dank des Chaos werden sie das Wetter leider nie mit absoluter Sicherheit vorhersagen können, so dass Überraschungsstürme - Tornados und reißende Fluten - die Regenfälle überschwemmen. Aus diesem Grund ist es möglicherweise am besten, einen Regenschirm mitzunehmen, selbst an Tagen, die als sonnig und sonnig gelten.


Videoergänzungsan: Stephen Hawkings 7 Zukunftsprognosen vom Untergang der Erde in den nächsten 200 Jahren.




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