حدود التنبؤ بالطقس.. إلى أي مدى يمكننا أن ننظر في المستقبل؟ ستصبح عمليات الرصد والقياسات الجوية أكثر أهمية

تتسبب الكوارث المرتبطة بالطقس والظواهر المناخية المتطرفة، بما في ذلك فيضانات الأنهار على ضفافها والفيضانات بالإضافة إلى موجات الحر والجفاف، في خسائر فادحة في الأرواح وتكلف مليارات الدولارات من الأضرار في الممتلكات كل عام.

ولذلك، فإن التنبؤات الجوية وتدابير الحماية لها أهمية كبيرة وستصبح أكثر أهمية في المستقبل، ومع ذلك، هناك حد طبيعي لإمكانية التنبؤ بالطقس، وهو حد لم يتم الوصول إليه بعد.

وقال الدكتور مايكل ريمر من جامعة يوهانس جوتنبرج ماينز (JGU): “لا تزال هناك إمكانات كبيرة لتحسين توقعات الطقس لمناطق خطوط العرض الوسطى”، “ولكن هناك أيضًا نقطة لا يصبح بعدها التنبؤ الموثوق ممكنًا”.

لقد قام ريمر وزملاؤه بالتحقيق في دقة التنبؤات الجوية في أفضل السيناريوهات، ووفقا لحساباتهم، ينبغي أن يكون من الممكن تمديد فترة التوقعات بما يصل إلى أربعة أو خمسة أيام، ونشرت الدراسة في مجلة علوم الغلاف الجوي.

أصبحت التنبؤات الجوية أكثر موثوقية

يمكن التنبؤ بالطقس في خطوط العرض الوسطى بدقة معقولة لمدة سبعة إلى 10 أيام مقدمًا. ولم يكن هذا هو الحال دائما. لقد تحسنت جودة التنبؤات الجوية بشكل كبير خلال العقود الأخيرة.

أصبحت التوقعات التي تغطي سبعة أيام الآن دقيقة مثل تلك التي كانت تغطي أربعة أيام قبل 30 عامًا، وقد ساهم تحسن أداء الكمبيوتر وتوافر البيانات الجديدة في هذا التحسن، ولكن جودة التشخيص لا تزال سيئة للغاية في بعض الحالات.

وتشكل نقاط الضعف والعيوب في أساليب التنبؤ جزءا من المشكلة، ولكن من الصعب بطبيعتها التنبؤ بأحوال جوية معينة في أجواء فوضوية، على سبيل المثال، يمكن تحديد الأعاصير العاصفة واسعة النطاق قبل سبعة أيام تقريبًا، في حين أن الفترة أقصر بكثير بالنسبة للعواصف الرعد، ومع زيادة فترة التنبؤ، يزداد احتمال حدوث الأخطاء.

العوامل الحاسمة لحدود القدرة على التنبؤ

كانت القيود المفروضة على التنبؤ بالطقس موضوعًا للبحث منذ الستينيات. على عكس المد والجزر ومدار الكواكب، فإن النظام الجوي له حد جوهري يمثل حدًا طبيعيًا ونهائيًا لم يعد التنبؤ بعده ممكنًا. وقال الدكتور مايكل ريمر، عالم الأرصاد الجوية في معهد JGU للفيزياء الجوية: “لقد توصلت الأبحاث مرارًا وتكرارًا إلى نفس الاستنتاجات: يمكننا التنبؤ بالطقس قبل 14 يومًا في أحسن الأحوال”.

بالتعاون مع زملائه الدكتور توبياس سيلز والبروفيسور جورج كريج من LMU ميونيخ، أكد ريمر وجود الحد الجوهري لإمكانية التنبؤ، كما قام الباحثون بالتحقيق في العمليات المسؤولة.

وأضاف ريمر: “إن التوقعات هي الأكثر تأثراً حاليًا بالأخطاء في ظروفنا الأولية”، “إذا قمنا بتحسين هذه الظروف الأولية التي تبدأ منها نماذج الكمبيوتر لدينا توقعاتها، فإن توقعاتنا ستكون أيضًا أكثر دقة”.

تأثير الفراشة في التنبؤ بالطقس

وباستخدام التقديرات الكمية، أثبت الفريق أنه من الضروري مراعاة العوامل واسعة النطاق مثل الرياح وضغط الرياح ودرجة الحرارة والتيار النفاث بشكل أوثق.

قال ريمر: “علينا تقليل حالة عدم اليقين الأولية بنسبة 80% إلى 90% للوصول إلى الحد الجوهري المتأصل في النظام”، وقد يؤدي ذلك إلى تمديد فترة التوقعات الموثوقة بمقدار أربعة إلى خمسة أيام أخرى.

وبمجرد استغلال نسبة 90% من تقليل الأخطاء، ستتغير الآليات المعنية ولن تعد العوامل واسعة النطاق حاسمة، ومن هذه النقطة فصاعدًا، سيهيمن تأثير الفراشة على الأحداث، “سوف تلعب العواصف الرعدية باعتبارها المحرك الرئيسي لتأثير الفراشة دورًا” ومع ذلك، فإن هذا التأثير صغير جدًا لدرجة أنه حتى العواصف الرعدية الشديدة لن تؤثر على موثوقية توقعات الطقس الحالية للأيام القليلة المقبلة.

تتطلب التنبؤات الجوية الأكثر دقة زيادة تخصيص الموارد لمراقبة الغلاف الجوي

صاغ عالم الأرصاد الجوية الأمريكي إدوارد لورينز مصطلح “تأثير الفراشة” في السبعينيات لوصف كيف يمكن للتغيرات الصغيرة في الظروف الأولية لنظام معقد، مثل الغلاف الجوي، أن تؤدي إلى اختلافات كبيرة في حالة لاحقة، مما يحد من إمكانية التنبؤ بمثل هذه الأنظمة، وحتى الاضطرابات الصغيرة جدًا التي لا يمكن اكتشافها في البداية يمكن أن تتراكم وتتسبب في تغيرات واسعة النطاق في الطقس بعد فترة زمنية معينة.

وأضاف ريمر: “إن خلايا العواصف الرعدية الفردية في دراستنا تشبه تلك الفراشات”، “لتحسين توقعاتنا، يجب علينا التركيز على العوامل المؤثرة الرئيسية”، ويوصي العالم بتكثيف عمليات الرصد والقياسات الجوية، ربما بمساعدة الأقمار الصناعية، ولم يتم بعد استنفاد إمكانات التنبؤ بالطقس ويمكن تحسينها بشكل كبير في العقود المقبلة.