Language
Country/Area
No result found
O milagre da previsão numérica do tempo: como usar modelos matemáticos para prever o clima futuro?
Com o avanço da ciência e da tecnologia, o desenvolvimento da meteorologia permitiu-nos compreender melhor o sistema climático da Terra. A Previsão Numérica do Tempo (NWP) é um exemplo bem-sucedido de aplicação de modelos matemáticos à previsão do tempo. Através de dados observacionais, esses modelos podem prever o clima futuro, trazendo grande comodidade ao dia a dia humano.
O objetivo da previsão numérica do tempo é usar observações meteorológicas atuais para prever condições climáticas futuras. Esse processo depende de computadores para executar modelos matemáticos altamente complexos.
A história da previsão numérica do tempo
As raízes da previsão numérica do tempo remontam à década de 1920, quando o meteorologista Louis F. Richardson propôs pela primeira vez o uso de modelos matemáticos para previsão. No entanto, devido à falta de capacidade computacional na época, o processo era tão complicado que Richardson levou seis semanas para completar uma previsão de seis horas para dois pontos na Europa Central. Até a década de 1950, com o nascimento do supercomputador ENIAC, a eficiência das operações de dados melhorou bastante, tornando a previsão numérica viável e prática.
Em 1954, a equipe Cole-Gustav Rosby do Instituto Sueco de Meteorologia e Hidrologia conduziu com sucesso a primeira previsão operacional, marcando a entrada oficial da previsão numérica do tempo na fase prática.
Princípios básicos de previsão numérica
O núcleo da previsão numérica do tempo reside em diversos modelos computacionais, que utilizam dados meteorológicos atuais para prever o tempo futuro com base nas leis básicas da mecânica dos fluidos e da termodinâmica. Os dados de observação vêm principalmente de satélites meteorológicos, balões meteorológicos e estações meteorológicas terrestres. Esses dados são processados pela tecnologia de assimilação de dados para gerar as condições iniciais do modelo.
Os modelos meteorológicos precisam processar dezenas de terabytes de dados ao formar previsões, o que requer o uso dos supercomputadores mais poderosos do mundo.
Modelos matemáticos e métodos de cálculo
Na previsão numérica, as equações utilizadas são chamadas de equações primárias, que são compostas por equações diferenciais parciais não lineares e podem descrever as características dinâmicas da atmosfera. As soluções para estas equações não podem ser completamente obtidas pelos métodos analíticos tradicionais, portanto são necessários métodos numéricos para soluções aproximadas.
Os modelos numéricos geralmente dependem de diferenças finitas ou métodos espectrais para cálculos, que levam em consideração vários processos físicos na atmosfera.
Precisão e limitações das previsões
Embora as técnicas modernas de previsão numérica do tempo tenham melhorado significativamente, as capacidades atuais de previsão estão limitadas a aproximadamente seis dias, principalmente porque pequenos erros se tornam mais graves com o tempo, muitas vezes duplicando em cinco dias. Isto se deve à natureza caótica da atmosfera.
Desenvolvimento de Previsões Integradas
Para lidar com a incerteza nas previsões, a previsão conjunta tornou-se gradualmente popular desde a década de 1990. Este método utiliza vários modelos de previsão para realizar cálculos e analisar as propriedades estatísticas dos resultados para melhorar a precisão e confiabilidade da previsão.
As previsões integradas permitem que os meteorologistas avaliem melhor a incerteza das previsões e expandam o horizonte de tempo durante o qual as previsões são eficazes.
Perspectivas Futuras
Com o avanço contínuo da tecnologia de computação, as previsões meteorológicas numéricas futuras serão mais precisas e capazes de capturar fenômenos meteorológicos de menor escala. No entanto, se estes avanços tecnológicos podem resolver os problemas de caos remanescentes ainda é uma questão que vale a pena explorar. Enfrentando o desafio das mudanças contínuas no clima da Terra, como podemos usar de forma inteligente estas ferramentas de previsão para nos adaptarmos à vida futura?
