ΠΩΣ ΓΙΝΕΤΑΙ Η ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΜΕ ΤΑ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΚΑΙΡΟΥ

Σύντομη ιστορική αναδρομή

Το 1922 πρώτος ο μαθηματικός Λιούις Φράι Ρίτσαρντσον συνέλαβε την ιδέα της περιγραφής των φυσικών διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα στην ατμόσφαιρα χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις της υδροδυναμικής και των ρευστών. Στο έργο του «Η πρόβλεψη του καιρού με αριθμητικές μεθόδους» περιέγραφε τις μαθηματικές μεθόδους μέσω των οποίων ο άνθρωπος θα μπορούσε να προβλέψει την εξέλιξη του καιρού με τα τεχνικά μέσα της εποχής εκείνης. Η ιδέα του απαιτούσε την ύπαρξη ενός μεγάλου αριθμού ανθρώπων, οι οποίοι χρησιμοποιώντας χαρτί, μολύβι και αριθμομηχανές γραφείου, θα επέλυναν τις μαθηματικές εξισώσεις που περιγράφουν τις κινήσεις της ατμόσφαιρας και θα προέβλεπαν την εξέλιξη του καιρού. Υπολόγισε ότι θα χρειάζονταν 64000 άνθρωποι προκειμένου να επιτευχθεί η πρόβλεψη του καιρού με την ίδια ταχύτητα με την οποία αυτός εξελίσσεται στην πραγματικότητα. Είχε μάλιστα διατυπώσει την άποψη ότι ίσως στο μακρινό μέλλον το ανθρώπινο γένος θα είχε τη δυνατότητα να προχωρεί στους υπολογισμούς γρηγορότερα από ότι προχωρεί ο καιρός. Προφητικά λόγια, μόνο που το μακρινό μέλλον ήταν μόλις 40 χρόνια μετά.

Στα επόμενα χρόνια μέχρι και το 1960 ο επιστημονικός κόσμος περιφρονούσε την πρόγνωση και δεν εμπιστευόταν τους υπολογιστές. Για τους περισσότερους η πρόγνωση ήταν κάτι λιγότερο από επιστήμη. Ήταν μια εμπειρική δουλειά που γινόταν από πρακτικούς μετεωρολόγους, οι οποίοι μέσω εμπειρίας αντιλαμβάνονταν τον καιρό της επόμενης ημέρας. Εκείνη την εποχή ο Λόρεντζ – ο μεγάλος αυτός πρωτοπόρος της αριθμητικής πρόγνωσης – εργαζόταν στο Μ.Ι.Τ. (Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης) και είχε μια τελείως διαφορετική άποψη:

«Οι εξισώσεις που περιγράφουν τις διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα στην ατμόσφαιρα, είναι γνωστές εδώ και πολύ καιρό. Αφού η αριθμητική θεωρία σχεδιάζει ακριβείς διαδρομές για διαστημόπλοια και πυραύλους και προβλέπει τις ακριβείς τροχιές των πλανητών, γιατί να μην χρησιμοποιηθεί και στην πρόβλεψη του καιρού;»

Τα προβλήματα που συνάντησε ο Λόρεντζ ήταν πολλά και πάνω από όλα είχε να αντιμετωπίσει το επιστημονικό κατεστημένο που θεωρούσε τις απόψεις του ακραίες. Όμως μετά από συνεχείς προσπάθειες και με τα πενιχρά τεχνολογικά μέσα της εποχής κατάφερε με τον πρωτόγονο υπολογιστή του να δημιουργήσει ένα απλό μοντέλο της ατμόσφαιρας που έμελλε να αποτελέσει τον πρόγονο των σημερινών ατμοσφαιρικών μοντέλων.

Στα επόμενα χρόνια ο επιστημονικός κόσμος γέμισε ελπίδες για τη δυνατότητα πρόγνωσης του καιρού. Ακολούθησαν αρκετές προσπάθειες έως ότου το 1980 η αριθμητική πρόγνωση του καιρού γίνει πλέον μια αναμφισβήτητη πραγματικότητα. Οι μεγαλύτερες επιτυχίες για την ανάπτυξη αριθμητικών μοντέλων καιρού εκείνη την περίοδο, είχαν σημειωθεί στο Ρέντινγκ της Αγγλίας, μια μικρή επαρχιακή πόλη λίγο έξω από το Λονδίνο όπου στεγαζόταν και συνεχίζει να στεγάζεται το Ευρωπαϊκό Κέντρο Μεσοπρόθεσμων Προγνώσεων (E.C.M.W.F.- European Center for Mesoscale Weather Forecasts). Οι Ευρωπαίοι έδειξαν την πρωτοπορία τους στο συγκεκριμένο τομέα εγκαθιστώντας τον υπερυπολογιστή CRAY και προσλαμβάνοντας το καλύτερο επιστημονικό προσωπικό των κρατών μελών του ECMWF. Στην άλλη άκρη του ωκεανού ανάλογες προσπάθειες κατέβαλαν και οι Αμερικάνοι. Ο υπερυπολογιστής που διέθεταν - ένας Cyber 205 της Control Data – εκτελούσε εκατομμύρια πράξεις το δευτερόλεπτο και επέλυνε τα συστήματα των 500.000 εξισώσεων του μοντέλου σε σύντομο χρονικό διάστημα. Τα αποτελέσματα ήταν αρκετά ικανοποιητικά και τα μηνύματα συνεχώς πιο αισιόδοξα.

Από τότε μέχρι σήμερα έχουν περάσει σχεδόν 20 χρόνια συνεχών προσπαθειών και η πρόοδος που έχει σημειωθεί θεωρείται αλματώδης. Σ’ αυτό έχει συμβάλλει σημαντικά και η εξέλιξη των υπερυπολογιστών οι οποίοι σήμερα πλέον διαθέτουν ένα μεγάλο αριθμό επεξεργαστών τεραστίων δυνατοτήτων. Η ταχύτητα ενός μόνο επεξεργαστή μετριέται πλέον σε Megaflop ( Ένα Megaflop είναι ένα εκατομμύριο πράξεις το δευτερόλεπτο ). Η ατμόσφαιρα προσομοιώνεται συνεχώς με πιο ρεαλιστικό τρόπο αφού οι αριθμητικές μέθοδοι διαρκώς βελτιώνονται, το πλέγμα των σημείων γίνεται ολοένα και πιο πυκνό, τα υπό μελέτη στρώματα της ατμόσφαιρας αυξάνονται, εισάγονται λεπτομερείς πληροφορίες ορογραφίας, βλάστησης και τύπου εδάφους κτλ . Με τον τρόπο αυτό τα αποτελέσματα που λαμβάνουμε είναι συνεχώς πιο αξιόπιστα και πιο αναλυτικά. Βέβαια θα πρέπει να τονιστεί ότι με τα μοντέλα καιρού η επιστήμη απλά προσπαθεί να προσεγγίσει ένα πολύ σύνθετο πρόβλημα όσο καλύτερα μπορεί.