Modelo numérico de predicción meteorológica para niños
La predicción meteorológica numérica es una forma avanzada de pronosticar el tiempo. Imagina que los científicos usan computadoras muy potentes para simular cómo se moverá el aire en la atmósfera. Para hacer esto, alimentan a las computadoras con datos actuales del tiempo, como la temperatura, la presión y la dirección del viento. Luego, estas computadoras usan modelos matemáticos complejos que representan las leyes de la física para calcular cómo cambiará el tiempo en el futuro.
Aunque la idea de usar las matemáticas para predecir el tiempo surgió en la década de 1920, no fue hasta que aparecieron las computadoras modernas que se pudo hacer realidad. Los cálculos son tan grandes y detallados que se necesitan algunos de los superordenadores más grandes del mundo. Estos modelos se usan para hacer pronósticos del tiempo en países de todo el planeta, tanto a nivel global como regional.
Cuando se combinan varios de estos modelos numéricos, se puede entender mejor qué tan segura es una predicción y extender el pronóstico a más días en el futuro (entre 7 y 12 días). Esto sería imposible sin la ayuda de estas herramientas.
Contenido
¿Cómo funciona la predicción numérica del tiempo?
La atmósfera como un fluido
La atmósfera que rodea la Tierra es como un gran océano de aire, es decir, un fluido. Para predecir el tiempo con modelos numéricos, los científicos toman una "foto" de la atmósfera en un momento dado. Esta foto incluye información sobre la humedad, la presión y cómo se mueve el viento en diferentes lugares.
Luego, aplican ecuaciones de la dinámica de fluidos (que estudian cómo se mueven los líquidos y gases) y de la termodinámica (que estudia el calor y la energía). Con estas ecuaciones, calculan cómo será el estado de la atmósfera en un momento futuro.
Un poco de historia de la predicción numérica
El primer científico en proponer usar un modelo numérico para predecir el tiempo fue el matemático británico Lewis Fry Richardson en 1922. Él intentó hacer una predicción numérica, pero no tuvo éxito en ese momento.
El primer gran avance en este campo ocurrió en 1950. Un equipo de meteorólogos y un matemático, incluyendo a Jule Charney y John von Neumann, lograron hacer una predicción usando una de las primeras computadoras, llamada ENIAC. Ellos usaron una versión más sencilla de las ecuaciones de la atmósfera para que la computadora de esa época pudiera manejarlas. Con el tiempo, los modelos se hicieron más complejos y precisos.
La predicción meteorológica usando modelos numéricos empezó a usarse de forma regular en 1955, gracias a un proyecto conjunto en Estados Unidos.
¿Qué es un modelo meteorológico?
Un modelo meteorológico es un programa de computadora. Este programa produce información sobre el tiempo para un momento futuro, en puntos específicos del planeta y a diferentes alturas.
Los modelos pueden ser de dos tipos principales:
- Globales: Cubren toda la Tierra.
- Regionales: Cubren solo una parte del planeta y a veces se les llama "modelos de área limitada".
¿Cómo se calculan las predicciones?
Las predicciones se calculan usando ecuaciones matemáticas que describen la física de la atmósfera. Estas ecuaciones son muy complejas y no se pueden resolver de forma exacta. Por eso, los modelos usan métodos numéricos para encontrar soluciones aproximadas.
Los diferentes modelos usan distintas maneras de resolver estas ecuaciones. Algunos modelos globales usan métodos especiales para las dimensiones horizontales y otros para la altura. Los modelos regionales, en cambio, suelen usar métodos similares para las tres dimensiones. Además, los modelos regionales pueden usar "cuadrículas" más pequeñas para analizar fenómenos del tiempo a escalas más reducidas, ya que no tienen que calcular para todo el mundo.
Datos de partida para los modelos
Los modelos necesitan datos para empezar a calcular. Estos datos se obtienen de:
- Radiosondeos: Globos que suben a la atmósfera y envían información.
- Satélites meteorológicos: Observan el tiempo desde el espacio.
- Observaciones en tierra: Estaciones meteorológicas en la superficie.
Estos datos, que a veces están desordenados, se procesan para que los modelos puedan usarlos. Una vez listos, los datos se usan como punto de partida para la predicción.
Los cálculos se hacen paso a paso. El modelo usa los datos iniciales para saber qué tan rápido están cambiando las variables del tiempo (como la temperatura o el viento). Con esa información, predice cómo estará la atmósfera en un corto tiempo futuro. Luego, usa ese nuevo estado para calcular el siguiente paso, y así sucesivamente, hasta llegar al momento para el que se quiere la predicción. Cada "paso" en el tiempo puede durar desde unos pocos segundos hasta varios minutos, dependiendo del modelo.
¿Qué son los sistemas de predicción por conjuntos?
En 1963, el científico Edward Lorenz descubrió que, debido a la naturaleza caótica de las ecuaciones de la atmósfera, es casi imposible predecir el tiempo con certeza absoluta. Además, las redes de observación del tiempo no pueden cubrir cada rincón del planeta, especialmente en grandes océanos como el Pacífico, lo que introduce cierta incertidumbre en los datos iniciales.
Para manejar esta incertidumbre, se usan los "sistemas de predicción por conjuntos". Esto significa que se hacen múltiples pronósticos, usando diferentes modelos numéricos, distintos parámetros físicos o variaciones en los datos iniciales.
El pronóstico final de un conjunto se obtiene promediando los resultados de todos los pronósticos individuales. También se observa qué tan diferentes son los pronósticos entre sí. Si hay poca variación, podría significar que la predicción es más confiable, aunque esto no siempre es así. La fiabilidad también depende del modelo y de la región para la que se hace el pronóstico.
Modelos meteorológicos importantes
Existen muchos modelos desarrollados por diferentes agencias y organizaciones meteorológicas. Cada uno usa distintas formas de predecir cómo evolucionarán las variables del tiempo.
Algunos de los modelos más conocidos son:
- GFS (Global Forecast System): Es un modelo global de la NOAA (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos). Su información es de acceso público.
- Modelo global del ECMWF: Este modelo, del Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Plazo Medio, es considerado uno de los más fiables.
- UKMO (United Kingdom Model): Modelo global de la Met Office del Reino Unido.
- GME: Modelo global de la oficina meteorológica alemana (Deutscher Wetterdienst).
- GEM: Modelo global de la Oficina Canadiense de Meteorología.
- NOGAPS: Modelo global de los Centros de Meteorología y Oceanografía de la Flota de Estados Unidos.
- MM5 (Mesoscale Model 5)
- WRF (Weather Research and Forecast Model)
- aLMo (Modelo Alpino): De MeteoSchweiz (Suiza).
Galería de imágenes
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Ejemplo de una predicción de la altura geopotencial de 500 mbar utilizando un modelo numérico de predicción del tiempo.
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Predicción a 96 horas de la altura geopotencial de 850 mbar y temperatura, obtenida mediante el Global Forecast System.
Véase también
En inglés: Numerical weather prediction Facts for Kids
