Γιατί στην τελευταία κακοκαιρία τα μοντέλα απέτυχαν να προβλέψουν τον υετό σε ορισμένες περιοχές της χώρας;

Ένα από τα δυσκολότερα προβλήματα της μαθηματικής φυσικής είναι η περιγραφή της ροής ενός ρευστού όπως το νερό ή ο αέρας. Αναφέρομαι στην τυρβώδη ροή, δηλαδή στη ροή που μέσα της σχηματίζονται δίνες (στρόβιλοι). Ο Βέρνερ Καρλ Χάιζενμπεργκ (νόμπελ φυσικής 1932) είχε πει: “Όταν συναντήσω τον Θεό, θα του θέσω δύο ερωτήματα: γιατί η σχετικότητα; και γιατί η τυρβώδης ροή; Πιστεύω ειλικρινά ότι για το πρώτο θα έχει μια απάντηση να μου δώσει”.

Στην τυρβώδη ροή είναι αδύνατη η αναλυτική περιγραφή της κίνησης, οπότε χρησιμοποιούνται πειραματικές - εμπειρικές μέθοδοι. Όταν οι δίνες μεγαλώνουν γρήγορα, τα μοντέλα της αριθμητικής πρόγνωσης καιρού χάνουν την αίσθηση των αρχικών συνθηκών πολύ γρήγορα. Αυτό σημαίνει ότι το παράθυρο της πρόγνωσης στενεύει.

Τα μοντέλα λύνουν εξισώσεις που ισχύουν τόσο στη θερμή όσο και στην ψυχρή ατμόσφαιρα, αλλά η έρευνα έδειξε ότι με την υπερθέρμανση του πλανήτη αυξάνεται η αστάθεια σε όλες τις χωρικές κλίμακες από 2.000 έως 50 km [Sneppen, A: The power spectrum of climate change. Eur. Phys. J. Plus 137, 555 (2022)].

Σειρά πειραμάτων, τόσο σε ψυχρότερες όσο και σε θερμότερες συνθήκες, που επιτυγχάνονται τροποποιώντας την επιφανειακή θερμοκρασία της θάλασσας, έδειξε ότι οι χρονικές κλίμακες μέχρι τις οποίες οι προβλέψεις του καιρού στα μέσα γεωγραφικά πλάτη μπορεί να είναι αξιόπιστες μειώνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Με άλλα λόγια, η εγγενής προγνωσιμότητα της ατμόσφαιρας με τη θέρμανση μειώνεται και με την ψύξη αυξάνεται. Αυτό φαίνεται να συνδέεται με την ανάπτυξη τυρβώδους (στροβιλώδους) ροής στην τροπόσφαιρα (Aditi Sheshadri, Marshall Borrus, Mark Yoder, Thomas Robinson:  Midlatitude Error Growth in Atmospheric GCMs: The Role of Eddy Growth Rate, Geophysical Research Letters, 2021).

Συμπεράσματα:

(α) Η αριθμητική πρόγνωση καιρού με ισχυρότερους υπολογιστές, συνεχώς βελτιούμενα μοντέλα και ακριβέστερες/περισσότερες παρατηρήσεις συνεχώς προοδεύει, αλλά η υπερθέρμανση του πλανήτη της βάζει εμπόδια.

(β) Η προσομοίωση του υετού που προέρχεται από σωρειτόμορφα νέφη  παρουσιάζει αντικειμενικά προβλήματα. Προφανώς, όσο η ατμοσφαιρική αστάθεια που οδηγεί στην ανωμεταφορά εντείνεται και παρατηρείται συχνότερα τόσο και πιο συχνά θα βλέπουμε ανεπαρκείς προσομοιώσεις σωρειτόμορφου υετού.