Навіть ідеальний прогноз погоди має межу: вчені розрахували її приблизно у 129 днів

Навіть якщо припустити, що метеорологи абсолютно точно знають початковий стан атмосфери, закони її руху та всі великомасштабні зовнішні умови, прогноз усе одно не може залишатися точним безмежно довго. Нова робота в Advances in Atmospheric Sciences оцінює фундаментальну межу внутрішньої передбачуваності погоди приблизно у 129 ± 7 днів.

Питання про те, наскільки далеко вперед у принципі можна передбачати погоду, хвилює метеорологів від початку чисельного прогнозування у 1950-х роках. Більшість попередніх оцінок виходила з того, як маленькі помилки у вихідних даних поступово зростають у хаотичній атмосфері.

Автори нової роботи вирішили поставити інше питання. Вони уявили ідеальні умови, за яких початковий стан атмосфери відомий без похибки, а моделі правильно описують усі процеси. У такому випадку класичне зростання помилок начебто мало б зникнути.

Джерелом невизначеності стало саме сонячне світло

Дослідники звернулися до енергетики атмосфери. Сонячне випромінювання постійно приносить енергію, яка зрештою впливає на рух повітря, теплообмін та інші атмосферні процеси. Автори врахували квантову невизначеність, пов’язану з фазою фотонів, що надходять від Сонця.

За їхньою логікою, ця надзвичайно мала невизначеність поступово поширюється разом з енергією по всій атмосфері. Після певного часу вона стирає інформацію про початковий стан системи. Цей момент автори назвали точкою енергетичного обороту.

З урахуванням загальної енергії атмосфери, потоку сонячного випромінювання та невизначеностей вимірювань команда отримала оцінку 129 ± 7 днів.

Це не означає, що найближчим часом з’являться точні прогнози на чотири місяці. Сьогодні корисна майстерність детермінованого прогнозу становить приблизно 14 днів. Нова оцінка показує лише теоретичну верхню межу, яка могла б існувати за майже ідеальних умов.

Автори також зазначають, що якість, подібну до сучасного п’ятиденного прогнозу, теоретично можна було б розширити приблизно до 62 днів, а далі залишалася б лише слабша, низьковпевнена інформація. Команда вже працює над незалежними способами перевірити результат.

Джерело: Phys.org / Chinese Academy of Sciences