رون جيلارو: بيانات الأقمار الصناعية أكوا يحسن توقعات الطقس والنماذج

Image Credit: ناسا أكوا

يقود العالم رون جيلارو جهود ناسا للتنبؤ بالطقس ، في جميع أنحاء العالم ، باستخدام محاكاة الكمبيوتر. تحدثت EarthSky مع رون جيلارو في ديسمبر 2010. وقال الدكتور جيلارو إن قمر أكوا التابع لناسا يقوم بإجراء قياسات أساسية في نماذج الكمبيوتر التي تنبأ بالطقس. هو قال:

لقد أعطانا ساتل أكوا ، والأدوات الموجودة على متنه ، قفزة كبيرة حقًا من حيث ما نسميه الدقة الرأسية ، أو التفاصيل ، من الفضاء ، لهذه المعايير المختلفة ، أشياء مثل درجة الحرارة والرطوبة. ومن المهم أن يكون لديك هذا النوع من المعلومات ، للحصول على صورة كاملة ثلاثية الأبعاد للغلاف الجوي.

وقال جيلارو إن نماذج الطقس عبارة عن برامج كمبيوتر معقدة تتبع معادلات العلوم حول كيفية عمل الغلاف الجوي. هو قال:

نموذج الطقس هو أداتنا الأساسية لأخذ المعلومات حول الغلاف الجوي في وقت معين ، ونقول إننا نقوم بإجراء قياس للرياح ، أو درجة الحرارة ، أو الضغط ، واستقراء تلك المعلومات للأمام في الوقت المناسب بطريقة متسقة جسديًا.

لذلك مع هذا النوع من القدرة ، إذا كان من الممكن أن تخبرني عن درجة الحرارة ، أو بعض المتغيرات الأخرى الآن ، فيمكنني استخدام نموذج الطقس لوضع التنبؤ بما قد تبدو عليه تلك الحقول ربما بعد ساعة أو ساعتين من الآن. بعد ذلك ، يمكنني أخذ هذه النتيجة ، ووضعها مرة أخرى في طراز الكمبيوتر الخاص بي ، والخروج قليلاً في الوقت المناسب. ونكرر هذه العملية باستمرار حتى نتوصل إلى نوع من التنبؤات التي اعتدنا أن نسمعها ، ربما تنبؤات يوم أو تنبؤات مدتها خمسة أيام.

وأوضح الدكتور جيلارو ما هو نموذج الطقس.

نموذج الطقس هو برنامج كمبيوتر ، وهو برنامج كمبيوتر شديد التعقيد ، يحتوي على المعادلات والقوانين الأساسية التي تحكم كيفية ارتباط المعلمات الجوية المختلفة ببعضها البعض. قل ، كيف ترتبط درجة الحرارة بالضغط ، وتتعلق بالرياح ، والأهم من ذلك كيف يمكن للتغيرات في هذه المعلمات ، في معلمة واحدة ، أن تؤثر على التغيير في معلمة أخرى. إذا نظرنا إلى تغيير الرياح أو الضغط ، كيف يمكن أن يغير ذلك درجة الحرارة.

وقال جيلارو إن القمر الصناعي أكوا قد ساعد العلماء على فهم الطقس وتوقعه.

يحتوي القمر الصناعي أكوا على مجموعة واسعة من الأدوات والصور والصور ، وصور عالية الدقة للغاية من الغلاف الجوي ، وخصائص السطح ، بالإضافة إلى ملامح رأسية ثلاثية الأبعاد مفصلة للغاية لأشياء مثل درجة الحرارة والرطوبة. ومن المهم أن يكون لديك هذا النوع من المعلومات ، للحصول على صورة كاملة ثلاثية الأبعاد للغلاف الجوي. وقد أعطانا ساتل أكوا ، والأدوات الموجودة على متنه ، قفزة كبيرة حقًا من حيث ما نسميه الدقة الرأسية ، أو التفاصيل ، من الفضاء ، لهذه المعايير المختلفة لمساعدتنا على ملء هذه الصورة ، وهذا مكتمل ، ثلاثي صورة الأبعاد لما يشبه الغلاف الجوي.

قام Gelaro بالاتصال بين نماذج الطقس والقمر الصناعي Aqua.

لدينا نوعان من المعلومات. لدينا ملاحظات ، مثل ما نحصل عليه من Aqua ، والتي تميل إلى أن تكون دقيقة تمامًا ، لكنها قد تكون متباينة للغاية في الزمان والمكان. في بعض الأحيان ، لدينا ملاحظات في مكان واحد يحلق فيه القمر الصناعي ، وفي لحظة معينة ، لن تكون لدينا ملاحظات في مكان آخر. لذلك يعطوننا معلومات دقيقة ، لكن كما قلت ، منفصلون إلى حد ما وفي أجزاء مختلفة من العالم ، في أي لحظة. النماذج من ناحية أخرى ، تعطينا صورة كاملة ثلاثية الأبعاد للغلاف الجوي ، في أي لحظة معينة ، لأن نموذجنا يغطي الأرض بأكملها من حيث ما نصوره.

ولكن لديها بعض الأخطاء والقيود. ما نقوم به لإنتاج أفضل صورة للغلاف الجوي الذي يمكننا التوصل إليه هو مزج هاتين المعلمتين معًا ، أي أننا نمزج الملاحظات مع النماذج والقوانين الفيزيائية التي نعتقد أنها يجب أن تحكم الطريقة التي بها مختلف تتعلق المعلمات بالتوصل إلى تصوير أكثر دقة للغلاف الجوي من النماذج أو الملاحظات التي يمكن أن تعطينا وحدنا.

وقال جيلارو إن الطقس معقد لدرجة أنه ربما لن يكون مفهوما تماما.

فهمنا للطقس هو في الواقع ، عموما جيدة جدا. لكنها أيضًا دالة لحجم العمليات. نحن نتفهم عمليات التداول واسعة النطاق والعمليات وتلك الظاهرة التي يسهل ملاحظتها ، ونحن نفهمها جيدًا ، من حيث قوانيننا المادية. عندما يتعلق الأمر بعمليات أكثر تعقيدًا ، من حيث صلتها بالغيوم ، أو الحركات الأصغر ، تلك التي نفهمها أقل من ذلك بكثير. لكن المشكلة الأساسية في الغلاف الجوي هي أن هناك حدًا حقيقيًا للتنبؤ.

الجو هو ما نسميه نظام الفوضى. ما يعنيه ذلك هو أنه من الصعب للغاية التوصل إلى نوع منتظم من العلاقة والتأثير. هناك قيود حقيقية على مدى إمكانية التنبؤ بالجو بالفعل.

لقد حققنا الكثير من التقدم ، ومن المؤكد أن أشياء مثل القمر الصناعي أكوا قد دفعتنا إلى الأمام. لكنني أعتقد أن أقول إن توقعات الطقس بشكل عام ، من خلال مقاييس موضوعية ، فهي أكثر دقة بكثير مما كانت عليه في السابق. لن يكونوا مثاليين أبدًا ، لكننا نحرز تقدماً.

نشكرنا اليوم على مهمة أكوا التابعة لناسا ، لتحسين معرفتنا لكوكبنا الأم من خلال مراقبة الأقمار الصناعية.

استمع إلى مقابلات EarthSky التي مدتها 90 ثانية و 8 دقائق مع Ron Gelaro على القمر الصناعي Aqua وتنبؤات الطقس (في أعلى الصفحة.)