Pronóstico del tiempo
El pronóstico del tiempo transforma las leyes de la física atmosférica y una gran cantidad de observaciones en predicciones del cielo del mañana, combinando modelos numéricos, asimilación de datos y una contabilidad honesta de la incertidumbre.
Definition
El pronóstico del tiempo es la aplicación del conocimiento meteorológico y los métodos computacionales para estimar el estado futuro de la atmósfera en horizontes temporales que van desde minutos hasta semanas, expresado de forma determinista o probabilística.
Scope
Esta área abarca los métodos utilizados para predecir el tiempo futuro, incluyendo los modelos numéricos que integran las ecuaciones gobernantes a lo largo del tiempo, la asimilación de datos que los ancla a las observaciones, las técnicas de conjunto que cuantifican la predictibilidad y la incertidumbre, y los enfoques estadísticos y de pronóstico inmediato (nowcasting) utilizados a corto plazo.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo se resuelven las ecuaciones gobernantes de la atmósfera para predecir su estado futuro?
- ¿Cómo se combinan las observaciones dispersas con los modelos para definir las condiciones iniciales?
- ¿Por qué la predictibilidad del tiempo es limitada y cómo se cuantifica la incertidumbre del pronóstico?
- ¿Cómo se producen y verifican los pronósticos a corto plazo y los estadísticos?
Key theories
- Predicción numérica del tiempo
- El tiempo se puede pronosticar integrando las ecuaciones primitivas discretizadas a partir de un estado inicial observado, una idea propuesta por Bjerknes y Richardson y realizada una vez que las computadoras electrónicas y las redes de datos la hicieron práctica.
- Predictibilidad y dependencia sensible
- Dado que la atmósfera es un sistema caótico, pequeños errores en el estado inicial crecen con el tiempo, imponiendo un límite inherente a la predicción determinista y motivando la predicción probabilística basada en conjuntos.
Mechanisms
Un pronóstico comienza estimando el estado actual de la atmósfera mediante la asimilación de datos, que combina un pronóstico de modelo a corto plazo con nuevas observaciones. Luego, un modelo numérico integra las ecuaciones gobernantes a lo largo del tiempo en una cuadrícula, representando procesos no resueltos como la convección y la radiación a través de parametrizaciones. Debido a que los errores iniciales crecen, se ejecutan muchos pronósticos a partir de puntos de partida y configuraciones de modelo ligeramente diferentes, formando un conjunto cuya dispersión cuantifica la incertidumbre; el postprocesamiento estadístico y los pronósticos inmediatos (nowcasts) rápidamente actualizados refinan las predicciones a corto plazo.
Clinical relevance
Los pronósticos del tiempo protegen vidas y propiedades y sustentan la aviación, la agricultura, la energía, la gestión del agua y la preparación ante desastres; la mejora constante de la predicción numérica, a menudo llamada una revolución silenciosa, ha extendido los pronósticos hábiles en aproximadamente un día por década y ha hecho que la orientación probabilística sea central para la toma de decisiones.
History
Vilhelm Bjerknes planteó la predicción del tiempo como un problema de valor inicial calculable alrededor de 1904, y Lewis Fry Richardson intentó un cálculo manual en la década de 1920; los primeros pronósticos numéricos exitosos llegaron con los cálculos de Charney y von Neumann en ENIAC alrededor de 1950. El descubrimiento del caos por Lorenz en la década de 1960 replanteó el pronóstico como inherentemente probabilístico, y el creciente poder computacional, las observaciones globales y la asimilación de datos produjeron los sistemas operativos basados en conjuntos actuales.
Key figures
- Vilhelm Bjerknes
- Lewis Fry Richardson
- Jule Charney
- Edward Lorenz
Related topics
Seminal works
- kalnay2003
- lorenz1963
Frequently asked questions
- ¿Por qué los pronósticos del tiempo son menos fiables más allá de aproximadamente una semana?
- La atmósfera es caótica, por lo que las pequeñas incertidumbres en las condiciones iniciales crecen rápidamente; después de aproximadamente una o dos semanas, estos errores anulan el pronóstico, estableciendo un límite práctico a la predictibilidad diaria que ninguna cantidad de poder computacional puede eliminar.
- ¿Qué significa realmente un porcentaje de probabilidad de lluvia?
- Es un pronóstico probabilístico, a menudo derivado de un conjunto de ejecuciones de modelos o métodos estadísticos, que expresa la probabilidad de que se produzcan precipitaciones medibles en un lugar; una probabilidad del 30 por ciento significa que, en situaciones similares, llueve aproximadamente tres de cada diez veces.