Modelos de Pronostico para el Tiempo y el Clima
Un observador del tiempo y de los pronósticos podría asegurar que, dado que él pronostica a 10 días no es útil para planificación, es audaz y absurdo creer que en el futuro los meteorólogos puedan hacer pronósticos a 1 año y mucho menos a 50 años.
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Para entender el concepto de modelo climático y aclarar el concepto de predicción climática comparado con pronostico del tiempo, vamos a considerar la analogía con los juegos "flipper" o "pinball". Esto no constituye un modelo real para simular el clima, sino que es solo una analogía para ayudarnos a distinguir tiempo de clima y observar como cambian las estadísticas climáticas, al cambiar algunas condiciones. La siguiente figura muestra el resultado de muchos lanzamientos de bolas a través de la matriz de clavijas. Cuanto mayor sea el numero de clavijas, mayor será el numero de trayectorias de las bolas para llegar a la base. La posición exacta de las clavijas determina la ubicación de las bolas en los distintos casilleros de la base. Por lo tanto, un pequeño cambio en la posición de las clavijas tendrá alguna influencia en la distribución de las posibles trayectorias, influyendo algunas clavijas mas que otras. |
El pronostico del tiempo para un día determinado, es análogo a una trayectoria individual en el flipper. Cada línea horizontal de clavijas podría representar cada día consecutivo. Si conocemos la posición (A, B, C, o D) desde la cual parte la bola (en otras palabras, si conocemos las condiciones iniciales para las ecuaciones diferenciales que describen el movimiento atmosférico), podemos conocer razonablemente bien los primeros tramos de la trayectoria a través de la matriz de clavijas, pero a medida que la bola avanza hacia la base, conocemos cada vez menos la trayectoria. Una vez que la bola sortea varias clavijas, se pierde totalmente la predictabilidad de los tramos siguientes de la trayectoria. (las ecuaciones son no lineales y disipativas, incluyendo además algunas aproximaciones).
Un pronostico climático es análogo a la distribución de bolas en la base de la matriz. Si conocemos la posición de las clavijas, las ecuaciones que describen (con cierta incertidumbre en cada rebote) la trayectoria a través de la matriz, y el numero de veces que cada una de las condiciones iniciales es usada, podremos estimar la distribución en la base. En este caso, una trayectoria individual a través de la matriz no representa un pronostico diario del tiempo, sino una secuencia de estados del tiempo consistente con la posición (conocida) de todas las clavijas.
Otra característica del problema de la predicción climática es que, si el rango de condiciones iniciales (puntos de largada A,.........E) permanece limitado (la distancia horizontal es limitada en el flipper) pero el tamaño de la matriz se extiende hacia abajo (la longitud del pronostico se incrementa), entonces la distribución final de las bolas en la base será independiente del numero de veces que la bola parte de A, B, C, D, E o F. Decimos que la bola "olvida" sus posiciones iniciales o que el resultado es independiente de las condiciones iniciales y depende solo de la posición de las clavijas (es decir, de las condiciones de borde).
Una modificación en la concentración de gases de invernadero es análoga a cambiar la posición de una o más clavijas. El cambio que se crea en las trayectorias individuales (por ejemplo el tiempo para un año en particular) puede que no sea apreciable, pero en un gran numero de eventos (muchos años) un pequeño cambio puede ser detectable.
Supongamos que el sistema climático esta dado por una matriz de un flipper y que desconocemos la posición exacta o elasticidad (cuanto puede rebotar la bola después de golpear una clavija) de las clavijas en el mismo. Trataremos de entender el sistema climático construyendo una matriz que represente lo mejor posible las condiciones reales. Las clavijas serán de un material tal que los rebotes en las clavijas sean lo "suficientemente similares a la realidad".
La trayectoria a través de una matriz dada esta descripta por un conjunto simple de ecuaciones, entonces por extensión, podemos decir que el conjunto de ecuaciones y la posición de las clavijas es el "modelo" que describe el comportamiento de la matriz. Este "modelo" puede ser usado para predecir la distribución de bolas en la base (en nuestro caso, el clima). Comprobamos la bondad del modelo comparando sus predicciones con los resultados de la matriz real. De la comparación puede surgir que es necesario ajustar algunas constantes o compensar sutiles influencias (esto se llama "ajustar el modelo"). Esto es análogo a usar el modelo climático para predecir las características del clima presente. Una vez que el modelo trabaja bien para un determinado conjunto de condiciones de la matriz, podríamos modificar levemente la matriz cambiando ligeramente algunas clavijas (análogo a encontrar un clima diferente como una edad del hielo), realizando cambios comparables en las condiciones matemáticas del modelo y comparando el modelo con resultados reales. Esto es lo que usualmente se hace para estudiar el clima que existió 15.000 años atrás durante la ultima edad de hielo (discutiremos después como obtener las observaciones para poder comparar con los resultados del modelo).
Si el procedimiento es exitoso, podemos confiar en que es posible usar el modelo para predecir los efectos de un cambio hacia una configuración para la cual no hay resultados observados. Esto es análogo a predecir el efecto de un cambio en "las clavijas" (ecuaciones o condiciones de contorno) que representan un aumento en la concentración de gases de invernadero.
Libre Acceso a la Pagina de Resultados de Simulación del Clima Mediante el Flipper
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