Ako počítače pretransformovali predpoveď počasia: Od astrologických mýtov k vedeckým modelom

Počasie je jedným z tých bežných, ale zásadne dôležitých aspektov nášho života, ktoré berieme často ako samozrejmosť. Predpovedanie počasia prešlo dlhými rokmi vývoja, od skutočného umenia cez čas Aristotela, až po presné vedecké modely, v ktorých sú počítače nenahraditeľné. Dnešné počasie je možné s vysokou presnosťou predpovedať vďaka obrovskému technologickému pokroku.

V článku sa dozvieme, ako počítače zmenili spôsob, akým sledujeme a predpovedáme počasie, a prečo každý nevydarený pokus na tejto ceste bol krokom k lepšiemu porozumeniu systémov, ktoré formujú náš klímu.

Kľúčové poznatky z videa

1. Počiatky meteorológie: Staroveké civilizácie interprerovali počasie pomocou astrologických znakov, zatiaľ čo Aristotelova "Meteorológia" položila základ vedeckému skúmaniu atmosféry.
2. Nástup nových nástrojov a metód: Na sklonku renesancie a v 17. storočí, vedecké nástroje ako barometer a teplomer, zlepšili presnosť meraní a chápania procesov, akými sú napríklad obchodné vetry.
3. Pokroky v 19. storočí: Vznik Metropolitného úradu v Spojenom kráľovstve a úsilie o poskytovanie búrových varovaní boli základom pre systém predpovedania počasia, aj keď nie vždy presné. Robert FitzRoy tu zohral kľúčovú úlohu, a jeho dielo ukazuje ťažkosti s ktorými sa zaoberal pri šírení vedy.
4. Objav termodynamiky a pokroky v 20. storočí: Bolo jasné, že kľúčom k pochopeniu atmosféry je aplikovanie zákonov termodynamiky na atmosféru, čo človeku ako Cleveland Abbe pomohlo stanoviť základné postuláty moderných meteorologických metód.
5. Numerická predpoveď počasia: Priekopníci ako Vilhelm Bjerknes a Lewis Fry Richardson položili korene numerickej predpovede, ktorá sa ukázala ako kľúčová, ale obmedzená chýbajúcim výpočtovým výkonom.
6. Vstup počítačov do hry v 20. storočí: S príchodom počítačových projektov po druhej svetovej vojne, vedených osobnosťami ako John von Neumann, bola numerická predpoveď počasia konečne realizovaná.

Počiatky predpovedania počasia

Predstavte si starovekých Grékov a Babylonians, ktorí sa snažia prečítať počasie z pohybu hviezd alebo zo zafarbenia oblúkov okolo Mesiaca. Aristotelova práca v 340 pred Kr. bola revolučná nie len pre pochopenie počasia, ale aj pre fyziku a astronómiu a ostala pilierom vzdelávania mnoho storočí.

Nové nástroje a zmeny

Od 1600-v rokov sa začali objavovať nové nástroje a teórie, čo umožňovalo presnejšie predpovede. Galileo s teplomerom a Torricelli s barometerom, až po teórie Edmond Haleyho a Johna Tyndalla o zahrievaní a chladení planéty odhalili nové vedecké horizonty.

Termodynamika a racionálna predpoveď

Jadrom vedeckého prístupu ku predpovedaniu počasia sú zákony termodynamiky, ktoré Abbe správne identifikoval ako kritické pre pochopenie pohybov atmosféry. Bjerknes sa pokúsil vystaviť tieto premenné systématickej metóde, ale bez adekvátneho výpočtového výkonu zostali jeho nápady skôr konceptom než praktickou aplikáciou.

Príchod počítačov v 20. storočí

Prelom v predpovedaní počasia nastal po druhej svetovej vojne, keď sa počítače prepracovali na praktické nástroje. Projekt Elektronický počítač v Princetone vedený von Neumannom skúmal možnosti rýchleho výpočtu numerických metód. Systémy sa vylepšovali a počítače ako ENIAC pokonávali prvé kroky k počítačovým predpovediam počasia, čím prekonávali Richardsonové obmedzenia.

Záver a zamyslenie

Dnes nie sú počítače len nástrojom na predpoveď počasia, sú kľúčové pre pochopenie zložitých systémov, ktoré určujú náš každodenný život a potlačujú riziká spojené s extrémnym počasím. Pokroky v oblasti výpočtovej techniky nám otvárajú ďalší obzor pre environmentálnu vedu.

Najnovší výskum ukázal, že s každým zvyšovaním výpočtového výkonu sa predpoveď počasia zlepšuje. Richard Suttonov "Bitter Lesson" zdôrazňuje význam technologického pokroku nad zložitými modelmi – čo je lekcia, ktorú nám predpoveď počasia učí naprieč desaťročiami.

Odkazy

• The Asianometry Newsletter

Prehĺbenie našej schopnosti predpovedať a chápať tak komplexný systém, akým je počasie, nám pripomína neustálu potrebu inovácií a interdisciplinárneho prístupu k vedeckým problémom.

Približne 163 gCO₂ bolo uvľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 0.81 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.