Predicción del Tiempo. Los modelos de predicción.

En los últimos días o semanas se está hablando mucho sobre las previsiones de cara a la estación de invierno (pronóstico a largo plazo) puesto que estamos en un invierno algo atípico en cuanto a frío. Por debajo de lo normal. Por todo este revuelo muchos amigos y compañeros se preguntan que son los modelos meteorológicos concretamente y que significa "eso" del corto, medio o largo plazo.

A partir de estas cuestiones me he propuesto explicar de la manera menos aburrida estos conceptos, para ayudar también al alumno a completar los conocimientos en el apartado de Predicción del bloque de Las Capas fluidas de la asignatura Ciencias de La Tierra de 2º de Bachillerato.

¿Que es un modelo de predicción el tiempo?

Pues no es más que un "programa" potente de cálculo que resuelve las ecuaciones de la física que describen el comportamiento atmosférico, por tanto, sí, el comportamiento de la atmósfera se puede calcular y conocer de antemano con cierta fiabilidad. Por tanto podemos saber como se desplazará un anticiclón o una borrasca, donde se formarán, la existencia o no de un embolsamiento de aire frío o cálido, la aproximación de un frente, los valores de variables meteorológicas como la tª, la humedad, la intensidad del viento etc. Estos modelos de predicción son pues las herramientas para elaborar los difentes mapas del tiempo que vemos cada día en la información del tiempo en televisión.

OJO!! Las soluciones de los modelos meteorológicos no son los mapas del tiempo que vemos, estos son solo un producto de las diferentes soluciones que los modelos calculan en sus complicadas operaciones. 

La atmósfera no es más que un fluido, en este caso gaseoso, y por tanto su comportamiento se puede describir mediante las ecuaciones de la "Dinámica de Fluidos". Concretamente las ecuaciones que describen el comportamiento de la atmósfera son las llamadas “Ecuaciones Primitivas (atención no os asustéis, no muerden!!!):

Figura 1. Ecuaciones de pronóstico del tiempo

 Estás son las llamadas ecuaciones primitivas y que resolviéndolas podemos saber la evolución de la atmósfera en el tiempo.

•  La primera de ellas es la ecuación que describe la variación del campo del viento en todas las dimensiones, es decir, horizontalmente y verticalmente (x,y,z).
•  La segunda es la ecuación de la conservación de la masa o de continuidad.
•  La Tercera es la ecuación la de conservación de la energía.
•  La última la ecuación de los gases perfectos.

Este tipo de ecuaciones se llaman (atención al palabro) Ecuaciones Diferencias no Lineales, y como su vocablo indica, son complicadas de resolver. Este sistema de ecuaciones planteado no tiene una solución exacta por lo que se utilizan los llamados Métodos Numéricos de Resolución.

Estas ecuaciones fueron planteadas por el noruego Bjerknes pero no se utilizaron para intentar realizar un pronóstico del tiempo hasta 1924 por el británico Richardson mediante uno de estos métodos numéricos.Como podréis imaginar no habían ordenadores para poder realizar los complejos cálculos que implica las ecuaciones primitivas, por lo que tuvo que hacerlo a mano. Pues bien como era de esperar el primer intento de Richardson fue un fracaso, es más le salían en sus resultados tendencias de presión de 70hPa en 3h!!!!.Para que os hagáis una idea de la barbaridad del error cometido, tener en cuenta que para poder denominar una ciclogénsis como explosiva se necesita una disminución de la presión de unos 24hPa en 24h.

Richardson atribuyó su fracaso al mal conocimiento del estado inicial. Muchos de nosotros hemos hecho problemas de física en la escuela, donde nos preguntaban cuando llegará un coche a su destino, o hasta donde llegará proyectil lanzado desde una azotea etc. Pero en el enunciado de estos problemas, que tan poco gustaban a unos y tanto a otros, nos daban unas condiciones iniciales. Por ejemplo nos daban la velocidad del coche, o la altura del edificio donde tirábamos el proyectil o su velocidad inicial etc.

Pues bien, para resolver las ecuaciones primitivas que describen el comportamiento de la atmósfera a lo largo del tiempo necesitamos conocer el estado inicial de la atmósfera. Necesitamos saber la tª, la humedad o la presión (entre otras) en un instante dado que será nuestro instante inicial. Por ello en numerosos puntos del mundo existen las estaciones de observación terrestres o marítimos, los radiosondeos etc. Estos puntos de de captación de información, nos da como una especie de “fotografía” del estado de la atmósfera en un momento, que llamamos momento inicial. Mediante las estaciones meteorológicas repartidas por todas las partes del planeta y mediante los radiosondeos en altura (muy importantes) conocemos el estado en un momento concreto de la atmósfera y por tanto aplicando y resolviendo las fórmulas podemos conocer la evolución de la misma.

Finalmente con el paso de los años los modelos numéricos de predicción del tiempo han ido mejorando considerablemente, de los métodos numéricos  iniciales que utilizó Richardson se pasó a los Métodos Espectrales (no entraremos en explicar), los cuales son los utilizados por los actuales modelos de predicción como el ECMWF o el GFS. La fiabilidad actual de los resultados es alta, en lo que se refiere a corto-medio plazo.

Pero debido a la no adecuada distribución de los observatorios de las variables meteorológicas sobre la superficie de la tierra, el estado inicial obtenido de estas observaciones de dicha red inadecuada, presenta cierta incertidumbre, lo que conlleva cierto error en los pronósticos a medio-corto plazo. A esto lógicamente hay que sumarle que a la atmósfera se le considera un sistema CÁOTICO.

Después tenemos los pronósticos a largo plazo, los cuales en la última semana se han hablado mucho de ellos, ya que sugieren, según los últimos resultados, que el invierno no será muy frío. Mejor dicho, los resultados sugieren que estaremos por encima del valor medio. Dicho esto, hay que señalar que estos pronósticos a largo plazo, 15-20 días hacia adelante, están en fase de experimentación puesto que implican que los modelos meteorológicos tengan muy en cuenta el sistema océano y su interacción con la atmósfera. Algo en lo que aún se está muy verde y por tanto la fiabilidad de estos resultados no son ni mucho menos como la de los pronósticos a corto-medio plazo.

Fuentes:
- Revista Ram: Modelos Meteorológicos.
- Apuntes de Modelización: Máster Meteorología Facultad Física de Barcelona
- Youtube: Modelos numéricos deterministas, https://www.youtube.com/watch?v=BskfsfVb8kE
- Meteocat.cat: Els models numèrics