Die kuns en wetenskap van weervoorspelling

DEUR ONTWAAK!-MEDEWERKER IN BRITTANJE

OP 15 OKTOBER 1987 HET ’N VROU ’N TV-STASIE IN BRITTANJE GEBEL EN GESÊ DAT SY GEHOOR HET DAAR IS ’N STORM OP PAD. DIE WEERVOORSPELLER HET GERUSSTELLEND VIR SY GEHOOR GESÊ: “MOENIE BEKOMMERD WEES NIE. DAAR IS NIE.” MAAR DAARDIE NAG HET ’N STORM IN SUIDELIKE ENGELAND GEWOED WAT 15 MILJOEN BOME VERNIETIG HET, 19 LEWENS GEËIS HET EN SKADE VAN R10,8 MILJARD AANGERIG HET.

ELKE oggend skakel miljoene van ons ons radio’s en televisies aan vir die weervoorspelling. Gaan die wolke in die lug reën bring? Sal die vroeë sonskyn hou? Sal stygende temperature die sneeu en ys laat smelt? Nadat ons die voorspelling gehoor het, besluit ons watter klere om aan te trek en of ons ’n sambreel moet saamneem of nie.

Maar van tyd tot tyd is weervoorspellings heeltemal verkeerd. Ja, hoewel die akkuraatheid van voorspellings in onlangse jare grootliks verbeter het, is weervoorspelling ’n fassinerende kombinasie van kuns en wetenskap wat alles behalwe onfeilbaar is. Wat behels weervoorspelling, en hoe betroubaar is dit? Om dit te beantwoord, kom ons ondersoek eers hoe weervoorspelling ontwikkel het.

Meting van die weer

In Bybeltye is weervoorspellings hoofsaaklik gebaseer op waarnemings wat met die blote oog gedoen is (Matteus 16:2, 3). Vandag het weerkundiges ’n wye verskeidenheid gesofistikeerde instrumente tot hulle beskikking, waarvan die eenvoudigstes lugdruk, temperatuur, voggehalte en wind meet.

In 1643 het die Italiaanse fisikus Evangelista Torricelli die barometer uitgevind—’n eenvoudige toestel wat lugdruk meet. Daar is gou opgemerk dat lugdruk styg en daal na gelang van veranderinge in die weer; ’n afname in druk is dikwels ’n teken dat ’n storm op pad is. Die higrometer, wat atmosferiese voggehalte meet, is in 1664 ontwikkel. En in 1714 het die Duitse fisikus Daniel Fahrenheit die kwiktermometer ontwikkel. Nou kon die temperatuur akkuraat gemeet word.

Om en by in 1765 het die Franse wetenskaplike Antoine-Laurent Lavoisier voorgestel dat lugdruk, voggehalte asook die windspoed en -rigting daagliks gemeet word. “Met al hierdie inligting”, het hy gesê, “is dit omtrent altyd moontlik om die weer een of twee dae vooruit met redelike akkuraatheid te voorspel.” Ongelukkig was dit alles behalwe eenvoudig om dit te doen.

Monitering van die weer

In 1854 het ’n Franse oorlogskip en 38 handelskepe in ’n kwaai storm naby die Krimhawe van Balaklawa gesink. Die Franse owerheid het Urbain-Jean-Joseph Leverrier, direkteur van die Paryse Sterrewag, gevra om ondersoek in te stel. Deur weerregisters na te gaan, het hy ontdek dat die storm twee dae voor die ramp gevorm het en van die noordweste na die suidooste oor Europa beweeg het. As daar ’n stelsel was om die beweging van storms te monitor, kon hulle die skepe vroegtydig gewaarsku het. ’n Landwye stormwaarskuwingsdiens is gevolglik in Frankryk begin. Die moderne weerkunde is gebore.

Wetenskaplikes het egter ’n vinnige manier nodig gehad om weerdata van ander plekke te kry. En Samuel Morse se nuwe uitvinding, die elektriese telegraaf, was net die ding om dit te doen. Dit het die Paryse Sterrewag in staat gestel om in 1863 die eerste weerkaarte in die moderne formaat te begin uitgee. Teen 1872 het Brittanje se Weerburo dieselfde gedoen.

Hoe meer data weerkundiges ingesamel het, des te meer het hulle begin besef hoe geweldig kompleks die weer is. Nuwe grafiese middele is gevolglik ontwikkel sodat weerkaarte bykomende inligting kon oordra. Isobare is byvoorbeeld lyne wat getrek word om punte met dieselfde barometriese druk te verbind. Isoterme verbind plekke wat dieselfde temperatuur het. Weerkaarte gebruik ook simbole wat windrigting en -sterkte aandui, asook lyne wat aandui waar warm en koue lugmassas ontmoet.

Gesofistikeerde toerusting is ook ontwikkel. Deesdae laat honderde weerstasies regoor die wêreld ballonne los wat radiosondes dra—instrumente wat atmosferiese toestande meet en die inligting dan met radioseine terugsend. Radar word ook gebruik. Deur radiogolwe teen reëndruppels en ysdeeltjies in wolke te laat terugkaats, kan weerkundiges die beweging van storms volg.

In 1960 was daar ’n belangrike verwikkeling wat akkurate weerwaarneming betref toe TIROS I, die wêreld se eerste weersatelliet, met ’n TV-kamera in die lug opgestuur is. Nou wentel weersatelliete van pool tot pool om die aarde, terwyl geostasionêre satelliete ’n vaste posisie bo die aardoppervlak handhaaf en voortdurend die deel van die aardbol monitor wat in hulle gesigsveld is. Albei soorte stuur beelde van die weer aarde toe, wat hulle van bo af sien.

Weervoorspelling

Dit is een ding om presies te weet hoe die weer nou lyk, maar dit is iets heeltemal anders om te voorspel hoe dit oor ’n uur, ’n dag of ’n week sal lyk. Kort ná die Eerste Wêreldoorlog het die Britse weerkundige Lewis Richardson gereken dat hy wiskunde kon gebruik om die weer te voorspel, aangesien die atmosfeer fisikawette volg. Maar die formules was so ingewikkeld en die berekeningsproses so tydrowend dat weerfronte al weg was voor voorspellers hulle berekeninge kon voltooi. Daarbenewens het Richardson weerlesings gebruik wat elke ses uur geneem is. “Vir ’n voorspelling om net redelik suksesvol te wees, moet metings op die meeste met tussenposes van dertig minute geneem word”, sê die Franse weerkundige René Chaboud.

Met die koms van rekenaars het dit egter moontlik geword om die lang berekeninge blitsvinnig te doen. Weerkundiges het Richardson se berekeninge gebruik om ’n ingewikkelde numeriese model te ontwikkel—’n reeks wiskundige vergelykings wat al die bekende fisiese wette omvat wat die weer beïnvloed.

Om hierdie vergelykings te gebruik, verdeel weerkundiges die aardoppervlak in ’n rooster. Tans het die model van die aarde wat deur Brittanje se Weerburo gebruik word roosterpunte wat omtrent 80 kilometer uitmekaar is. Die atmosfeer bo elke vierkant word ’n venstergebied genoem, en waarnemings van atmosferiese wind, lugdruk, temperatuur en voggehalte word op 20 verskillende hoogtes gemeet. Die rekenaar ontleed die data wat van die waarnemingstasies regoor die wêreld verkry word—meer as 3 500 van hulle—en maak dan ’n voorspelling van wat die wêreld se weer vir die volgende 15 minute sal wees. Wanneer dit gedoen is, word ’n voorspelling van die daaropvolgende 15 minute vinnig gemaak. Deur hierdie proses baie kere te herhaal, kan ’n rekenaar in net 15 minute ’n sesdaagse voorspelling vir die hele wêreld maak.

Om plaaslike voorspellings meer gedetailleerd en akkurater te maak, gebruik die Britse Weerburo die Beperkte Gebied-model, wat die Noord-Atlantiese en Europese sektore dek. Dit gebruik roosterpunte wat ongeveer 50 kilometer uitmekaar is. Daar is ook ’n model wat net die Britse Eilande en omliggende seë dek. Dit het 262 384 roosterpunte wat 15 kilometer uitmekaar is en het 31 vertikale vlakke!

Die voorspeller se rol

Maar weervoorspelling is nie ’n eksakte wetenskap nie. Volgens The World Book Encyclopedia is “die formules wat die rekenaars gebruik net benaderde beskrywings van die werking van die atmosfeer”. Verder kan selfs ’n akkurate voorspelling van ’n groot gebied nie die uitwerking van die plaaslike terrein op die weer in aanmerking neem nie. Dit is dus ook ’n bietjie van ’n kuns. Dit is hier waar ’n weervoorspeller ’n rol speel. Hy gebruik sy ondervinding en oordeel om te bepaal hoeveel waarde hy moet heg aan die data wat hy ontvang. Dit help hom om ’n akkurater voorspelling te maak.

Byvoorbeeld, wanneer lug wat deur die Noordsee afgekoel word oor die Europese landmassa beweeg, word ’n dun wolklaag dikwels gevorm. Of hierdie wolklaag die volgende dag reën oor die vasteland van Europa gaan bring en of dit eenvoudig in die hitte van die son gaan verdamp, hang af van ’n verskil van net ’n paar tiendes van ’n graad. Die voorspeller se data, tesame met sy kennis van soortgelyke situasies in die verlede, stel hom in staat om goeie raad te gee. Hierdie kombinasie van kuns en wetenskap is noodsaaklik om akkurate voorspellings te maak.

Hoe betroubaar?

Volgens Brittanje se Weerburo is hulle 24-uur-voorspellings tans 86 persent akkuraat. Vyfdaagse voorspellings van die Europese Sentrum vir Middeltermynweervoorspellings is 80 persent akkuraat—beter as die tweedaagse voorspellings van die vroeë 1970’s. Indrukwekkend, maar nog glad nie volmaak nie. Waarom is voorspellings nie betroubaarder nie?

Om die eenvoudige rede dat weerstelsels geweldig ingewikkeld is. En dit is onmoontlik om al die metings te doen wat nodig is om foutlose voorspellings te maak. Groot gebiede van die oseaan het nie weerboeie om data via satelliete na stasies op land te stuur nie. Dit gebeur ook nie baie dat weermodelle se roosterpunte presies met die ligging van weerwagte ooreenkom nie. Daarbenewens verstaan wetenskaplikes nog steeds nie al die natuurkragte wat ons weer beïnvloed nie.

Maar verbeterings word voortdurend op die gebied van weervoorspelling gemaak. Tot onlangs toe het weervoorspelling byvoorbeeld hoofsaaklik afgehang van die waarneming van die atmosfeer. Maar aangesien 71 persent van die aardbol se oppervlak deur oseaan bedek word, vestig navorsers nou hulle aandag op die manier waarop energie bewaar en van die oseaan na die lug oorgedra word. Deur ’n stelsel van boeie voorsien die Globale Oseaanwaarnemingstelsel inligting oor effense stygings in watertemperatuur in een gebied wat ’n dramatiese invloed op die weer ver daarvandaan kan hê.a

Die aartsvader Job is gevra: “Kan iemand die uitspreiding van die wolke verstaan, die gekraak van [God se] hut?” (Job 36:29). Vandag weet die mens nog steeds betreklik min omtrent hoe ons weer gevorm word. Nietemin is moderne weervoorspelling akkuraat genoeg om ernstig opgeneem te word. Met ander woorde, wanneer die weervoorspeller sê dat dit waarskynlik gaan reën, kan jy maar gerus jou sambreel saam met jou neem!

[Voetnoot]

[Prente op bladsy 13]

Leverrier

Torricelli

Lavoisier in sy laboratorium

’n Vroeë glastermometer

[Erkennings]

Prente van Leverrier, Lavoisier en Torricelli: Brown Brothers

Termometer: © G. Tomsich, Science Source/Photo Researchers

[Prente op bladsy 15]

Satelliete, weerballonne en rekenaars is van die instrumente wat weervoorspellers gebruik

[Erkennings]

Bladsye 2 en 15: Satelliet: NOAA/Department of Commerce; orkaan: NASA photo

Commander John Bortniak, NOAA Corps