Чому не виходить точно передбачити дощ: хаос прогнозу погоди

Погода в математичних термінах виглядає як динамічна система

Не варто відразу винити метеорологів у тому, що додаток прогнозу погоди обіцяв сонце, а ви промокли під дощем. Краще звинувачуйте в цьому математику. Вона повинна дозволити передбачити дощ наступного дня, але на практиці це виявляється надскладним завданням.

Погода в математичних термінах виглядає як динамічна система. Це означає, що, ввівши інформацію про поточний стан такої системи, можна зробити прогноз її стану у будь-який час в майбутньому. Автомобіль також є динамічною системою. І водії чітко знають, який гальмівний шлях матиме автомобіль, інтуїтивно беручи до уваги поточні умови цієї системи – вагу, швидкість, дорожнє покриття. Проблема в тому, що невелика похибка в оцінці швидкості не матиме великого впливу на гальмівну дистанцію.

З погодою ситуація зовсім інша – навіть невелике відхилення від стартових умов дає з часом велику розбіжність результатів. Таку особливість математики називають «теорією хаосу», а в побуті вона більше відома як «ефект метелика» (крихітний метелик змахнув крилами в одній частині світу, що призвело до торнадо на іншій стороні планети). Хоча теорію хаосу розробляли переважно для дослідження погоди, ці наробітки виявилися корисними і в інших подібних ситуаціях, які можуть виглядати випадковими, наприклад, дорожній рух чи поведінка великих груп людей.

Хаотична система в принципі є детерміністичною – у теорії її можна обрахувати та спрогнозувати. Але на практиці це виявляється нереально через те, що неможливо виміряти початкові умови з достатньою точністю для точного прогнозу. Можливо лише встановити певний діапазон, у якому має опинитися система.

Коли говорять «прогноз погоди помилився», це часто означає лише, що ймовірність заданої ситуації спростили для більшої зрозумілості загальною аудиторією. Деякі експерти кажуть, що метеорологам потрібно почати розраховувати не лише ймовірність опадів, а й імовірність того, що їхній прогноз правильно зрозуміють.

Щоденні прогнози також суттєво відрізняються від довгострокових моделей зміни клімату. Останні є глобальними за масштабом та охоплюють десятиліття чи століття. Для таких довгострокових моделей важливо знати середнє значення, і щоденні флуктуації погоди їм не потрібні.

Системи хаосу мають ще одну рису: ми не лише не можемо передбачити їхнє майбутнє, ми також не можемо зазирнути в їхнє минуле. Інакше можна було б чітко знати, що стало причиною нічного дощу.

Хоча наука все ще не може точно прогнозувати зміни хаотичних систем, це все одно найкращий інструмент, який ми маємо сьогодні.

За матеріалами: Wall Street Journal

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Коментуйте, будь-ласка!
Будь ласка введіть ваше ім'я