Miért tévednek a meteorológusok?

"Azt mondták, borult időnk lesz, erre most süt a nap. Nagy esőről beszéltek, és nem lett belőle semmi! Miért nem néznek ki az ablakon?" Ilyen, és ehhez hasonló megnyilvánulásokat gyakran hallani. Van, amikor csak nem figyeltek pontosan, milyen előrejelzés hangzott el a médiában, de bizony az is előfordul, hogy tényleg más idő lett. De miért tévednek a meteorológusok?

Nagyjából le lehet írni, milyen kölcsönhatások játszanak szerepet a légköri mozgások esetén. Ha veszünk egy adott kis légrészecskét, akkor legegyszerűbb esetben is arra hat a gravitációs erő, a nyomáskülönbségekből származó erő, valamint a föld forgásából származó kitérítő (Coriolis) erő. Ezen kívül ennek a légrészecskének egy adott időben van egy haladási iránya, sebessége, és érvényes rá a gáztörvény, valamint az úgynevezett anyag-megmaradási törvény. A fentiek alapján már több mint száz éve matematikai formában is leírták a légköri mozgásokat és kölcsönhatásokat, és az öt egyenletből álló rendszert elnevezték a légkör kormányzó egyenleteinek. Nagy volt az öröm, hiszen ha az egyenleteknek megtalálják a megoldását - vélték a korabeli tudósok - akkor már csak annyit kell tennünk, hogy egy adott időpontra vonatkozó, globális mérés adatait betesszük a modellbe, mint kezdő helyzetet, és az bármilyen időpontra kiadja, milyen lesz az időjárás. A módszert hamarosan megtalálták, az egyenleteket olyan más egyenletekkel helyettesítették, amelyek közelítőleg megegyeznek az eredetivel, de azokból már ki lehet számolni a jövőben bekövetkező eseményeket. Ez a numerikus módszernek nevezett eljárás hasonló ahhoz, mintha egy kört egyenesekkel akarnánk közelíteni, ezért szabályos sokszögeket rajzolunk a kör helyett. Minél nagyobb oldalszámú szabályos sokszöget veszünk, annál inkább hasonlít a körhöz. A numerikus módszerek esetén a pontosságot a helyettesítő egyenletek bonyolultsága mellett, az időbeli léptetés sűrűsége határozza meg.

Az előrejelzési modellek igazi alkalmazását a számítógép feltalálása tette lehetővé. Akkorra azonban néhány "kézzel" kiszámolt előrejelzés kudarcának vizsgálatával rájöttek, hogy a légkör egy kaotikus rendszer. Két nagyon hasonló kezdeti állapotból, bizonyos idő elteltével robbanásszerűen növekvő eltérések alakulnak ki. Ez nagyjából olyasmit jelent a Föld időjárásával kapcsolatban, hogy ha mondjuk egy tized fokkal, egy Magyarországnyi térségben megnöveljük a hőmérsékletet, vagy egy kissé megerősítjük a szelet, akkor két hét múlva teljesen más időjárás - akár ellenkező is - lesz az eredmény. Az időjárás előrejelzésénél pedig a kezdeti értékek szükségszerűen hibával terheltek. Egyrészt már az is hiba, hogy nem mérünk minden - azaz végtelen - pontban, és a műszerek sem lehetnek teljesen tökéletesek. Másrészt a modell is jelentősen "butított", hiszen közelítő egyenleteket, numerikus módszert alkalmazunk, mert másként nem megoldható az egyenletrendszer.

Mindez azt is jelenti, hogy le kell számolni azzal az - egyébként XIX. század végi, determinisztikus materializmus korából származó - illúzióval, hogy a mérőhálózatok sűrítésével és a számítás gyorsaságának növelésével időben határtalanul egyre messzebbre "láthatunk". Úgy tűnik, ez nem igaz. A kaotikus rendszerek sajátossága, hogy a jövőjükről egy időn túl nem hordoznak információt, nincs bennük meg a távolabbi jövő, nem determinisztikus a viselkedésük. Az időjárás esetében ez az időhatár valahol két hétnél húzódik. A logikai korrektség miatt persze nem zárhatjuk ki, hogy esetleg az időjárás lefolyásáról a légköri rendszeren kívül is szerezhetünk információt.

Most akkor nem fejlődhet az előrejelzés? Dehogynem! A számítástechnikai sebesség robbanásszerű növekedésével, az időjárási modellek okosabbá válásával az egyhetes előrejelzések egyre megbízhatóbbak lesznek, és valószínűleg odáig is eljutunk, hogy ne legyintsünk a másfél hetes prognózisokra sem. Ha viszont valaki előre megmondja nekünk, hogy a két hónap múlva esedékes, egyhetes üdülésünkön melyik nap lesz derült az ég, mikor fog esni az eső, és hogy hány fok lesz, akkor azt kéretik fenntartással fogadni - hacsak nem valami "égi forrásból" származik az információja.