1.
INTRODUCCIÓN Previsión meteorológica, ciencia cuyo objeto es estimar por anticipado los cambios que experimentará
la circulación atmosférica y el tiempo que ello causará en cada región. En el mundo hay grandes extensiones no expuestas a
variaciones en las pautas de lluvia, insolación, viento y precipitación. Sobre los desiertos no llueve casi nunca y casi todos
los océanos tropicales están barridos por vientos llamados alisios que experimentan muy pocas variaciones de un día a otro.
No obstante, el tiempo depende en todas las regiones del mundo de la circulación general de la atmósfera, y para hacer previsiones
meteorológicas con un margen de uno o dos días es preciso adoptar una perspectiva global.
El clima influye en casi todas las actividades humanas. Determina la ropa que usamos, las casas que construimos,
las rutas que siguen los aviones y las mejores épocas para sembrar, tratar con insecticidas o cosechar los productos cultivados;
influye también en la demanda de energía. Incluso puede suponer un riesgo para la vida, como saben los navegantes y montañeros,
que raramente parten sin informarse de la última previsión meteorológica. Sin duda, la mayor exactitud lograda en los últimos
años ha contribuido a salvar muchas vidas.
2. CAUSAS DEL
CLIMA
A medida que la Tierra describe su órbita en torno al Sol,
la inclinación del eje hace que un hemisferio (el que se encuentra en verano) reciba mucha más energía solar que el otro (que
se encuentra en invierno). Asimismo, las regiones ecuatoriales, con el Sol casi en vertical, reciben siempre más calor que
ningún otro lugar. La circulación general de la atmósfera redistribuye este calor desigualmente repartido transportándolo
hacia los polos y trayendo desde allí corrientes frías. Sin esta circulación, las regiones ecuatoriales se calentarían por
encima del punto de ebullición del agua, mientras que las árticas serían mucho más frías que ahora. En el conjunto del planeta,
el calor solar recibido se equilibra con la radiación reflejada hacia el espacio, cuya intensidad es mucho más uniforme en
todas las regiones del globo; su efecto se deja sentir con mayor intensidad en las noches claras y en calma en las que baja
súbitamente la temperatura.
La principal fuerza motriz del clima es la radiación solar,
seguida en cuanto a importancia por la energía de la rotación. La Tierra rota una vez cada 24 horas sobre su propio eje, que
pasa por los polos; este movimiento sólo es apreciable por el movimiento aparente del Sol, la Luna y las estrellas. Debido
a esta rotación, la superficie terrestre se mueve hacia el este mucho más deprisa cerca del ecuador que a latitudes más elevadas.
Cuando el aire caliente de las regiones ecuatoriales se eleva y fluye hacia los polos, su impulso genera en las capas de la
atmósfera vientos poderosos dirigidos en gran medida hacia el oeste. Estos chorros, que suelen ser bastante estrechos, describen
bucles de forma variable en torno a cada uno de los hemisferios y provocan el desarrollo y la atenuación de grandes sistemas
meteorológicos, como las bajas presiones y los anticiclones. De esto se desprende que cualquier método de previsión que se
extienda más allá de uno o dos días debe tener en cuenta las grandes transferencias de energía que generan estos vientos de
las capas superiores de la atmósfera.
La previsión meteorológica se basa en el conocimiento del desarrollo y la evolución de estos sistemas atmosféricos.
La primera condición básica es averiguar lo que ocurre en el momento presente. Para elaborar previsiones con una validez de
una o dos horas bastan en muchos casos los datos locales. Pero si se pretende cubrir más de dos días es necesario hacer observaciones
globales. Estas observaciones se hacen en tierra y en el mar, en la superficie y en las capas altas de la atmósfera. Muchas
son mediciones directas hechas con instrumentos tradicionales, pero cada vez se obtienen más datos a distancia, con ayuda
de radares y satélites. La información se recoge en todos los países del mundo, se comprueba, se representa en mapas y se
almacena en ordenadores o computadoras.
3. PREVISIÓN
METEOROLÓGICA TRADICIONAL
Hasta la década de 1960 y la generalización
del uso de los ordenadores, las previsiones se elaboraban manualmente. Los especialistas analizaban las posiciones e intensidades
de los sistemas meteorológicos valiéndose de observaciones representadas en mapas. Su movimiento y evolución se predecía en
función de la velocidad media de las corrientes altas que les afectaban, considerando los cambios probables de tales corrientes.
Las intensidades se modificaban teniendo en cuenta si la pauta de vientos reinante a altitudes elevadas provocaba una extracción
neta de aire, lo que a su vez determina una disminución de la presión en superficie, o lo contrario. Los métodos eran básicamente
gráficos y cualitativos, y resultaba en particular difícil determinar de dónde vendrían nuevos sistemas. Las previsiones eran
útiles hasta un límite de unas 24 horas, y a partir de ahí perdían exactitud rápidamente. Las previsiones para un día hechas
en la década de 1960 eran más imprecisas que las elaboradas ahora para tres días.
4. LA PREVISIÓN
METEOROLÓGICA EN LA ACTUALIDAD
Hace tiempo que se ha aceptado
que la única forma segura de elaborar previsiones meteorológicas útiles de más de un día de validez es la llamada predicción
meteorológica numérica o NWP (Numerical Weather Prediction). El fundamento de la NWP es el conjunto de ecuaciones matemáticas
que rigen el comportamiento de la atmósfera. El primer intento de NWP lo realizó Lewis Fry Richardson en 1922 y fracasó porque
carecía de datos suficientes y de ordenadores, aunque demostró que el método era viable. La primera previsión experimental
elaborada de esta forma se hizo en la Universidad de Princeton en 1950 y se basó en un conjunto simplificado de ecuaciones
correspondientes a un modelo de la atmósfera con un solo nivel. La previsión para 24 horas tardó en calcularse un día entero.
Las continuas mejoras del modelo matemático y el enorme incremento de potencia de los ordenadores ha establecido la NWP como
fundamento de la previsión meteorológica en todo el mundo.
Las leyes físicas y las ecuaciones matemáticas que gobiernan
el movimiento de los fluidos se conocen bien desde hace más de un siglo. Incorporan principios de conservación de momento,
masa, energía y agua y tienen en cuenta las leyes de la mecánica aplicadas a un fluido en una esfera en rotación, así como
leyes de termodinámica, radiación y comportamiento de los gases. Se conocen el tamaño de la Tierra, su velocidad de rotación,
la geografía y la topografía, así como las variaciones diarias y estacionales de la radiación solar incidente. Otros factores
que deben tenerse en cuenta son la reflectividad de la superficie (albedo), los fenómenos de fusión y evaporación, la presencia
de nubes, la lluvia, el rozamiento y las temperaturas oceánicas. Muchos de estos factores varían durante el periodo cubierto
por la previsión y deben actualizarse.
El complejo conjunto de ecuaciones no se puede resolver directamente para toda la atmósfera, y se adapta para
distintos puntos, cada uno de los cuales representa un área de la superficie terrestre. El modelo se aplica a una extensa
matriz de puntos que se proyecta como una retícula en el modelo de la atmósfera. Cada punto abarca varios niveles atmosféricos
y puede considerarse como una pila de parcelas de aire, cada una de las cuales representa un nivel determinado sobre el área
de un cuadro de la retícula.
Uno de los más potentes modelos de NWP utilizados en la actualidad es el llamado Modelo Global, de origen británico;
está formado por 288 puntos situados en 217 círculos de latitud con 19 niveles cada uno. El resultado de todo ello es un conjunto
de ecuaciones que es preciso resolver para más de un millón de parcelas de aire con el fin de hacer que el modelo avance un
paso en el tiempo. Cada previsión parte de una primera hipótesis del estado inicial de la atmósfera que se basa en una previsión
a corto plazo tomada de una ejecución previa del modelo y ajustada con ayuda de millares de observaciones procedentes de todo
el mundo. El modelo avanza en pasos de tan sólo unos diez minutos, porque los cambios que sufre una parcela afectan a sus
vecinas. Este "paso de tiempo" se repite hasta cubrir el periodo de previsión deseado. Una previsión para 24 horas exige más
de un billón de cálculos y en la actualidad se completa en aproximadamente cinco minutos. Los grandes sistemas de NWP se perfeccionan
continuamente a medida que mejora el conocimiento de la atmósfera, aumenta la potencia de cálculo y avanzan las técnicas matemáticas.
El espaciado de la retícula o resolución horizontal del modelo descrito es de unos 100 kilómetros. Es un elemento
importante, porque determina la magnitud mínima de la perturbación atmosférica que el modelo es capaz de predecir. Ni siquiera
los modelos de mayor resolución sirven para predecir un chubasco o una tormenta con toda exactitud, aunque sí son capaces
de señalar las áreas en las que podrían producirse estos fenómenos. También es importante la resolución vertical del modelo,
porque con frecuencia se producen variaciones importantes de los vientos y la humedad que abarcan profundidades inferiores
a 1 km, sobre todo cerca de la superficie terrestre y en las capas más altas de la atmósfera. Por ello los niveles del
modelo están desigualmente espaciados, y se acercan unos a otros en las capas altas y bajas de la atmósfera.
Para aumentar el detalle en un área de interés pequeña se puede anidar un modelo de resolución superior dentro
del Modelo Global. Se evita así la multiplicación de cálculos que resultaría de colocar miles de nuevos puntos sobre todo
el globo.
Pero los hombres del tiempo todavía cumplen una función importante, pues deben compensar las insuficiencias
del modelo, tener en cuenta la información de última hora y valerse de su experiencia para aumentar el detalle y la utilidad
de las previsiones.
5. EVOLUCIÓN
FUTURA DE LA PREVISIÓN METEOROLÓGICA
Las previsiones continuarán
perfeccionándose gracias al mejor conocimiento de la atmósfera, al refinamiento de los modelos de NWP y al aumento de la potencia
de los ordenadores. Es esencial disponer de más observaciones mundiales de alta calidad. Para elaborar previsiones con un
alcance superior a cuatro o cinco días quizá sea necesario superponer las calculadas por varios modelos de NWP a partir de
condiciones iniciales ligeramente distintas. El grado de coherencia de los resultados permitirá asignar probabilidades a cada
previsión y superar así los límites de las previsiones definitivas.
6. PREDECIBILIDAD
Y CAOS La atmósfera está en perpetuo cambio. Teoría, experimentación
y experiencia sugieren que puede no haber ningún estado atmosférico en el cual los principales sistemas de vientos permanezcan
fijos en una misma posición. Hay que añadir que afortunadamente, porque si las depresiones siguiesen siempre la misma ruta,
las áreas afectadas se inundarían y en el resto no habría más que desiertos.
Un modelo perfecto, el conocimiento completo del estado inicial de la atmósfera y un método de cálculo exento
de errores tampoco permitirían elaborar previsiones exactas con un alcance superior a una semana o dos. Hay pruebas abrumadoras
de que la atmósfera es intrínsecamente inestable frente a irregularidades que actúan a pequeña escala. Así, una tormenta aislada
puede afectar a la evolución y la trayectoria de una gran depresión; a su vez, la tormenta podría haberse formado bajo la
influencia de una insolación breve. Esto significa que, aunque los grandes sistemas meteorológicos admiten previsiones con
un margen de hasta unos siete días, nada indica que sea posible elaborar previsiones detalladas más allá de este horizonte.
La circulación atmosférica puede considerarse como una combinación
de dos tipos distintos de sistemas. La rueda de una ruleta obedece básicamente al azar, porque diferencias mínimas del avance
de la bola, mucho menores de lo que es posible medir, ejercen una influencia enorme en el resultado. Por el contrario, una
bola arrojada a un plato sometido a un movimiento de rotación estable oscilará siguiendo una trayectoria previsible; se habla
en este caso de movimiento determinístico. La atmósfera es en parte determinista y en parte aleatoria, y a esto se llama sistema
caótico. Las oscilaciones de las poderosas corrientes de chorro de las capas altas de la atmósfera pueden mantenerse invariables
durante muchos días, mientras los sistemas meteorológicos se desarrollan, evolucionan y se atenúan con regularidad. Súbitamente,
la pauta de las corrientes altas cambia un poco y las trayectorias que siguen las depresiones se alteran por completo o quedan
estacionarias. Zonas expuestas durante días al viento y la lluvia sin apenas descanso pasan a encontrarse bajo los cielos
claros de un anticiclón.
