ΠΩΣ ΓΙΝΕΤΑΙ Η ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΜΕ ΤΑ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΚΑΙΡΟΥ

Το ανθρώπινο γένος ανέκαθεν έκανε προσπάθειες προκειμένου να κατανοήσει τους περίπλοκους νόμους που διέπουν τους μηχανισμούς του σύμπαντος.

Εισαγωγή

Το ανθρώπινο γένος ανέκαθεν έκανε προσπάθειες προκειμένου να κατανοήσει τους περίπλοκους νόμους που διέπουν τους μηχανισμούς του σύμπαντος. Οι αρχαιότεροι πολιτισμοί που δε διέθεταν το απαραίτητο υπόβαθρο γνώσεων, έπλαθαν θεότητες και δημιουργούσαν μύθους, προκειμένου να εξηγήσουν τον τυχαίο και ανεξήγητο γι’ αυτούς κόσμο. Αργότερα παρατηρώντας προσεκτικά τη φύση και μελετώντας τους μηχανισμούς της, επινόησαν ορισμένες πρωτόγονες μεθόδους για την πρόβλεψη κάποιων περιοδικών φυσικών φαινομένων, όπως για παράδειγμα τις αλλαγές των εποχών και τις κινήσεις των ουρανίων σωμάτων. Σταδιακά οι θεότητες αντικαταστήθηκαν από κύκλους, σχήματα, αριθμούς, μαθηματικά.

Στις ημέρες μας ενώ η μια θεωρία ανατρέπει την άλλη και το ένα πρότυπο αντικαθιστά το άλλο, ένα πράγμα παραμένει σταθερό : Οι νόμοι της φύσης είναι μαθηματικοί. Ο θεός είναι γεωμέτρης. Το 1587 στο βιβλίο “Οι Μαθηματικές Αρχές της Φυσικής Φιλοσοφίας“ του Ισαάκ Νεύτωνα διατυπώθηκε η άποψη ότι η φύση έχει νόμους και τους νόμους αυτούς μπορούμε να τους αποκαλύψουμε και να τους περιγράψουμε με μαθηματικές μεθόδους. Ο Νεύτωνας περιέγραψε τους φυσικούς νόμους χρησιμοποιώντας πολύπλοκες μαθηματικές εξισώσεις οι οποίες όχι μόνο συσχέτιζαν διάφορες φυσικές παραμέτρους μεταξύ τους, αλλά επιπλέον υπολόγιζαν και τους ρυθμούς μεταβολής αυτών, δηλαδή τις παραγώγους. Οι εξισώσεις που περιέχουν ρυθμούς μεταβολής είναι γνωστές σαν διαφορικές εξισώσεις και αποτελούν το βασικότερο μαθηματικό εργαλείο για την περιγραφή των κινήσεων της ατμόσφαιρας. Η λύση των εξισώσεων αυτών είναι μοναδική εάν οι αρχικές τιμές όλων των μεγεθών που αποτελούν το σύστημα είναι γνωστές με ακρίβεια.

Μπορεί να θεωρηθεί ότι η ατμόσφαιρα και η γη αποτελούν ένα κλειστό σύστημα το οποίο ακολουθεί μια μοναδική και θεωρητικά προβλέψιμη πορεία. Από μία γνωστή αρχική κατάσταση της ατμόσφαιρας σε μια δεδομένη χρονική στιγμή (που γίνεται από τις παρατηρήσεις καιρού) προσδιορίζεται η μελλοντική της κίνηση, δηλαδή γίνεται πρόγνωση μονοσήμαντα ορισμένη.

Σχήμα 1. Παράδειγμα χρήσης αριθμητικών μοντέλου στην περίπτωση ενός κυκλώνα στη περιοχή του νότιου Ιονίου στις 15.01.1995