🧵¿Cómo se hace una predicción meteorológica? ¿Cómo funciona un modelo meteorológico? En este hilo hablaremos del complejo proceso científico y técnico en que se basa el método de elaboración de la predicción moderna del tiempo y que se usa para la predicción de una dana. 
La física más básica nos dice que la atmósfera es un fluido en rotación y su movimiento presenta una ecuación que no tienen solución exacta, la ecuación de Navier Stokes.
La búsqueda de soluciones exactas de la ecuación de Navier-Stokes es uno de los problemas matemáticos del milenio, premiado con 1 millón para la persona que consiga resolverlas.
Para tratar con esas ecuaciones hay que hacer aproximaciones, despreciando ciertos términos según la escala de la atmósfera a la que nos enfrentemos. Las ecuaciones de Navier-Stokes describen el movimiento de la atmósfera y surge a partir de las leyes de Newton
A ella se le añaden otras ecuaciones como la termodinámica, la de continuidad y otras necesarias para el estudio de la atmósfera como la microfísica de nubes.
La atmósfera, además, es un sistema caótico, lo que significa que pequeñas variaciones en las condiciones iniciales hacen que la evolución prevista sea muy diferente, por eso las ecuaciones no son lineales.
Podemos verlo en este ejemplo del movimiento de un péndulo doble. Al cambiar un poco el ángulo inicial tenemos inicialmente resultados parecidos, pero al poco tiempo los resultados difieren mucho. Esto ya fue estudiado por científicos como Lorenz en su teoría de atractores.
La resolución de las ecuaciones implica saber el estado actual de la atmósfera en una escala de cientos de km y en distintos puntos. El meteorólogo Richardson estimó que para predecir el tiempo a nivel mundial necesitaríamos a 64.000 personas haciendo cálculos.
No tenemos 64.000 personas, pero podemos usar ordenadores. Los ordenadores dividen el área de estudio en una especie de malla. Cuantos más puntos tengamos, más tiempo y recursos necesitaremos usar para resolver las ecuaciones y aquí surge otro problema.
En cada punto se resuelven las ecuaciones a partir de condiciones iniciales y de contorno. No tienen por qué ser puntos, pueden ser polígonos y realizarse interpolaciones para puntos cercanos.
La atmósfera tiene una escala temporal que abarca desde los segundos hasta semanas o incluso meses y escalas espaciales desde los cm hasta los km, por lo que no importa lo bueno que sea el ordenador, no podemos abarcar todas las escalas.
Como la atmósfera es un sistema caótico, movimientos a escalas muy pequeña pueden influir en movimientos a gran escala. El hecho de que podamos tener resultados tan diferentes implica que tengamos que usar predicciones probabilísticas.
Las danas pueden generar sistemas meteorológicos que entran desde la mesoescala a la escala sinóptica, las tormentas muy locales son más difíciles de predecir que los frentes de una borrasca, por ejemplo.
La resolución de ecuaciones se pueden hacer de forma determinista, resolviendo las ecuaciones mediante aproximaciones y estudiando su movimiento (una muy fácil sería velocidad = espacio/tiempo, causa-efecto) pero las de Navier-Stokes son más complejos.
Otro método es la resolución probabilística. Se estudia la probabilidad a partir de salidas de varios escenarios, por ejemplo de precipitación. Si llueve en 8 de 10, habrá un 80% de probabilidad de lluvia, como se ejemplifica en este vídeo .
https://x.com/Armeteo/status/1501650487887736836
Los modelos más utilizados son el conocido como el “europeo” del ECMWF o el “americano”, el GFS. Ambos son complejos y globales, hay otros más limitados como los mesoescalares, por ejemplo modelo francés AROME. AEMET creó otro modelo basado en este, el HARMONIE-AROME.
Con cada salida del modelo, que se da en un determinado plazos surgen nuevas probabilidades y acumulados de precipitación, por lo que la probabilidad cambia con cada salida de ese modelo. Un 80% de probabilidad de precipitación a las 10 se puede convertir en un 100% a las 11.
Además, los modelos pueden tener distintos tipos, por ejemplo con una resolución de malla diferente (más o menos puntos), que el método sea diferente (machine learning, probabilista, determinista, de inteligencia artificial, etc...).
Por eso cuando se emiten informes especiales para determinadas fechas debemos constantemente actualizar las predicciones, debido a que las predicciones pueden ir cambiando a lo largo de la semana.
Si queréis profundizar más en predicción meteorológica, te recomendamos esta lectura, que podéis encontrar gratis y completa en la web de AEMET. aemet.es/es/conocermas/…
También este hilo profundiza en las diferentes técnicas de predicción x.com/scnycc/status/…
También este hilo profundiza en las diferentes técnicas de predicción x.com/scnycc/status/…
Los avisos meteorológicos se basan en superación de umbrales. Por ejemplo, el aviso rojo de Valencia se activó por superar uno de estos umbrales de precipitación. Los podéis consultar en el enlace. aemet.es/documentos/es/…
La investigación en predicción meteorológica no es impulsada hasta la aparición de los primeros instrumentos y el uso de ordenadores y satélites. Esta gráfica de @ECMWF es una muestra de lo que se ha reducido la incertidumbre en las predicciones en las últimas décadas.
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