Pronóstico de tiempo sinóptico.
Fue el primer método usado y continúa usándose, donde el pronóstico se hace sobre la base de las cartas sinópticas. Como resultado de un cuidadoso estudio de las cartas de muchos años, se establecieron reglas empíricas, que ayudan a estimar la dirección y rapidez del movimiento de los sistemas de tiempo. Cuando se conoció el tipo de tiempo asociado a los frentes y se pudo predecir su movimiento, mejor resultaba el pronóstico a corto plazo. Pero como los sistema ciclónicos cambian rápidamente, esos pronósticos son buenos sólo por pocas horas a un día. Mejorando el conocimiento del movimiento y desarrollo de los sistemas ciclónicos y el análisis de los frentes en superficie, se puede mejorar la predicción del estado futuro de la atmósfera y extender los pronósticos a más de un día. Estas reglas empíricas aún se usan, aunque se aplican y complementan con otros métodos de pronóstico. En la figura 2 se muestra un ejemplo de cómo dibujar una carta de tiempo tradicional.
Pronóstico estadístico.
Se pueden distinguir dos métodos de pronóstico estadístico. Uno consiste en usar las series de datos del tiempo pasado analizados cuidadosamente, para establecer patrones de tiempo característicos, que se pueden usar para predecir las condiciones futuras, de acuerdo al comportamiento estadístico del tiempo pasado. Otro método estadístico llamado de analogías, consiste en comparar el estado actual de la atmósfera de un lugar con otro similar ocurrido anteriormente, y ver el comportamiento que tuvo la atmósfera en la situación anterior, entonces suponer que el estado futuro de la atmósfera se va a repetir como el anterior. Pero se sabe que ningún episodio de tiempo es idéntico a otro en todos sus aspectos, por lo que no necesariamente se va repetir con las mismas características.
Pronóstico numérico del tiempo.
La palabra “numérico” se refiere a los tipos de pronósticos que consideran el análisis de datos. Se basa en el hecho que el comportamiento de los gases de la atmósfera obedece a un número conocido de leyes físicas, que se pueden usar para predecir el estado futuro de la atmósfera, conocidas las condiciones iniciales. Las leyes físicas usadas son la ecuación de conservación del momento lineal que se deduce de la segunda Ley de Newton, de donde se obtienen dos ecuaciones que describen el movimiento horizontal del aire y una que describe el movimiento vertical, la primera ley de la termodinámica, que describe la conservación de energía del sistema, la ecuación de continuidad que representa la conservación de la masa y la ecuación de estado de gas ideal, considerando que la atmósfera se comporta como tal. Se expresan matemáticamente por las ecuaciones:
Este se conoce como el conjunto de ecuaciones primitivas. Suponiendo conocida la fuerza de fricción FR, y que se puede especificar la variación de calor dq/dt, entonces este sistema constituye un conjunto de seis ecuaciones para las seis variables dependientes u, v, w, p, ρ y T, y las cuatro variables independientes x, y, z, t. Aplicadas a la atmósfera, constituyen el conjunto de ecuaciones de pronóstico del tiempo, usadas en el problema de la predicción. Todas las ecuaciones son de primer orden en el tiempo, excepto la ecuación de estado que es directa. El sistema puede ser resuelto imponiendo condiciones iniciales y de contorno.
Su solución analítica no es conocida, ya que las ecuaciones diferenciales parciales son no lineales. Se pueden obtener soluciones aproximadas por métodos numéricos o linealizando las ecuaciones, para lo que existen diferentes técnicas de ambos métodos, pero los resultados ya no describen el comportamiento de una atmósfera real, lo que a la larga conduce a errores en los pronósticos. Surge también otra dificultad fundamental: no se conocen las variables dependientes (u, v, w, p, ρ, T) como funciones continuas de (x, y, z, t), ni aún en el instante inicial. Los análisis de los mapas de tiempo intentan proporcionar su conocimiento en forma geográfica. Para aplicar los métodos numéricos se debe imaginar que se tiene una red de observaciones suficientemente densa que cubra todo el fluido como un retículo tridimensional. El problema fundamental es: ¿cómo construimos una distribución continua de parámetros atmosféricos de los datos medidos en puntos ubicados al azar?
El gran número de variables que se debe incluir cuando se considera la dinámica de la atmósfera, hace que su descripción sea una tarea muy difícil. Para simplificar el análisis, los modelos numéricos omiten algunos parámetros que se supone no cambian significativamente en el tiempo, pero ya deja de ser una atmósfera real; aún así los pronósticos dan buenos resultados.
En la figura 3 se resume el porcentaje de acierto del pronóstico numérico a 36 horas para presión y viento en 500 hPa sobre América del Norte, desde 1950 hasta 1986. Se observa que a través de los años, a medida que han mejorado las supercomputadoras de alta velocidad, el pronóstico ha mejorado significativamente. Los modelos numéricos no tienen en cuenta todas las condiciones de superficie que consideran características topográficas menores. La cobertura vegetal o un cuerpo de agua puede alterar el tiempo local que no puede ser pronosticado por las cartas generadas por computadoras. El pronóstico numérico moderno ha mejorado enormemente nuestra capacidad para pronosticar el tiempo, pero los aspectos detallados de los fenómenos del tiempo, en particular en regiones de mesoescala, deben ser aún determinados aplicando los métodos tradicionales a las cartas sinópticas obtenidas por métodos numéricos.
4 Métodos de pronóstico de corto plazo.
Una técnica muy simple de pronóstico de corto plazo está basada en la tendencia del tiempo de un lugar dado a permanecer con poca variación por varias horas, o aún por un día. Entonces para predecir el tiempo futuro se usa un pronóstico de persistencia, que supone será igual al de las condiciones presentes. Los pronósticos de persistencia no tienen en cuenta los cambios que podrían tener los sistemas de tiempo en su dirección e intensidad, ni pueden predecir la formación o disipación de ciclones. Por esta limitación y por la rapidez con la cual pueden cambiar los sistemas de tiempo, este pronóstico se puede validar hasta 6 o 12 horas. Otro tipo de pronóstico de corto plazo, llamado nowcasting, supone que el tiempo que se produce corriente arriba (esto es, desde donde se mueven los sistemas de tiempo) puede mantenerse y al moverse el sistema ir afectando de la misma forma el área de su trayectoria. Por ejemplo se puede extrapolar el movimiento de una banda de temporal para predecir que ese mismo temporal afectara de manera similar en los lugares por donde podría pasar. Este pronóstico es muy útil para sistemas de tiempos de mesoescala y de corta duración, que son demasiado pequeños para ser detectados en las cartas sinópticas generales como tormentas o tornados. En este caso es de mucha utilidad la información de radares y de satélites.
Pronósticos de largo plazo.
Son los pronósticos para meses, estaciones o año, basados en los datos del tiempo pasado, obtenidos en la actualidad por métodos de pronóstico numérico. No son pronósticos en el sentido usual, sino que son una estimación del comportamiento que se espera tengan las variables en esos períodos futuros. Por ejemplo, lo que se espera en cantidad de precipitación para el presente año respecto a los valores que se consideran como condición normal anual, o una estimación del régimen térmico del próximo invierno o verano, con conceptos generales tales como más frío o más cálido que lo normal, o la probabilidad que los próximos meses se desarrolle o no el fenómeno de el Niño.
Pronóstico de probabilidad de precipitación.
La probabilidad se refiere a la posibilidad de que un evento pueda o no ocurrir, y se representa por un número entre 0 y 1, o en porcentaje. En el pronóstico de probabilidad de precipitación, la probabilidad es el porcentaje de posibilidad que al menos 0,25 mm de precipitación pueda ocurrir en algún punto del área durante el periodo cubierto por el pronóstico. Así un 70% de probabilidad indica que hay un 70% de posibilidad de precipitación mensurable (mayor que 0,25 mm) en algún punto del área del pronóstico y un 30% de posibilidad de precipitación no medible (menor que 0,25 mm) en alguna parte del área de pronóstico. Esto no significa que hay un 70% de posibilidad de precipitación en alguna parte del área de pronóstico, y un 30% de posibilidad de que no ocurra en ninguna parte del área. Resumiendo, en la actualidad los servicios meteorológicos nacionales generan cartas sinópticas de gran escala con métodos de pronóstico numérico. Estas cartas son recibidas por los centros regionales y locales de pronóstico, que aplican las técnicas de pronósticos tradicionales, estadísticos o de corto plazo, para generar otros que se apliquen localmente.
