Mengapa seringkali prediksi cuaca salah? (Karena susah sekali memprediksinya)

Ketika ilmuwan-ilmuwan menyerupai Einstein, Newton, Maxwell dan lain-lain sanggup menciptakan teori fisika yang bisa meprediksi kejadian konkret dengan presisi dan akurat, sementara ilmuwan meteorologi (ahli cuaca dan atmosfer) menghadapi kenyataan yang berbeda.

Prediksi dari meteorolog tentang
cuaca seringkali bertolak belakang dengan kejadian nyata.

Manusia sudah bisa memperkirakan posisi planet, bulan, komet sampai ratusan tahun di masa depan dengan akurat, tapi tetap tidak bisa memperkirakan bagaimana cuaca satu hari kedepan dengan akurat? Apakah hujan? Berapakah suhu udara?

Ilmu cuaca telah berkembang pesat

Ilmu cuaca atau meteorologi mulai berkembang satu masa yang lalu, dikala matematikawan Lewis Fry Richardson menghitung dengan tangan selama 6 ahad untuk memprediksi cuaca 6 jam ke depan.

Prediksi cuaca
bergantung dengan kemajuan komputer. Untuk meteorolog itu merupakan pencapaian
besar. Untuk kita, masyarakat umum, tidak terlalu berarti.

Prediksi cuaca
telah mengalami perkembangan signifikan setidaknya 20 tahun terakhir.

Prediksi cuaca 3
harian yang dilakukan hari ini lebih anggun daripada prediksi cuaca satu hari
kedepan yang mereka lakukan 20 tahun yang lalu.

Ilmuwan cuaca
hari ini tidak bisa bekerja tanpa prediksi numerik, yang memakai persamaan
matematis untuk memprediksi cuaca.

Perhitungan
persamaan matematis ini memerlukan komputer yang canggih dan amat banyak data
parameter fisis yang ada di darat, laut, dan udara.

Ada 2×10⁴⁴
(200,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000) molekul di
atmosfer yang bergerak dengan acak, dan kita mencoba untuk menghitung gerakan
semua molekul itu, sungguh susah.

Jutaan data yang harus dihimpun dan diolah

Prediksi jangka pendek bergantung pada suhu, awan, curah hujan, angin dan tekanan udara. Prediksi jangka panjang, tambahkan suhu tanah dan laut, arus laut, polusi udara, dan banyak lainnya.

Untuk memprediksi
cuaca pagi besok memerlukan perjuangan besar. BMKG mengumpulkan jutaan data
pengamatan setiap hari yang diambil dari stasiun insitu, maupun dari balon
cuaca dan satelit.

Satu stasiun
cuaca tidak sanggup mengkoleksi begitu banyak informasi.  Digunakan jaringan besar stasiun cuaca yang
menghimpun data di banyak sekali lokasi setiap waktu.

Beberapa stasiun
terletak di darat yang paling tidak terdiri dari anemometer untuk mengukur
kecepatan dan arah angin, penampung air untuk mengukur curah hujan,
hidrotermometer untuk mengukur suhu dan kelembapan udara.

Beberapa stasiun lainnya mengapung di lautan, peralatan observasi dipasang di buoy. Dan masih ada stasiun yang bergerak, peralatan observasi yang dipasang di pesawat dan kapal. Ditambah satelit cuaca dan balon radiosonde untuk memperoleh data dari bab atas atmosfer.

Semua data parameter fisis dari seluruh stasiun tadi menghasilkan lebih dari 1 juta data setiap hari.

Laptop atau komputer punyamu tidak akan bisa menyimpan data ini, apalagi sampai mengolahnya. Tapi meteorolog mempunyai super-komputer, mesin powerful yang bisa menghitung jutaan data per detik.

Super-komputer untuk memprediksi cuaca

Di Amerika
Serikat, ada super-komputer yang dioperasikan oleh National Centers for
Environmental Prediction (NCEP). Bekerja dengan super-komputer, terdapat lebih
dari 10000 prosesor, bekerja dengan 2,6 petabyte data.

Disana, data
hasil observasi dimasukkan ke otak super-komputer, yang memakai persamaan model
matematis kompleks untuk memprediksi bagaimana kondisi cuaca berubah sepanjang
waktu. Hasil dari prediksi super-komputer ini kemudian di broadcast atau
disebarluaskan ke masyarakat lewat televisi, laman internet, aplikasi dan
lain-lain.

Jangan berpikir
bahwa super-komputer ini mustahil melaksanakan kesalahan, dengan teknologi
secanggih itupun, super-komputer ini belum cukup bisa menghadapi tantangan
besar dalam memprediksi cuaca.

Fenomena-fenomena
cuaca skala besar, dimana setiapnya dipengaruhi oleh banyak sekali variabel yang
berbeda-beda. Contohnya, mempertimbangkan bagaimana radiasi matahari akan
memanaskan permukaan bumi, bagaimana perbedaan tekanan udara akan menggerakkan
angin, dan bagaimana perubahan fase air, meleleh dan menguap akan mempengaruhi
aliran energi.

Meteorolog kini
menggunakan teknologi dan teknik yang diperbarui terus menerus untuk menghadapi
chaos, menyerupai prediksi memakai ensemble, yang mana terdoro dari beberapa
prediksi, setiap prediksi memakai starting point yang bervariasi.

Jika semua
prediksi pada ensemble terlihat sama, maka cuaca diprediksi cenderung normal.
Jika ada prediksi yang terlihat mencolok berbeda, maka cuaca diprediksi
cenderung berubah.

Sayangnya, chaos
masihlah ada, meteorolog tidak akan pernah bisa memprediksi cuaca dengan
tingkat kepastian mutlak. Entah akan ada badai, angin puting beliung, hujan
ekstrem, akan selalu membawa peristiwa dengan peringatan kecil.

Chaos, ketidakteraruran sebagai sifat alami alam semesta

Perubahan kecil
pada salah satu variabel dalam perhitungan kompleks ini sanggup berdampak besar
pada cuaca masa depan. Edwan Lorenz, meteorolog dari MIT menyebut ini efek
kupu-kupu.

Gampangnya digambarkan menyerupai ini, kepakan sayap kupu-kupu di tengah hutan asia sanggup menjadikan hujan deras di kota New York.

Beliau dikenal sebagai bapak teori chaos, sebuah prinsip ilmiah yang mendeskripsikan sistem super kompleks, menyerupai sistem cuaca, dimana perubahan kecil di kondisi mula-mula bisa mengubah drastis hasil akhirnya.

Karena adanya
chaos atau ketidakteraturan ini, ada batas kapan prediksi cuaca dinilai akurat.
Lorenz menset batas ini dalam dua minggu.

Lebih lanjut
lagi, persamaan numerik yang dipakai untuk mensimulasikan atmosfer juga
merupakan subyek chaos, dengan error kecil yang sanggup berlipat ganda.

Cuaca di daerah
lintang tinggi banyak dipengaruhi oleh gerakan pertemuan massa udara berbeda
yang dipengaruhi oleh sistem tekanan rendah. Gerakan massa udara ini relatif
mudah diprediksi alasannya yakni bergerak secara gradual.

Sementara, di
daerah tropis menyerupai Indonesia, mendapatkan banyak sekali energi dari matahari
yang menciptakan acara konveksi yang sifatnya lebih chaos sehingga lebih sulit
diprediksi.

Chaos di alam
berarti sepanjang kita terus melaksanakan perkiraan perihal proses di atmosfer, akan
selalu ada potensi bagi model untuk menciptakan kesalahan.

Bagaimana cuaca bisa diprediksi di masa depan?

Diperlukan data
resolusi tinggi baik secara spasial dan waktu. Perlu lebih banyak lagi, jutaan
stasiun pengamatan cuaca di banyak sekali lokasi.

Untungnya dengan kemajuan teknologi sekarang, stasiun pengamatan cuaca sanggup berukuran lebih kecil dan mobile. Stasiun pengamatan cuaca ini mungkin akan berada di rumah setiap orang, atau di kendaraan bahkan di smartphone.

Dengan semakin
banyak data yang dihimpun, diharapkan lagi super-komputer dengan tingkat
komputasi yang lebih maju dan cepat.

Tidak ada yang lebih mempunyai kegunaan selain kesiapsiagaan kita sendiri untuk menghadapi cuaca. Seperti kata pepatah, sedia payung sebelum hujan.

Referensi

• Why The Weather Forecast will always be a bit wrong
• Why can’t scientist predict weather

Sumber https://saintif.com