Onderzoeksdomeinen

De atmosferische variabelen vertonen een sterke variabiliteit over zeer verschillende tijdsschalen, gaande van een minuut tot honderd jaar, en zelfs nog meer. Bovendien verloopt de ontwikkeling van de variabelen onregelmatig, maar gaat toch vaak gepaard met algemene regelmatigheden zoals de seizoensgebonden of dagelijkse variaties van de zonneschijn, alsook met abrupte of zachtere regimeveranderingen.

Al deze verschijnselen vloeien voort uit de fysische en chemische wetten die de dynamica van het klimaatsysteem, bestaande uit de atmosfeer, de hydrosfeer, de cryosfeer, de biosfeer en de lithosfeer, beheersen. In deze context is één van de kernvragen de mate waarin deze fenomenen kunnen beschreven worden door modellen die de verschillende componenten van het klimaat zo goed mogelijk weergeven, en binnen welke grenzen zij kunnen voorspeld worden.

Van al die componenten weten we wellicht het meest over de atmosfeer, want zij vormt het natuurlijke milieu waarin we leven. Desondanks, zelfs in dit geval, leert de dagelijkse ervaring ons dat ons voorspellingsvermogen zeer beperkt blijft, ook al beschikken we nu over krachtige computers. Onder meer blijkt dat na een tiental dagen de weervoorspelling gemaakt op basis van de modellen, nauwelijks nog afwijkt van een zuiver toevallige voorspelling die enkel rekening houdt met de periode van het jaar in kwestie.. Deze geleidelijke daling in voorspelbaarheid kan worden toegeschreven aan twee verschillende bronnen:

• de aanwezigheid van tekortkomingen in de modellen die invloed hebben op de voorspellingen en
• de eigenschap van gevoeligheid van de beginvoorwaarden, waarbij een fout die gemaakt op de beginvoorwaarden van een systeem, alsmaar verder zal groeien in de tijd.

De twee eigenschappen die hierboven kort beschreven werden, namelijk de uitgesproken en onregelmatige variabiliteit van de atmosferische variabelen en de gevoeligheid voor de beginvoorwaarden, zijn de twee zichtbare facetten van een dynamiek die eigen is aan atmosferische modellen, bekend onder de naam chaotische dynamica of aperiodische dynamica. Het is belangrijk om te benadrukken dat dit geen gevolg is van onze beperkte kennis en onze onvolmaakte beschrijving van de ontwikkelingswetten van de atmosfeer, maar een integraal kenmerk van het gamma mogelijke dynamieken die aan dergelijke wetten zijn onderworpen. Als gevolg hiervan zal de voorspelling in de loop van de tijd aan kwaliteit verliezen, ongeacht de precisie van het gebruikte model.

Om rekening te houden met deze dynamiek, voeren weersvoorspellingscentra probabilistische voorspellingen uit. Deze laten toe om de onzekerheid te karakteriseren die gepaard gaat met de verschillende bronnen van fouten die hierboven vermeld werden. Een voorbeeld van dit soort voorspellingen gemaakt door het Europees Centrum voor weersvoorspellingen op middellange termijn (ECMWF) wordt in figuur 1 weergegeven; Deze figuur toont de evolutie van enkele belangrijke atmosferische variabelen in Brussel. Het is duidelijk dat de voorspellingen een grotere onzekerheid vertonen (aangegeven door de foutenbalk) naarmate men verder gaat in de tijd.

Het KMI voert theoretische studies uit over de natuurlijke variabiliteit van de atmosfeer en zijn chaotische evolutie en probeert op basis van deze kennis praktische oplossingen te bieden om de voorspellingen te verbeteren.

Lees meer over de onderzoeksactiviteiten van deze groep op http://climdyn.meteo.be.