چگونه پیش‌بینی‌های آب‌وهوایی انجام می‌شود و واقعاً چقدر دقیق هستند

پیش‌بینی آب‌وهوایی با داده‌ها شروع می‌شود، نه تخمین‌زنی. طبق سازمان ملی اقیانوس و جو ایالات متحده (NOAA)، سوپرکامپیوترها هر روز میلیاردها مشاهده را از بالون‌های هوایی، ماهواره‌ها، شناورهای اقیانوسی، رادار، سنسورهای هواپیما و ایستگاه‌های زمینی جمع‌آوری می‌کنند و هر خواندن را به مقدار عددی برای دما، فشار جو، رطوبت و باد تبدیل می‌کنند.

از مشاهدات به اجرای مدل

این اعداد نقطه شروع یا 'شرایط اولیه' برای مدل پیش‌بینی عددی آب‌وهوا می‌شوند: مجموعه‌ای از معادلات ریاضی که توصیف می‌کنند چگونه هوا حرکت می‌کند، گرم می‌شود و رطوبت را نگاه می‌دارد. NOAA می‌گوید سوپرکامپیوترهای آن 2.8 کوادریلیون محاسبه در ثانیه را از مراکز داده‌های ویرجینیا و فلوریدا اجرا می‌کند، مدل را در افزایش‌های زمانی کوتاه به جلو حرکت می‌دهد، مکرراً حالت جو را تا انتهای دوره پیش‌بینی دوباره محاسبه می‌کند، در حال حاضر تا 16 روز برای مدل جهانی NOAA.

پیش‌بینی‌کنندگان به یک مدل متکی نیستند. NOAA اشاره می‌کند که برای هر موقعیت عدة مدل جهانی و منطقه‌ای با هم مقایسه می‌شوند؛ زمانی که توافق دارند، اعتماد به پیش‌بینی بالا می‌رود و زمانی که واگرایی دارند، پیش‌بینی‌کنندگان این عدم‌قطعیت را به‌صورت عمومی برای مردم اطلاع می‌دهند.

چرا پیش‌بینی‌کنندگان ده‌ها نسخه را همزمان اجرا می‌کنند

زیرا جو آشوبناک است، یک خطای کوچک در داده‌های شروع می‌تواند چند روز بعد به خطای بزرگ تبدیل شود، همانطور که مرکز اروپایی پیش‌بینی‌های آب‌وهوایی میان‌مدت (ECMWF) در زیر توضیح می‌دهد. برای مدیریت این موضوع، ECMWF یک مجموعه اجرا می‌کند: مدل یکسان چندین بار از نقاط شروع کمی متفاوت راه‌اندازی می‌شود. اولین مجموعه عملیاتی آن در دسامبر 1992 دارای 33 عضو بود؛ تا 2023 مجموعة دامنة توسیع‌شده به 101 عضو رشد کرده بود، با مجموعه‌های میان‌مدت که در دقت تقریبی 9 کیلومتری اجرا می‌شوند. پراکندگی بین اعضای مجموعه نشان می‌دهد که پیش‌بینی باید چقدر اطمینان داشته باشد.

دقت پیش‌بینی‌ها امروز چقدر است

خدمة ماهواره و اطلاعات NOAA، NESDIS، می‌گوید که پیش‌بینی 5 روزه حدود 90 درصد دقیق است، پیش‌بینی 7 روزه حدود 80 درصد دقیق است، و پیش‌بینی‌های 10 روز یا بیشتر فقط حدود نیمی از وقت درست هستند، زیرا مدل‌ها نمی‌توانند به داده‌های آینده دسترسی داشته باشند و باید از شرایط فعلی درون‌یابی کنند.

پیش‌بینی‌ها در دهه‌های اخیر بطور قابل‌ملاحظه‌ای بهتر شده‌اند. دفتر هواشناسی، خدمات هواشناسی ملی بریتانیا، می‌گوید که پیش‌بینی چهار روزه آن امروز به‌همان اندازه‌ای دقیق است که پیش‌بینی یک روزه آن 30 سال پیش بود. دفتر هواشناسی همچنین بیان می‌کند که مدل آن در برابر استانداردهای سازمان هواشناسی جهانی تأیید می‌شود و دائماً در میان دو تأمین‌کننده پیش‌بینی برتر جهانی رتبه‌بندی می‌شود. جداگانه، Our World in Data گزارش می‌دهد که پیش‌بینی‌های سه روزه، با استناد به ECMWF، از دهه 1980 پیوسته دقیق بوده‌اند و اکنون به حدود 97 درصد می‌رسند.

دقت، قدرت محاسباتی و آخرین تغییر: مدل‌های هوش مصنوعی

بخشی از بهتری از شبکه‌های مدل ریز‌تر می‌آید. ECMWF می‌گوید که دقت افقی آن از حدود 210 کیلومتر به 18 کیلومتر در طول 30 سال تغییر کرده است، و وقت سرنوشت پیش‌بینی‌های مهارتی مجموعه آن حدود یک و نیم روز در هر دهه در میانگین رشد کرده است. Our World in Data اضافه می‌کند که شبکة پیش‌بینی دفتر هواشناسی خود از حدود فاصلة 90 کیلومتری به 1.5 کیلومتری حرکت کرده است، و فاصله‌های میان نقاط مشاهدات را بسته کرده است.

آخرین تغییر یادگیری ماشینی است. در ارزیابی عملکرد 2025، ECMWF گزارش داد که سیستم پیش‌بینی مبتنی بر هوش مصنوعی آن، AIFS، خطاهایی 5-15 درصد کمتر از مدل سنتی مبتنی بر فیزیک آن برای پیش‌بینی‌های میان‌مدت تا 15 روز تولید کرد، و AIFS به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای سیستم قدیم‌تر را در پیش‌بینی مسیر سیکلون استوایی ابریشد کرد، اگرچه شدت طوفان را کم‌برآورد کرد. ECMWF همچنین گفت که 2025 بزرگ‌ترین بهتری مهارت سال‌واحد را در بیش از یک دهه داشت، با رانندگی توسط بروزرسانی سیستم معرفی‌شده در پایان 2024، شامل کاهش خطای حدود 10 درصد برای دمای نزدیک سطح و سرعت باد در پیش‌بینی‌های مجموعة آن.

هر پیش‌بینی یکسان قابل‌اعتماد نیست

دقت به‌طور مساوی در سراسر جهان توزیع نشده است. Our World in Data گزارش می‌دهد که کشورهای درآمد پایین 15 تا 20 بار کمتر به‌ازای سرانه برای خدمات هواشناسی خرج می‌کنند در مقابل کشورهای درآمد بالا، شکافی که بر کیفیت پیش‌بینی‌های محلی و دسترسی سیستم‌های هشدار زودهنگام برای آب‌وهوای شدید تأثیر می‌گذارد.