Czym jest efekt motyla? Jakie ma znaczenie w prognozowaniu pogody?

● Efekt motyla to popularne określenie chaosu deterministycznego. ● Zjawisko to odnosi się do układu, w którym zachodzące zmiany są zbyt złożone, aby móc je przewidywać. ● W meteorologii efekt motyla sprawia, że nie jest możliwe prognozowanie pogody z dużym wyprzedzeniem. ● Przyjmuje się, że skutecznie prognozować pogodę można na nie więcej niż 2-4 dni.

Efekt motyla jest popularnym określeniem odnoszącym się do pojęcia chaosu deterministycznego.

Chaos deterministyczny to w największym uproszczeniu układ, w którym zachodzące zmiany są tak dynamiczne i złożone, że wydawać się mogą przypadkowe. Z tego powodu nazywany jest chaosem, choć w rzeczywistości wszystko, co w nim się dzieje, wynika wprost z pozostałych działań - stąd określenie "deterministyczny" (determinizm - ścisła zależność zdarzeń).

Efekt motyla jako pojęcie pojawiło się w wyniku badań matematyka i meteorologa Edwarda Lorenza. W 1960 roku próbował on znaleźć matematyczne rozwiązanie dla programu komputerowego, który przewidywałby pogodę. Był przekonany, że jeżeli wprowadzi odpowiednio dokładne dane początkowe obejmujące wzajemne wpływanie na siebie m.in. temperatury, wilgotności czy ciśnienia, to otrzyma równie dokładną prognozę pogody na długi czas.

Ku zaskoczeniu Lorenza, przewidzenie warunków meteorologicznych w dłuższej perspektywie okazało się niemożliwe. Wprowadzane przez niego dane nigdy nie były dość dokładne, aby w tak skomplikowanym układzie jakim jest atmosfera dostarczyć wiarygodne wyniki. Problem polegał na tym, że nawet najmniejsze odchylenia w wartościach początkowych powodowały bardzo szybko rosnące odchylenia wyników. Mówiąc inaczej, nawet najmniejsza zmiana jednego z parametrów z czasem powodowała coraz większą zmianę w całym układzie, który w rezultacie wydawał się zachowywać w sposób losowy.

Badania Edwarda Lorenza zamiast do idealnej prognozy pogody doprowadziły do sformułowania teorii chaosu. Jednocześnie wykres graficzny wykonanych przez niego wówczas równań przypominał skrzydła motyla, od czego powstała nazwa "efekt motyla". Efekt ten, czyli chaos deterministyczny, występuje przy tym nie tylko w meteorologii, ale również w wielu innych układach fizycznych, np. skomplikowanych reakcjach chemicznych.

ZOBACZ TEŻ: Zmiany klimatu. "Wywołane działaniem człowieka ocieplenie zachodzi szybciej niż jakiekolwiek inne"

Popularnie efektem motyla nazywa się obecnie sytuację, w której z pozoru nieznaczące wydarzenie lub zmiana z czasem wywołuje bardzo poważne konsekwencje w często nieoczekiwanych okolicznościach. Jednym z popularnych stwierdzeń jest, że trzepot skrzydeł motyla w danym miejscu może z czasem wywołać huragan na drugim końcu świata. Zdarzenia te teoretycznie mogą mieć ze sobą związek przyczynowo-skutkowy, jednak tak odległy i skomplikowany, że pozostaje on niemożliwy do przewidzenia.

W rzeczywistości konsekwencje trzepotu motyla są zbyt znikomym zjawiskiem aby mieć wpływ na pogodę. Wpływ taki mogą mieć jednak nawet bardzo niewielkie zmiany np. temperatury czy ciśnienia, zmiana stopnia zacienienia np. w wyniku wycinki drzew, zakłócenie wiatrów np. budową wieżowców, czy przelot samolotu mogący w naturalny sposób przyczynić się do powstania chmur i deszczu.

Biorąc pod uwagę, jak wiele zmiennych i dokładnie określonych czynników należałoby wziąć pod uwagę przy precyzyjnym prognozowaniu pogody, można uznać że pogoda w dłuższej perspektywie jest nieprzewidywalna. Najczęściej przyjmuje się, że rzetelne prognozowanie warunków meteorologicznych jest możliwe jedynie na 2 do 4 dni wprzód.

ZOBACZ TEŻ: Te zboża pokazują, co nas czeka. NASA bada wpływ zmiany klimatu na uprawy