Demasiadas predicciones

 

Un lector, Jon Sáenz, que pertenece al Departamento de Física Aplicada II de la Facultad de Ciencias de la Universidad del País Vasco, me ha escrito una carta comentando algunas de las pequeñas boutades que solté en mi Apunte del Natural del pasado 29 de diciembre en relación a las variedad de predicciones meteorológicas que aportan los diversos medios informativos.

 Su respuesta está tan bien argumentada y es tan didáctica que me ha parecido buena idea incluirla en esta sección. A mí me ha enseñado mucho.

Espero que a la mayoría de quienes lo lean y no sean expertos también les será de utilidad.

 

  Estimado Javier:

  Te escribo en relación con tu columna Demasiadas predicciones del día 29-12-2003. Para ponerte en antecedentes, te diré que no soy un observador neutral: la meteorología me encanta... Así que, ante tu columna no he podido remediarlo y, en cuanto mis obligaciones familiares de la Nochevieja me han dejado espacio, he aprovechado para escribirte con un par de comentarios que puede (o no) que sean de tu interés. Si te interesan, pues bien. Si no te interesan... Pues nada, los tiras.

  Soy un asiduo lector tuyo, así te devuelvo algo...

  Tocas un tema interesante, el de la divergencia de las predicciones, y razonas mediante una línea que también me parece relevante, el hecho de que la meteorología es una ciencia "más o menos homologada".

     

 Homologación científica de la meteorología

     

 En lo referente a la homologación científica de la meteorología, aquellos que nos dedicamos a ella lo tenemos bastante claro, aunque, a diferencia de las ciencias "duras" (como puede ser la Física Teórica, por ejemplo), nos vemos mezclados con una historia previa que hace que mucha parte del público no lo tenga tan claro. Yo tengo una amiga, economista de éxito, por ejemplo, que me ha espetado que ".. la predicción del tiempo no es una materia científica, sino que es algo así como el horóscopo..". Esta mujer no es un caso único, me consta. Incluso entre algunos colegas físicos, la gente no tiene tan claro qué parte de meteorología es física, qué parte es geografía o qué parte es no se sabe qué. Fuera de ámbitos de gente formada, la cosa aún será peor, aunque no suelo preguntar. La información meteorológica es de extraordinario interés, y todos los medios de comunicación la dan. Interesa aún más que el Plan Ibarretxe, pero, por el contrario, yo me apostaría a que el 90% de sus entusistas seguidores no saben qué es una línea isobárica de las que aparecen en los mapas de la tele. Sorprendentemente, posiblemente aquellas personas con formación en griego clásico formen un alto porcentaje de los que aciertan (iso y bara vienen del griego), mientras que gente con formación en carreras técnicas no especializadas en la atmósera (ingenierías normales, informáticos, etc...), posiblemente no sepan qué responder.

 Un problema básico es que la predicción del tiempo se lleva realizando por métodos absurdos desde que el hombre vivía en cuevas. Quien más quien menos, la gente de mi generación (41 años) tiene/tuvo un abuelo que trabajaba en labores de labranza y se leía el calendario zaragozano de cabo a rabo. Algunos se fijan en si las vacas se tumban o se levatan. Otros defienden la validez del método de las témporas... Los alemanes se fijan en la manera como saltan las ranas, y algún Paco Porras en versión carnívora habrá que defienda la necesidad de abrir un pato y leerle las entrañas.

 En rigor, y desde el punto de vista de un físico, la predicción del tiempo (y no la predicción climática) es lo que técnicamente llamamos un problema de valor inicial.  No tan técnicamente... Existen unas ecuaciones que permiten calcular el estado de la atmósfera en el instante de tiempo t2 a partir del conocimiento del estado de la atmósfera en el instante de tiempo t1 (t1<t2) y a partir del conocimiento de lo que denominaríamos las "condiciones de contorno" aplicadas a la atmósfera. Por ejemplo, la temperatura de la superficie del mar sería una condición de contorno, ya que evoluciona con una dinámica que no es únicamente atmosférica. Cuando hablamos de "el estado de la atmósfera", los físicos nos referimos a la presión, la temperatura, la humedad atmosférica, las componentes del vector viento y la densidad del aire (para algunos usos específicos existen otras, pero no añaden nada nuevo a nuestra discusión).  Todas estas variables son funciones del espacio (la temperatura en Madrid y en Aigües no ha sido igual hoy) y del tiempo (la temperaturas en Aigües de ayer y de hoy a las 20:00 horas en ambos casos no son iguales). Técnicamente, nosotros diríamos que la presión, la temperatura y el resto de variables salvo el viento forman un campo escalar que representaríamos como P (latitud,longitud,altura,tiempo), mientras que el viento sería un campo vectorial (formado por tres campos escalares, uno para cada componente (u, zonal, v, meridional y w, vertical) del vector velocidad del viento.

  Las variables que forman el sistema básico empleado en la predicción del tiempo se relacionan entre sí mediante leyes físicas fundamentales conocidas desde al menos el siglo XIX (en algunos casos, incluso el siglo XVII) para sistemas más sencillos que la atmósfera. Estas leyes básicas son:

 + la segunda ley de Newton (Fuerza = masa*aceleracion), aunque aplicada en un sistema de referencia en rotación (la Tierra gira), lo que complica las cosas.

 + la ecuación de continuidad en el flujo de un fluido (toda el agua que entra en un tubo debe salir).  

 + el primer principio de la termodinámica (todo el calor suministrado a la atmósfera se convierte en trabajo de expansión del aire o se emplea en incrementar su temperatura).

 + la conservación de la humedad atmosférica (la humedad aumenta cuando el agua se evapora en la atmósfera y disminuye cuando el agua precipita).

 + la ecuación de estado de los gases perfectos (la densidad de un gas es directamente proporcional a la presión e inversamente proporcional a la temperatura).

 Dos de los grandes éxitos de la meteorología del siglo XX han sido:

1) Hacia 1905, descubrir que la predicción del tiempo era un problema de valor inicial desde el punto de vista teórico, aunque irresoluble de forma práctica.

2) Hacia 1950, descubrir que este problema irresoluble en la práctica se podía resolver aproximadamente empleando ordenadores. Y fíjate que recalco lo de aproximadamente, pero no exactamente.

Vamos, que desde mediados del siglo XX, las leyes físicas que describen la predicción del tiempo son razonablemente conocidas. No se conocen todas. Falta por saber la manera exacta como se describe el rozamiento en función de la turbulencia, por ejemplo, y, en mi opinión, no se va a conocer del todo nunca, pero bueno, eso no pasa de ser mi opinión. Tampoco se resuelven en detalle aspectos como la formación de las nubes o su influencia (de cada nube) en la transmisión de radiación solar, por ejemplo. Pero el hecho de que se conozcan estas leyes no quiere decir que el sistema sea fácilmente resoluble, sino todo lo contrario. Las variables están relacionadas  mediante leyes no lineales y el sistema es determinista (el estado en t2 está determinado por el estado en t1) pero caótico (cualquier error en la condición inicial se amplifica exponencialmente con el tiempo).

Este descubrimiento está en la base de la famosa teoría del caosdeterminista (el efecto mariposa fue formulado por Lorenz, meteorólogo, en la década de los 60).

Con el tocho anterior, espero haberte convencido de que, realmente, la meteorología es una ciencia cuantitativa perfectamente homologada.

 

La divergencia de las predicciones

 

Pero bueno, como tú bien dices, es una ciencia no exacta y, en ocasiones, las predicciones se alejan de la realidad (¿o es al revés?)

a) La divergencia de las predicciones en el sistema físico aproximado

Como te decía antes, el sistema no se puede resolver de forma exacta y se resuelve de forma aproximada. Con lo que un modelo de predicción del tiempo global (todo el mundo) se resuelve de forma aproximada creando celdillas de aproximadamente 20 km de acho/largo y unos 60 niveles verticales (últimas generaciones de modelos). Este sistema es lo único que se puede resolver numéricamente con un (super-)ordenador. Imagínate lo que pasa con los Picos de Europa, por ejemplo, si su altura tiene que ser constante en un uadrado de 20 km por 20 km. Imagínate qué pasa con el estrecho de Gibraltar o con el alle del Ebro. Con ello voy a que el tiempo se predice para una Tierra virtual que no deja de ser CASI como la Tierra real. Lo más aproximada posible, si se quiere, dentro de la capacidad de los rdenadores actuales, pero solamente aproximada. La topografía, las corrientes locales que aparecen en el Valle del Ebro, son características que se pierden en un modelo global de predicción.

Pero ése no es el único problema. Para resolver un problema de valor nicial hay que saber el estado de la atmósfera en el instante de tiempo inicial. Es similar a lo que sucede cuando quieres saber la velocidad de una piedra tres segundos después de lanzarla hacia arriba bajo el efecto de la gravedad. Para ello, necesitas saber con qué velocidad la has lanzado hacia arriba (5 o 50 km/hora no es lo mismo). Para la atmósfera, sería necesario saber la velocidad, la presión, la densidad, la humedad, la temperatura en todos  los puntos de la atmósfera en el instante de tiempo t1 con precisión absoluta. Y eso no es posible, así que las predicciones se hacen a partir de un estado inicial de la atmósfera en el instante de tiempo t1 que no deja de ser otra aproximación virtual al estado real de la atmósfera.

Vamos, que lo que se emplea es una estimación del estado inicial de la atmósfera. Lo que se llama un análisis.

Ahora imagínate el caso (real) de que los especialistas europeos empleen un método numérico X mientras que los especialistas americanos empleen un método numérico diferente (Y) para resolver en sus ordenadores (distintos) las ecuaciones que permiten predecir el tiempo de pasado mañana. Imagínate que las estimaciones iniciales americanas y las europeas no son iguales (que no lo son). Imagínate que las topografías (aproximadas) de los americanos y de los europeos son distintas (porque sus resoluciones también lo son)...

El resultado es que, si bien tanto los americanos como los europeos predicen de forma global razonablemente bien el tiempo, pues bien, siempre va a haber diferencias explicables en función de las  diferencias entre las aproximaciones de unos y otros.

A efectos de la predicción superficial (en un observatorio particular), las cosas son aún peores. Los modelos de predicción que te he descrito dan los valores en todo el globo, pero con poca resolución. Tú, como cliente final, quieres saber el tiempo en Oñate, porque te vas al monte al Aitzgorri, y tu compañero de trabajo se va a pasar el fin de semana haciendo surf en Deba. El acierto en la predicción del tiempo de mañana puede ser un problema de supervivencia para los marineros. Por otro lado, alguno, ante una predicción del tipo "chubascos intermitentes en la costa" preguntara: "Ya, pero es que yo tengo una boda en Lekeitio a las 13:00, ¿Qué zapatos me pongo?". Así que el INM tiene que dar servicio a usuarios diferentes en actividades diferentes partiendo de una información (única a nivel internacional) que es el valor de presión, temperatura, etc... en un punto de una malla de 20 km x 20 km. Vamos, que hay que "completar" esta  información para llegar a lo que demanda la sociedad. Para ello unos actúan a "ojo", en base a su experiencia como predictores, otros tienen métodos "objetivos" (numéricos) basados en técnicas lineales (análisis de regresión o correlación canónica) o no lineales (redes neuronales, etc..). Aquí tienes otra fuente de divergencia...

 

b) La divergencia de las previsiones en los medios de comunicación y sitios de Internet

Hasta ahora, sin embargo, no he detallado otra variable involucrada en tu problema. La variable económica-capitalista. No sé exactamente qué sitios empleaste para revisar la predicción, pero:

i) Algunos son "públicos" y trabajan con sistemas de control de calidad públicos y homologables (peor, malo, bueno, excelente) en términos científico-técnicos "conocidos", con metodologías publicadas en lugares públicos, etc... Podríamos estar hablando de fuentes como el centro europeo de predicción a medio plazo (www.ecmwf.int),  el Instituto Nacional de Meteorología (www.inm.es), etc..

 ii) Otros son privados, que han contratado el servicio a una empresa de la que se desconoce la metodología empleada, el porcentaje de aciertos, si alguien independiente alguna vez ha evaluado la bondad de las predicciones, etc... Sería el caso de empresas informativas que, posiblemente en muchos casos, han contratado a una empresa de consultoría meteorológica que les hace una predicción "mundial" por una pasta gansa.

En fin, puesto a elegir, yo me quedaría siempre con fuentes públicas y que detallan la metodología. Tu quizás no entiendas la metodología, pero si alguien la detalla, eso quiere decir que abre sus puertas para que el que quiera ver, vea. Está dispuesto a asumir críticas (constructivas) por parte de otros miembros de la comunidad científica a la que pertenece. Imagínate (por emplear un símil económico) que te encuentras con una estimación del IPC cuya metodología no se detalla... Pues ya tienes la puerta abierta a la arbitrariedad durante la revisión de las pensiones (si, ya se que el sistema actual también es arbitrario y que la  metodología se cambia si hace falta converger, pero es solamente un ejemplo).

 Así que, cuando postulas que los suministradores de información la cotejen y hagan una especie de homogeneización de "la predicción", estás planteando un deseo irrealizable. Los centros Nacionales van a suministrar siempre la información que tengan, de acuerdo a "su" mejor tecnología disponible, los centros privados la van a suministrar de acuerdo a "su" mejor tecnología disponible, y algunos la suministrarán de acuerdo al interés de la patronal de hostelería que les paga para que la predicción de Semana Santa sea buena y no contribuya a una cancelación masiva de reservas... El problema es que, dejando de lado los piratas contratados por la patronal de hostelería, todos están convencidos de que "su" predicción es "la" mejor posible. Y a las empresas privadas les va su actividad económica en  convencer a los clientes de que su tecnología es la mejor tecnología del mundo mundial.

Vamos, que tú verás, pero que esto te va a seguir pasando, al menos hasta que se (inter-)nacionalice el suministro de predicción meteorológica. Y eso va contra el sentido de la historia, como tú bien sabes. De aquí en adelante, el problema ya no es Física, sino actividad económica/estructura social, así que el resto te lo dejo a ti.

Y si has llegado hasta aqui.... eres un tipo muy paciente.

Jon Sáenz

     

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