Qué es un modelo meteorológico?

Todos hemos oído hablar de los modelos meteorológicos y es más que probable que los hayamos utilizado en más de una ocasión. Por ejemplo, cuando consultamos una predicción meteorológica automática en alguna aplicación que tengamos en nuestro móvil o en alguna página web estamos consultando en realidad los datos extraídos de un modelo meteorológico, como la predicción automática por municipios que aparece en la página web de AEMET.

prediccion_automaticaFuente: http://www.aemet.es

Pero, qué es exactamente un modelo meteorológico? Un modelo meteorológico es un conjunto de ecuaciones introducidas dentro de un programa informático que permiten, a partir de unos datos de entrada que definen el estado inicial de la atmósfera (las observaciones), estimar cuál será la evolución futura de las condiciones meteorológicas para un conjunto de puntos determinado.
Para ello los modelos meteorológicos simplifican la atmósfera a una malla tridimensional con un número finito de nodos, que son los puntos concretos para los que se resuelven las ecuaciones.
La configuración de esta malla tridimensional es una de las diferencias entre modelos y se suele definir a partir de la resolución horizontal, que viene dada por la distancia existente entre los nodos, y del número de niveles verticales, que determina en cuantos niveles verticales se divide la atmósfera en el modelo.
Evidentemente, un mayor número de nodos permitirá obtener unas predicciones con un mayor detalle espacial, a cambio de una mayor complejidad y un mayor tiempo de ejecución.

AtmosphericModelSchematic
Fuente: http://celebrating200years.noaa.gov/breakthroughs/climate_model/AtmosphericModelSchematic.png

El sistema de ecuaciones que rige la evolución de la atmósfera es muy complejo, y en ocasiones es necesario resolverlas mediante aproximaciones, siendo una de las fuentes de las inexactitudes en las predicciones. Las ecuaciones de Navier-Stokes, que rigen el movimiento de un fluido (como es el aire o el agua), y por tanto tienen una gran influencia para el pronóstico meteorológico, forman parte de las ecuaciones del milenio, un conjunto de siete ecuaciones para las que hoy en día no existe todavía una solución exacta conocida y cuya resolución está premiada con un millón de euros (más información en wikipedia o en este artículo de ABC).

Otra de las fuentes de los errores en las predicciones es el hecho de que no es posible conocer el estado inicial de la atmósfera a la perfección. Aunque a día de hoy están disponibles un gran número de observaciones procedentes de distintas fuentes (estaciones meteorológicas, radiosondeos, satélites, radares, sensores incorporados en aviones o barcos, etc…), la realidad es que únicamente podemos obtener una aproximación al estado real de la atmósfera, que en general será mejor cuantos más y mejores datos observados tengamos.

gos-fullsize
Fuente: https://public.wmo.int/en/programmes/global-observing-system

Para hacernos una idea, el ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) procesa aproximadamente unas 40 millones de observaciones diarias, aunque las observaciones exactas que se utilizan y la manera en la que éstas se procesan es otra de las grandes diferencias existentes entre modelos.

Otra diferencia importante entre los distintos modelos es el área para la que nos proporcionan los pronósticos meteorológicos. Así, se pueden encontrar modelos globales, que ofrecen pronósticos para todo el globo, y modelos de área limitada, que se centran en regiones más pequeñas. A cambio de trabajar con regiones más pequeñas, los modelos de área limitada suelen tener un mayor detalle espacial.

Para finalizar esta breve introducción a los modelos meteorológicos se adjuntan algunas de las características fundamentales de los modelos más relevantes para el pronóstico meteorológico en Baleares y España.

Modelo     Centro*      Ámbito     Resolución     Niveles
                                   Horizontal    verticales
---------------------------------------------------------------
GFS        NOAA         Global        13 km         64
IFS        ECMWF        Global         9 km        137
HARMONIE   AEMET        Regional     2.5 km         65
AROME      METEOFRANCE  Regional     1.3 km         65
WRF        METEOCAT     Regional       3 km         31
WRF        METEOGALICIA Regional       1 km         31

*Se informa del Centro que ejecuta el modelo, no del Centro o Consorcio que lleva a cabo su desarrollo.

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