Nieuwe rekenmethode voorspelt tropisch weerpatroon veel verder vooruit
Weersvoorspellingen voor over twee weken zijn al lastig. Maar wat als je bepaalde grote weerpatronen wél maandenlang vooruit zou kunnen inschatten? Een groep onderzoekers heeft een wiskundige methode getest die precies dat lijkt te doen, voor een belangrijk tropisch verschijnsel dat wereldwijd invloed heeft op regen en storm.
Dat verschijnsel heet de Madden-Julian Oscillatie, afgekort MJO. Het is een golf van wolken, regen en wind die door de tropen trekt en er zo'n 30 tot 60 dagen over doet om de aarde rond te gaan. De MJO beïnvloedt onder meer moessonregens in Azië, orkanen en zelfs winterse kou in Europa en Noord-Amerika. Voorspellers houden deze golf daarom nauwlettend in de gaten.
Om de MJO te volgen, gebruiken meteorologen meestal een bepaalde meetwaarde: de RMM-index. Die geeft een handig overzicht van waar de golf zich bevindt. Het probleem is dat deze index vaak grillig beweegt, met veel kleine schommelingen. Daardoor is voorspellen lastig: in dit onderzoek bleek de RMM-index maar 11 dagen vooruit betrouwbaar voorspelbaar.
Een gladdere manier van meten
De onderzoekers probeerden een andere aanpak: de Koopman-analyse. Dat is een wiskundige techniek die complexe, grillige patronen in data omzet naar eenvoudigere, geleidelijker verlopende patronen, zonder de belangrijke informatie te verliezen. Ze pasten deze techniek toe op dezelfde onderliggende weerdata als de RMM-index, en maakten zo een nieuwe index: de Koopman-index.
Het resultaat is opvallend. De Koopman-index laat dezelfde tropische wind- en wolkenpatronen zien als de RMM-index, maar verloopt veel gladder in de tijd, met minder plotselinge sprongen. Daardoor bleek deze nieuwe index in dezelfde testopzet tot wel 46 dagen vooruit betrouwbaar voorspelbaar, tegenover 11 dagen voor de klassieke RMM-index.
Dat is een groot verschil: ruim vier keer zo lang vooruitzicht. Ter vergelijking: het verschil tussen 11 en 46 dagen is ongeveer het verschil tussen "over anderhalve week" en "over meer dan zes weken" weten wat er in de tropen te gebeuren staat.
Wat betekent dit (nog) niet: De Koopman-index is geen vervanging van bestaande weersvoorspellingsmodellen. De onderzoekers geven zelf aan dat operationele voorspelsystemen, die door meteorologische diensten worden gebruikt, de RMM-index al tot 35 dagen vooruit goed kunnen voorspellen. Bovendien komt de nieuwe Koopman-index niet exact overeen met de oorspronkelijke RMM-index, ze meten iets vergelijkbaars, maar niet identiek. Het gaat hier ook om resultaten van één onderzoeksgroep, getest binnen één specifiek raamwerk. Of de methode ook in de praktijk, bij echte operationele voorspellingen, zulke goede resultaten geeft, moet nog blijken.
De onderzoekers zien hun Koopman-index vooral als een nuttig extra gereedschap. Het kan helpen om bestaande voorspelmodellen voor de MJO te testen en verder te verbeteren, naast de methodes die al gebruikt worden.
Bron: A more predictable Madden-Julian Oscillation index derived from Koopman spectral analysis