Hello, Selamat datang di wikitanic.com.
Gerakan atmosfer kacau: gangguan satu menit dapat menyebabkan perubahan besar dalam evolusi aliran berikutnya. Bagaimana kita tahu ini? Hanya ada satu atmosfer dan, jika kita mengganggunya, kita tidak akan pernah tahu bagaimana ia bisa berevolusi jika dibiarkan begitu saja.
Kita tahu, dari model nonlinier sederhana yang memperlihatkan kekacauan, bahwa aliran sangat peka terhadap kondisi awal. Kita dapat menjalankan eksperimen “kembaran identik”, di mana kondisi awal untuk dua proses hampir identik, dan mengamati bagaimana kedua solusi berbeda. Ini — dan banyak bukti lainnya — membawa kita pada kesimpulan bahwa atmosfer berperilaku serupa.
1. Kontrol Kekacauan
Sifat aliran yang kacau membuat prediksi di luar jarak pendek menjadi rumit. Kita tidak pernah mengetahui kondisi awal (“cuaca hari ini”) dengan tepat, dan kesalahan dapat tumbuh dengan cepat dan merusak perkiraan.
Tapi mungkin kita bisa menggunakan kepekaan ini secara konstruktif untuk mengendalikan cuaca. Dengan menyenggol variabel dengan cara yang benar, kita mungkin dapat mencegah — atau menyebabkan — peristiwa cuaca tertentu di kemudian hari. Ini adalah ide dari kontrol kacau.
Gagasan kontrol kacau bukanlah hal baru. Dalam aplikasi pendanaannya untuk integrasi ENIAC pada tahun 1950, John von Neumann mencantumkan modifikasi cuaca sebagai salah satu kemungkinan hasil penelitian di masa depan. Tentu saja, dia jauh di depan waktunya. Namun baru-baru ini, dua ilmuwan Jepang telah menunjukkan bahwa, untuk sistem yang sangat disederhanakan — sebuah model mainan — mereka dapat menerapkan gangguan kecil untuk mempertahankan aliran di salah satu dari dua rezim yang mungkin.
2. Kekacauan, prediktabilitas, dan peramalan ansambel
Ada batasan keterampilan prediksi karena kesalahan model dan ketidakakuratan pada kondisi awal. Ketidakpastian pertama kali dibahas dalam konteks sederhana oleh Edward Lorenz (1963). Lorenz menemukan bahwa, bahkan untuk model yang sempurna dan data awal yang hampir sempurna, atmosfer memiliki batas prediktabilitas yang terbatas. Sistem yang memiliki solusi yang bergantung secara sensitif pada kondisi awal disebut sistem kacau. Lorenz menjelaskan peran kekacauan dalam peramalan ketika dia mempresentasikan ceramah berjudul “Prediktabilitas: Apakah kepakan sayap kupu-kupu di Brasil memicu tornado di Texas?” dalam sebuah konferensi di Washington.
3. Model tiga komponen sederhana Lorenz
Di kertas tengara nya Aliran nonperiodik deterministik, Lorenz (1963) mereduksi dinamika sistem konvektif menjadi tiga persamaan nonlinier sederhana. Sistem ini telah dipelajari secara intensif dan memberikan ilustrasi kekacauan yang kuat. Persamaannya adalah
Sistem menggambarkan evolusi waktu dari tiga variabel 
Volume dalam ruang fase dengan nilai awal 
Sistem Lorenz memiliki satu set dimensi yang menarik secara global yang dibatasi lebih kecil dari tiga, dimensi ruang fase, dan semua lintasan dengan cepat mendekati ini penarik perhatian. Untuk satu sistem khusus yang rumit—cuaca global—penariknya hanyalah iklim, yaitu kumpulan pola cuaca yang setidaknya memiliki peluang untuk sesekali terjadi.
Kita mungkin menganggap dua lobus atraktor mewakili dua rezim cuaca yang berbeda; misalnya, aliran zonal barat dan aliran terblokir di garis lintang tengah. Transisi antara lobus kiri dan kanan kemudian sesuai dengan transisi antara satu jenis cuaca dan lainnya.
Lintasan yang dimulai dari keadaan awal yang hampir identik mengikuti jalur yang serupa untuk waktu yang singkat, tetapi segera menyimpang. Sebuah kembar identik Eksperimen ditunjukkan pada Gambar di bawah ini: dua ‘ramalan’, dimulai dari kondisi awal yang hampir identik, segera berpisah dan berkembang dengan cara yang sama sekali berbeda.
Evolusi variabel
4. Siapa Bilang Burung Tidak Pernah Terbang dengan Satu Sayap?
Baru-baru ini, dua ilmuwan Jepang telah menunjukkan bahwa lintasan persamaan Lorenz (1963) dapat dikontrol dengan penyesuaian kecil. Takemasa Miyoshi dan Qiwen Sun telah menyusun metode penghitungan gangguan yang mempertahankan lintasan pada satu sayap penarik kupu-kupu. Orbit yang tidak terganggu beralih secara tidak menentu dan tak terduga dari satu lobus atraktor ke lobus lainnya. Gambar di bawah menunjukkan evolusi yang tidak terganggu di panel kiri. Ketika gangguan pengontrol diterapkan selama evolusi (panel kanan), orbit tetap berada di satu sisi atraktor.
Kiri: lintasan yang tidak terganggu. Kanan: lintasan terkendali (Miyoshi dan Sun, 2022).
Setiap delapan langkah, Miyoshi dan Sun memperbarui sistem yang dikendalikan dengan informasi dari ansambel tiga model yang menunjukkan ke mana arah sistem alam. Jika salah satu dari ketiga model tersebut menunjukkan perubahan rezim, mereka menerapkan gangguan yang sangat kecil untuk melawannya. Mereka menemukan bahwa mereka dapat mempertahankan sistem yang dikendalikan pada sayap penarik yang sama setidaknya 80% dari waktu, sementara sistem yang tidak dikendalikan bolak-balik secara tidak menentu.
Tentu saja, ide-ide ini harus diuji dalam situasi yang jauh lebih realistis sebelum kita dapat menjawab pertanyaan di awal postingan ini. Kita masih jauh dari mampu membelokkan angin topan atau mencegah gelombang panas.
Sumber
