Hava Tahmin Fabrikası: Lewis Fry Richardson, Hava Durumu Tahminlerini Nasıl Mümkün Kıldı?

Önümüzdeki altı saat için hava tahminlerine ulaşabilmek kaç saniyemizi alıyor? Cep telefonlarımızı kullanarak, en fazla 10 saniyede ulaşmamız mümkün. Bundan yaklaşık 100 yıl önce cevap, 6 hafta olarak veriliyordu ve elde edilen tahminin doğruluğu ise kesin değildi. Hele ki şu anki isabetlilik oranlarına nazaran...

Matematik, fizik, kimya, çevre bilim ve psikoloji alanlarında çalışmaları bulunan Lewis Fry Richardson, Eskdalemuir Gözlemevi'nde çalışırken, hava olaylarına merak duymaya başladı. Bu durumdan dolayı küçük çaplı gözlemler yapıyordu. Bu gözlemler, yazacağı kitabın ilk emareleriydi. Richardson sık sık zor koşullar altında çalışmasını sürdürse de bazı durumlar onu haddinden fazla zorlamıştı, keza ailesinden ve okuduğu okulun etkisinden dolayı savaşa karşıydı; yani vicdani retçiydi. Lakin bu sırada 1. Dünya savaşı patlak verdi ve Richardson savaşa katılmayacağını Eskdalemuir Gözlemevi'ne söylemişti. Ancak bu tavır pek de hoş karşılanmasa gerek ki Richardson, eğer savaşa dahil olmazsa daha sonraki hayatında herhangi bir üniversitede çalışamayacağını öğrendi. Richardson, savaşa zorla katılmayı kabul etti ancak vicdani retçi tavrından vazgeçmemişti.

Fransa'da silahsız bir şekilde ambulans şoförü olarak görev yapmıştı. Savaş döneminde boş zamanlarında hava tahmini ile ilgili çalışmalarına devam ediyordu; ancak Richardson'un başına ender rastlanan bir olay geldi: Hava tahminlerini yazdığı el yazmaları kaybolmuştu. Ancak şansı yaver gitmişti ve birkaç ay sonra kömürlüğün altında bulundu. Richardson'un çalışmaları da aslında bu kitabın kayboluşuna benziyordu çünkü çalışmalarını genellikle asistan olmadan yürüttü ve çoğu çalışması tek yazarlıydı.

UCD

Savaş bittikten sonra tekrar Eskdalemuir Gözlemevi'nde çalışmalarına devam etti. Richardson, hava tahminleriyle uğraşan ilk kişi değildi; ancak sayısal işlemlerle açıklamaya çalışan ilk kişiydi. Daha önceki hava tahminleri ile ilgili çalışmalardan yararlandığı gibi, Vilhelm Bjerknes ve çalışma arkadaşlarının yaptığı hava tahminlerinden de yararlandı. Bjerknes ve arkadaşlarının hava tahminleri karmaşık ve uğraştırıcı buluyordu ve karmaşık denklemleri basit aritmetik işlemlerine indirgeyebileceğine inanıyordu.

Bu bağlamda dokuz sene üzerinde çalıştığı hava tahminleriyle ilgili Sayısal İşlemlerle Hava Tahmini adlı kitabını 1922'de yayımladı. Kitabında bahsi geçen "hava tahmini", o dönemin şartlarına göre çok zor ve karışık olmakla birlikte, birçokları tarafından bir "fantezi" olarak görülüyordu ancak Richardson tarafından başarılmıştı!

Hava Tahmin Fabrikası Nasıl Çalışıyor?

Fantezi olarak düşünülen bu "hava tahmin fabrikası"; futbol sahası büyüklüğünde ve dünyaya benzeyen küresel formda, geniş bir merkezi odaya sahip, yaklaşık yirmi kat yüksekliğinde devasa bir bina olarak tasvir ediliyordu. Bu bina, henüz inşa edilmiş bir yapı değildi, bir modeldi ve kabaca, aşağıdaki gibi gözüküyordu:

EMS

Richardson, okurlarının, her biri mekanik bir hesap makinesiyle donatılmış 64.000 insan "bilgisayar"ı içeren bir "Tahmin Fabrikası"nı kafalarında canlandırmalarını istiyordu. Bu dönemde bilgisayarlar, henüz makina değillerdi ve bir insan mesleğiydi. Bilgisayarların işi, hesap yapmaktı.

Bu hava tahmin fabrikasının duvarlarında, kırmızı ve beyaz damalara bölünmüş, dünyanın yaklaşık yarısının görülebildiği bir harita vardı. Kırmızı hücrelerdeki sayılar, model seviyelerindeki basıncı temsil ederken beyaz hücrelerdekiler ise moment veya rüzgarları temsil ediyordu. Her bir "insan bilgisayar" (veya hesap makinesi), dünyanın kendi çeyreğindeki hava durumuna ilişkin diferansiyel denklemleri çözmekten sorumlu olacaktı.

Odanın ortasında bulunan kuledeki kişi bu operasyonu yönetiyor ve yanıp sönen ışıklar veya hava basıncıyla çalışan borular vasıtasıyla gönderilen mesajlarla iletişime geçiyordu. Bu mesajlar sessiz bir odada kodlanarak radyo yayın istasyonuna gönderiliyordu. Böylelikle koordineli bir çalışmayla gelecekteki hava tahmini yapılabiliyor olacaktı. Hava tahminini bu şekilde gerçekleştirmek, minimum yedi saat olmakla birlikte, aylarca sürebilirdi.

Ne yazık ki dönemin şartlarında bu tür bir yapıyı inşa edip, böylesi bir operasyonu sistemli bir şekilde yönetmek mümkün gözükmüyordu. Bu nedenle Richardson, umudunu şöyle anlatıyordu:

Belki de gelecekte bir gün, bu hesaplamaları havadaki gelişmelerden hızlı hale getirmenin maliyeti, bu bilginin elde edilmesiyle insanlığın sağlayacağı tasarruftan az olacak. O zamana kadar bu yöntem, bir hayalden öteye gidemiyor.

Ancak daha sonraki yıllarda 2. Dünya Savaşı için geliştirilen bilgisayarlar aracılığıyla 24 saatlik hava tahmini yapmak sadece 24 saat almaya başlamıştı bile! Yani Richardson'un "fantezi" olarak adlandırdığı hava tahmini, çoktan gerçekleşmeye başlamıştı. Böylelikle bu çalışma, günümüz hava tahminlerinin temellerini atmış oldu.

Richardson, 1922'deki kitabına ek olarak, sayısal hava tahminleri üzerine yaklaşık 30 makale yayınladı ve bu makalelerde, kalkülüs ve difüzyon teorisine, özellikle atmosferdeki girdap difüzyonuna katkıda bulundu.

Richardson, Eylül 1953'te evinde öldükten bir yıl sonra, BBC televizyon kanalında ilk hava durumu haberleri verilmeye başlandı.