Aire hotzak eta beroak talka egiten dute. Elkargune hori gertatzen denean, hotzaren gainetik egon beharko lukeen aire beroa beheko plano batean harrapatuta geratzen da, eta bi korronteek kontrako norabidea hartzen dute. Hortik aurrera, aire hotzaren korrontea jaitsi egiten da, eta bestea, beroagoa eta hezeagoa dena, igo egiten da: horrela, hodi birakariaren formako korronte bat sortzen da. Prozesuak aurrera egin ahala, korronte horren abiadura handitu egiten da, eta, pixkanaka, tutuak posizio bertikala hartzen du.
Prozesu konplexu horren ondorioz tornadoa sortzen da, lainoetatik lurreraino hedatzen den haize zurrunbiloa. Desagertu aurretik kilometro batzuk egiten ditu, bere bidean aurkitzen dituen oztopoak irentsiz: gutxienez, orduko 65 kilometroko abiadura hartzen dute horietako askok, eta orduko 450 kilometroko abiadurara ere iristen dira batzuk. Denbora askoan, tornadoen sorreraren inguruan erantzun gabeko galdera ugari izan dituzte zientzialariek eta meteorologoek. Zalantza horietako batzuk argitzeko asmoz, Matematika Aplikatuen Euskal Zentroak (BCAM) fenomeno atmosferikoen eta ozeanikoen dinamika deszifratzeko eredu matematikoak garatu ditu.
Korronte ozeanikoen eta atmosferako aire masen mugimenduak «konplexutasun handiko» lege fisikoek eragiten dituzte, Luis Vega EHUko eta BCAMeko ikerlariaren arabera. Tximeleta efektua azpimarratu du Vegak: «Lurreko leku bateko perturbazio txikiek ondorio handiak izan ditzakete Lurreko puntu oso urrun batean. Hori ez da zientzia fikzioa, matematika baizik». Terminoa Edward Lorenz matematikariak zabaldu zuen meteorologiaren arloan: Brasilen dagoen tximeleta baten hegadak AEBetan tornado bat eragin zezakeela iradoki zuen.
«Mugako kasura noa, kasu ideal matematiko batera, eta, ongi ulertzen badut, gero, fisika eraiki dezaket. Eta hori da kostatu dena. Kasu ideal honetara joan beharra zegoen gertatzen ari zena benetan zer zen ulertu ahal izateko»
LUIS VEGA EHUko eta BCAMeko ikerlaria
Hori ere kontuan hartu behar da klima globala nahiz tornado baten osaketa iragarri ahal izateko. Hala ere, egungo eredu matematikoek errealitatea sinplifikatu behar izaten dute sarritan, erabilgarriak izan daitezen. BCAM zentroari atxikitako Francesco Fanelli Ikerbasqueko ikertzailea buru duen proiektuak muga horiek gainditzea du xede, esparru teoriko «zorrotzagoa» eta «zehatzagoa» garatuz.
Ikerketak fluido geofisikoak ditu ardatz. Fluido geofisikoek, meteorologiaren ikuspegitik, airearen eta atmosferaren fluidoei egiten diete erreferentzia: bero uhinak eta hotz uhinak nola hedatzen diren, eta atmosferako geruzek nola eragiten duten, alegia. «Guretzat ohikoak diren adibideak atmosfera eta ozeanoak dira. Bi efektu daude, funtsean. Lehenengoa, giroaren grabitatearen erakarpenaren efektua da; Lurraren edo Eguzkiaren grabitatea, adibidez. Bigarrenik, Coriolisen efektua dago», azaldu du Fanellik. Coriolis efektua Lurraren errotazioak eragindako azelerazio bat da, mugitzen ari diren objektuen ibilbidea (haizea, ura, hegazkinak...) eskuinerantz desbideratzen duena Ipar hemisferioan eta ezkerrerantz Hego hemisferioan.
Lurrak bere ardatzaren inguruan 24 orduko bira bat ematen duenez, lurrazalak oso azkar mugitu behar du bira hori osatzeko. Baina lurzorua abiadura desberdinean mugitzen da latitudearen arabera: poloen azalera geldirik dago, eta ekuatoretik gertuko lurra azkarrago mugitzen da. Lurraren zati ezberdinak abiadura desberdinetan mugitzen direnez, haizearen ibilbideak kurbatu egiten dira. Urakanek, adibidez, kontrako noranzkoetan biratzen dute, Coriolis efektuaren ondorioz: Ipar hemisferioan erlojuaren orratzen kontrako noranzkoan biratzen dute; Hego hemisferioan, berriz, erlojuaren orratzen noranzkoan biratzen dute.
Modeloa berrituz
Badira atmosferan eta ozeanoan sortzen den dinamika horiek deskribatzeko ereduak. Sateliteek, radarrek eta estazio meteorologikoek atmosferari buruz lortutako datuak prozesatzen dituzten eredu informatiko konplexuen bidez iragartzen da eguraldia. Meteorologoek hainbat aldagai aztertzen dituzte, hala nola presioa, tenperatura, hezetasuna eta haizea, egoera atmosferikoaren etorkizuneko simulazioak kalkulatzeko.
Baina, Fanelliren arabera, eredu klasikoak ez du fluidoaren konplexutasuna kontuan hartzen: «Gaur egun meteorologian erabiltzen ditugun ereduak beharrezko sinplifikazioa dira, baina askotan funtsezko xehetasun batzuk baztertzen dituzte. Mendiak edo itsas hondoa zehaztasunik gabe marraztuak dituzten mapak bezalakoak dira». Ondorioz, fidagarritasuna «galtzen» dute ikerlariaren ustez, eta «zaila» dute egiazko prozesu fisikoaren deskribapen osoa egitea: «Gure helburua da gai horiek ikuspegi teoriko batetik ulertzea, matematikako tresna zorrotzen laguntzarekin falta den konplexutasuna islatzeko moduko ereduak eraiki ahal izateko».
«Gaur egun meteorologian erabiltzen ditugun ereduak beharrezko sinplifikazioak dira, baina askotan funtsezko xehetasun batzuk baztertzen dituzte»
FRANCESCO FANELLI Ikerbasqueko ikerlari burua
Horretarako, ikerketa teorikoa hiru ildo nagusitan banatuta dago. Hasteko, efektu termikoak, dentsitate aldaketak eta uniformeak ez diren gainazalekiko interakzioa sartu nahi dituzte ereduetan, aipatutako konplexutasuna kontuan hartu asmoz. Bigarrenik, egitura bereziak aztertu nahi dituzte, hala nola tornadoen eta ozeanoko zurrunbilo handien bilakaera. Tornadoak «singulartasunak» direla adierazi du Vegak, eta, horregatik, puzzlearen pieza «oso garrantzitsua» direla: «Tornadoak nola sortzen diren, horiek nola eboluzionatzen duten eta nola desagertzen diren ulertzen badugu, askoz hobeto ulertuko ditugu hondamendi fenomenoak».
Tornadoen sorrera ulertzeko asmoz, prozesuaren hasieran sortzen diren ke eraztunak erdigunean jarri dituzte: ke eraztunak tornado txikien parekoak dira; hau da, kontrolatu eta azter daitekeen tornado bat da ke eraztun bat. «Azkenean, eraztuna modu jakin batean hedatzen den objektu geometrikoa da. Beraz, garrantzitsua da mugimendu hori gobernatzen duten legeak zeintzuk diren ulertzea. Eta hori da duela gutxi aurreratu duguna; horrek amaierako puzzlea ulertzen lagun dezakeela uste dugu», argitu du Vegak. Hirugarren ildoari dagokionez, errealitate osoa baino sinpleagoak diren eredu fidagarriak lortu nahi dituzte, zenbakizko simulazioak hobetzen laguntzeko.
Etorkizunari begira
Fenomeno meteorologikoak ulertzeko, kasurik bereziena den piezara jo behar da: hortik aurrera, puzzlea osatzeko falta den gainerakoa eraiki daiteke. «Mugako kasura noa, kasu ideal matematiko batera, eta, ongi ulertzen badut, gero, fisika eraiki dezaket. Eta hori da kostatu dena. Kasu ideal honetara joan beharra zegoen gertatzen ari zena benetan zer zen ulertu ahal izateko. Oraingoz ez dakigu kasua ulertzen, baina hurbiltzen ari gara», gaineratu du Vegak.
Ikerketa teorikoa da oraingoz, eta «asko» dago egiteko, Fanelliren hitzetan: «Esango nuke oinarrizko zientziarekiko eragina bi kategoriatan neurtu behar dela beti. Aplikazio praktikoez ari bagara, noski, gustatuko litzaidake gure emaitzak aplikatuagoak diren komunitateei eman ahal izatea eta gero zenbakiz simulatu ahal izatea. Bestalde, beste ikerketa batzuetako tresna teorikoak garatzeko orduan lagungarri izan daiteke».
Fluidoen dinamikari buruzko ulermen sakonagoa lortzeko asmoz, ikertzen jarraituko dute, baita tornadoen barruan murgiltzen ere. Eguraldiaren iragarpena eta klima aldaketaren azterketa iraultzeko moduko simulazio tresnen belaunaldi berri baterako oinarriak finkatuko dituztela azaldu du Fanellik: «Oinarrizko zientziak ustekabeko ekarpen praktikoak eragin izan ditu, eta historia horrelako adibidez beteta dago».
