„Без знания и на равно място ще се спънеш.“

Физически предпоставки за надеждно прогнозиране извън класическите граници на предвидимост. Въпреки ограниченията на границата за прогнозируемост на времето, идентифицирани от Е. Лоренц, редица учени са открили признаци, че прогнозирането може да даде надеждни резултати извън тези граници. В работата на Брайън Хоскинс, въз основа на изследването на определени процеси и анализа на опита от тяхното прогнозиране, се отбелязват някои видове променливост на физическата система на Земята, което показва възможността за разширяване на границата на предсказуемост на естествените процеси. На рис. 2 се представят природни явления, които показват възможността за разширяване на границите на прогнозируемостта на времето.

Според Хоскинс, потенциално предсказуеми явления се случват във всички времеви мащаби. Явленията на всеки времеви мащаб се развиват на фона на развитието на процеси с по-дълги времеви мащаби. За разработването на дългосрочни методи за прогнозиране той отдава особено значение на разработването на модели на циклични процеси в диапазона от седмици до десетки години. Тези процеси включват:

– Мадън-Джулианова осцилация (MJO) в тропическия пояс на двете полукълба с период от 20–100 дни;
– Северноатлантическото колебание (NAO) с характерни мащаби на сезоните и по-високи, причините за които не са напълно изяснени;
– феноменът Ел Ниньо/Южна осцилация (ENSO), който е най-силно изразен в тропическия Тихи океан.

Идентифицирани са и други процеси на десетилетния цикъл, като Атлантическата многодесетилетна осцилация (AMO) и Тихоокеанското десетилетно колебание (PDO).
От тези процеси осцилацията на Мадън-Джулиан (MJO) е най-малко известна. Това явление е открито сравнително наскоро, през 1994 г. Тя обхваща тропосферата и част от стратосферата и има формата на вълна, която се движи в екваториалните райони на Земята със скорост 4–8 m/s (рис. 3) в полосата от 30° ю.ш. до 30° с. ш.

Рис. 3. Схема на осцилацията на Мадън-Джулиан

Движението на вълната е най-ясно, което се вижда в промените във валежите. Смята се, че това явление засяга атмосферната циркулация дори в Арктика и Антарктика.

По-късно са идентифицирани три групи природни процеси, които определят предпоставките за излизане отвъд класическите граници на предвидимост на прогнозите за времето.
Първата група се проявява под формата на повтарящи се и/или квазиосцилиращи модели на вариабилност, често наричани естествени „модули“ на променливост. Примери за такива осцилаторни процеси са ENSO, MJO, квази-двугодишното колебание (QBO) и диполът в Индийския океан (IOD). Този тип предсказуемост ще се прояви като квази-осцилаторно явление с период от 2 седмици до 1 година.

Вторият източник на предсказуемост възниква от аномалия в първоначалното състояние на един от компонентите на земната система, чиято типична времева скала на еволюция съответства на диапазона на S2S променливост. Това може да са широко мащабни аномалии в топлинното съдържание на океана, ледената покривка, площта на снежната покривка и т.н. Като се имат предвид относително бавните им промени в сравнение с времето, се казва, че такива аномалии запазват „памет“ за първоначалното състояние и придават „инерция“ на последващата еволюция на системата. Процесите от тази група се наричат бавно променящи се процеси.

Третият тип предсказуемост произтича от аномални външни влияния, които са широко разпространени или достатъчно силни, за да засегнат глобално или регионално нивото в продължение на седмици или месеци (напр. циклична или аномална слънчева енергия, антропогенни фактори и събития като вулканични изригвания). По-специално, този вид предсказуемост се дължи на наличието на 11-годишни и други цикли на слънчева активност.

Тоест според някои учени съществуват редица природни процеси, които придават предвидимост на земната система и създават предпоставки за числена прогноза с предварителност (време за изпълнение) извън границите, получени от Е. Лоренц.

През последните години се появиха множество модели на единна земна система. На рис. 4 се представят качествените оценки на приноса на различните компоненти на земната система за предсказуемостта на времето и климата, дадени в речта на Жан-Франсоа Ламарк.

Рис. 4. Приносът на атмосферата, земята и океана за предсказуемостта на времето и климата

Рис. 4 показва, че атмосферата има основния принос за предвидимостта на времето до 7 дни, а за дългосрочни прогнози за повече от 1 месец океанът играе основна роля. Това се дължи на инерцията на океана. Инерцията се дължи на факта, че топлинният капацитет на водата е четири пъти по-голям от топлинния капацитет на въздуха, а плътността е 800 пъти по-голяма от плътността на въздуха. Следователно атмосферата се променя много бързо, а океанът – бавно. В по-ниските слоеве на атмосферата животът на кохерентните структури се изчислява за една седмица, а в океана – в месеци и десетилетия.

Косвено потвърждение за възможността за излизане отвъд традиционните граници на предвидимост е, че повечето от глобалните центрове на СМО за подготовка на прогнози вече редовно издават прогнози в обхвата на S2S.

Почти всички учени, въз основа на вече натрупания опит от численото моделиране, включват създаването на унифицирани модели на физическите компоненти на Земята и използването на ансамблови методи за прогнозиране сред най-важните области за подобряване на качеството и навременността на прогнозите за състоянието на земната система.