A história da previsão numérica de tempo iniciou-se em 1904 com Vilhelm Bjerknes, que mencionou que o estado futuro da atmosfera poderia ser obtido pela integração das equações diferenciais que governam seu comportamento
Imagens de satélite são importantes na previsão do tempo (Fonte: Divulgação)
As condições iniciais utilizadas, isto é, os dados que serviriam como entrada para as equações diferenciais, seriam os dados que descrevem um estado observado da atmosfera (observações realizadas em estações meteorológicas). Porém, foi o cientista britânico Lewis Fry Richardson (1881‑1953) que realizou a primeira integração numérica de fato dessas equações.
Ele calculou manualmente as equações em pontos definidos numa grade com resolução horizontal de cerca de 200 km, centrada sobre a Alemanha, e considerando quatro níveis verticais (Charney, 1951).
Com base nos dados meteorológicos das 7 UTC do dia 20 de maio de 1910, Richardson calculou a derivada temporal da pressão na Alemanha Central. A variação prevista na pressão no período de seis horas foi de 146 hPa, valor muito maior do que aquele realmente observado.
Entretanto, nem todo o trabalho de Richardson foi perdido, pois alguns dos obstáculos a serem percorridos para a realização da previsão numérica de tempo foram revelados. Para fazer a previsão de uma variável atmosférica para apenas um dia, era – e ainda é – necessário um enorme número de cálculos, os quais precisavam ser feitos com rapidez.
Além disso, os dados utilizados para representar o estado inicial da atmosfera não eram suficientes. Verificou-se também que, se não fossem bem aplicadas, as técnicas matemáticas utilizadas poderiam resultar em pequenos erros que iriam se propagar e amplificar durante os cálculos.
Em 1950, nos Estados Unidos, os cientistas Jule Charney (1917-1981), Ragnar Fjørtoft (1913-1998) e John von Neumann (1903-1957) realizaram a primeira bem-sucedida previsão de tempo para um dia com o auxílio de um computador. Eles utilizaram um dos primeiros computadores eletrônicos – o Electronic Numerical Integrator and Computer (Eniac).
Jule Charney, um dos pioneiros da meteorologia moderna (Fonte: Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, EAPS)
A partir de 1955, também nos Estados Unidos, teve início a execução das previsões por computadores e de maneira contínua. Desde então, melhorias nas previsões vêm ocorrendo graças à evolução dos computadores, que permite o uso de modelos cada vez mais complexos e, consequentemente, favorece uma melhor representação da atmosfera.
O surgimento da Organização Meteorológica Mundial (OMM), em 1963, também é um acontecimento importante, pois desde sua fundação vem possibilitando um maior conhecimento das condições iniciais da atmosfera devido à melhoria da quantidade e da qualidade dos dados observados em todo o globo.
Há aproximadamente 50 anos, os modelos numéricos globais de tempo começaram a ser utilizados também em previsões climáticas, sendo possível prever a evolução da atmosfera em longo prazo.
Como o tempo atmosférico e o clima possuem escalas temporais distintas, alguns ajustes nos modelos se tornaram necessários para a representação dos processos físicos que regem cada escala de tempo. A previsão de tempo e clima é um ramo altamente especializado da Meteorologia e em constante evolução.
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Ao longo de seus 13 capítulos, Meteorologia: noções básicas aborda temas como radiação solar, temperatura, umidade do ar, estabilidade e pressão atmosférica, ventos, observação da atmosfera, padrão global dos ventos, modelos conceituais, poluição atmosférica e classificação climática, tudo numa linguagem direta e clara, amplamente ilustrado e com exemplos específicos de tempo e clima no Brasil.
