A kezdeti lépések

A meteorológiában is sikerrel kecsegtető matematikai modellezés a korábban már említett idősebb Bjerknes ötlete volt (1904). Bjerknes elképzelése szerint az időjárás-előrejelzés elméletét a Newton-féle mozgásegyenlet, illetve az anyag- és az energia-megmaradási törvényének légköri alkalmazására kell alapozni, kiegészítve ezeket az ideális gázok állapotegyenletével. Ezen egyenletek rendszerét nevezzük a légkör hidro-termodinamikai egyenletrendszerének, amely egy parciális differenciálegyenlet-rendszer. A légköri folyamatokat leíró rendszer determinisztikus, azaz megfelelő kezdeti és határfeltételek (alsó és felső, illetve szükség szerint oldalsó) megadása esetén az egyenletrendszer megoldása révén meghatározhatjuk a rendszer jövőbeli állapotát (azaz ún. vegyes feladatot kell megoldanunk).

Az egyenletrendszer bonyolultsága miatt a megoldást nem lehet expliciten felírni, így a megoldáshoz mindenképpen numerikus módszerek alkalmazása szükséges. Az egyenletrendszer számításokra alkalmas, térben és időben diszkretizált formáját Richardson alkotta meg az 1910-es évek elején. Richardson megpróbált az egyenletrendszer megoldásával 24 órás előrejelzést készíteni Európa térségére, kísérlete azonban a heroikus erőfeszítések ellenére - több tízezer szorzást és összeadást kellett manuálisan elvégeznie - kudarcot vallott. Ennek egyik legfőbb oka az volt, hogy a számításokhoz használt kiindulási feltételek nem álltak összhangban a légkörben uralkodó egyensúlyi viszonyokkal. A kudarc másik okát a nem megfelelő számítási eljárások használata jelentette. Ezek az eljárások ekkor még nem ismert sajátosságai miatt még az elemi számítások tökéletes elvégzése ellenére is irreális eredményre vezetett volna.

Ezért a modellezésre irányuló kísérletek az 1940-es évek végére elcsendesedtek. Richardson a modellezés területén összegyűjtött tapasztalatait csak hosszú unszolást követően, 1922-ben adta ki könyv formájában. Meg volt győződve arról, hogy a kudarc oka csak mérési hiba lehet. Olyannyira, hogy kidolgozta egy "időjárás-előrejelző nagyüzem" tervét, ahol 64 ezer segéderő ügyködött volna egy sportstadion-szerűen kiképzett épület lelátóján (számításai szerint ugyanis ennyi ember közreműködése kellett volna a számításokhoz, hogy azok gyorsabbak legyenek az időjárás folyamatánál). A munkát koordináló főmeteorológus a stadion középpontjában helyezkedett volna el, utasításait küldöncök hordták volna a résztvevők között, s egyben összegyűjtötték volna a részszámításokat is. Tervezett egy kísérletezésre alkalmas üzemcsarnokot is, és az egész hatalmas létesítményt tavacskák, parkok, sportpályák övezték volna, hogy az előrejelzés fontos műveletét végzők időnként felüdülhessenek. Elképzelése terv maradt csupán, és álmára, az időjárás modellezésének sikerére is évtizedeket kellett még várni.