Numerická predpoveď počasia
Numerická predpoveď počasia je spôsob, akým sa vytvárajú predpovede počasia. Vykonáva sa pomocou počítačových modelov atmosféry. Takéto modely opisujú aktuálne poveternostné podmienky a ich zmeny v čase pomocou rovníc. Na základe súčasných poveternostných podmienok sa dajú rovnice vyriešiť alebo aproximovať a určiť, aké bude počasie v blízkej budúcnosti. Príslušné fyzikálne parametre, ako je tlak, teplota, smer a rýchlosť vetra, sa považujú za funkcie času. Modelujú sa pomocou sústavy parciálnych diferenciálnych rovníc. Ide o dynamický systém, ktorý sa rieši numericky. Väčšina týchto rovníc sa implementuje pomocou jazyka FORTRAN. Rovnice sú aproximované. Keďže počet výpočtov je obrovský, zvyčajne ich robia superpočítače, aby sa dokončili skôr, ako bude neskoro.
Numerická predpoveď počasia pomocou GFS
Základná myšlienka
Atmosféra je modelovaná ako kvapalina. Základnou myšlienkou numerickej predpovede počasia je zobrať vzorku stavu kvapaliny v danom čase. Rovnice dynamiky tekutín a termodynamiky sa potom môžu použiť na odhad stavu tekutiny v určitom čase v budúcnosti.
Miestna predpoveď počasia
Výsledky sú zvyčajne príliš nepresné na to, aby sa dali použiť na predpovedanie počasia na akomkoľvek mieste. Z tohto dôvodu meteorológovia hodnoty kontrolujú a porovnávajú ich s historickými údajmi. Inými slovami, používajú tieto údaje na pomoc pri tvorbe predpovede počasia.
Model Output Statistics je štatistický model, ktorý bol vyvinutý v 60. a 70. rokoch 20. storočia. Využíva regresnú analýzu na plne automatizovanú predpoveď. Pomocou neho sa automaticky analyzujú historické údaje. Jedna z jeho aplikácií sa nazýva Direct Model Output (priamy modelový výstup). MOS využíva historické údaje aj štatistické modelovanie. Predpovede dlhšie ako približne šesť hodín sú nespoľahlivé.
Ďalším známym modelom je Global Forecast System (GFS), ktorý prevádzkuje americká meteorologická služba NOAA. Predpovede poskytuje štyrikrát denne. Keďže informácie sú bezplatné, GFS sa často používa, najmä na menších meteorologických staniciach.
Súbory
Atmosféra je chaotický systém. Malá zmena vstupných hodnôt nemusí nevyhnutne viesť k malej zmene výstupu. Je to spôsobené rovnicami dynamiky tekutín, ktoré sú do nej zapojené. Tieto príslušné rovnice sa riešia alebo aproximujú raz s parametrami, ktoré boli pozorované. Potom sa to robí ešte niekoľkokrát s parametrami, ktoré vychádzajú z pozorovaných hodnôt, ale ktoré boli mierne zmenené. Keďže výpočtový výkon je obmedzený, "rozlíšenie" takéhoto modelu je hrubšie. Po dokončení všetkých výpočtov sa tieto navzájom porovnajú. Vypočítané výsledky, ktoré sú "podobné", naznačujú, že prognóza je relatívne dobrá. V niektorých prípadoch to znamená, že je možné presne predpovedať počasie na obdobie približne desiatich dní; v iných prípadoch môže byť predpoveď aj na niekoľko dní náročná.
Súvisiace stránky
- Meteorologický úrad
- Model predpovede tropických cyklón
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to numerická predpoveď počasia?
Odpoveď: Numerická predpoveď počasia je spôsob, akým sa robia predpovede počasia pomocou počítačových modelov atmosféry.
Otázka: Ako tieto modely opisujú aktuálne podmienky počasia?
Odpoveď: Tieto modely opisujú aktuálne poveternostné podmienky pomocou rovníc, ktoré zohľadňujú parametre ako tlak, teplota, smer a rýchlosť vetra.
Otázka: Ako sa tieto rovnice riešia?
Odpoveď: Tieto rovnice sa riešia numericky pomocou dynamického systému parciálnych diferenciálnych rovníc.
Otázka: V akom programovacom jazyku sa tieto rovnice implementujú?
Odpoveď: Väčšina týchto rovníc sa implementuje pomocou jazyka FORTRAN.
Otázka: Prečo sa na riešenie týchto rovníc používajú superpočítače?
Odpoveď: Superpočítače sa používajú preto, lebo počet výpočtov je obrovský a je potrebné ich rýchlo dokončiť.
Otázka: Aké fyzikálne parametre sa zohľadňujú pri modelovaní počasia?
Odpoveď: Pri modelovaní počasia sa zohľadňujú fyzikálne parametre, ako je tlak, teplota, smer a rýchlosť vetra.
Otázka: Môže toto modelovanie presne predpovedať počasie?
Odpoveď: Hoci modelovanie nie je vždy úplne presné, slúži ako užitočný nástroj na predpovedanie vývoja počasia v budúcnosti.
