Числено прогнозиране на времето
Численото прогнозиране на времето е начинът, по който се правят прогнозите за времето. Това се прави с помощта на компютърни модели на атмосферата. Тези модели описват текущите метеорологични условия и как те се променят с течение на времето с помощта на уравнения. Като се използват текущите метеорологични условия, уравненията могат да бъдат решени или приближени, за да се каже какво ще бъде времето в близко бъдеще. Съответните физически параметри, като налягане, температура, посока и скорост на вятъра, се приемат за функции на времето. Те се моделират със система от частни диференциални уравнения. Това е динамична система, която се решава числено. По-голямата част от тези уравнения се изпълняват с помощта на FORTRAN. Уравненията се апроксимират. Тъй като броят на изчисленията е огромен, обикновено ги правят суперкомпютри, за да приключат, преди да е станало твърде късно.
Числено прогнозиране на времето с помощта на GFS
Основна идея
Атмосферата се моделира като флуид. Основната идея на численото прогнозиране на времето е да се направи извадка на състоянието на флуида в даден момент. След това уравненията на флуидната динамика и термодинамиката могат да се използват за оценка на състоянието на флуида в определен момент в бъдещето.
Местно прогнозиране на времето
Резултатите обикновено са твърде неточни, за да се използват за прогнозиране на времето на което и да е място. Поради тази причина метеоролозите проверяват стойностите и ги сравняват с исторически данни. С други думи, те използват данните, за да изготвят прогнозата за времето.
Моделът Output Statistics е статистически модел, който е разработен през 60-те и 70-те години на миналия век. Той използва регресионен анализ за напълно автоматизирана прогноза. С него историческите данни се анализират автоматично. Едно от приложенията му се нарича Direct Model Output (Пряк изход на модела). MOS използва както исторически данни, така и статистическо моделиране. Прогнозите за период, по-дълъг от около шест часа, са ненадеждни.
Друг добре познат модел се нарича Global Forecast System (GFS), който се управлява от метеорологичната служба на САЩ NOAA. Той дава прогнози четири пъти дневно. Тъй като информацията е безплатна, GFS често се използва, особено от по-малките метеорологични станции.
Ансамбли
Атмосферата е хаотична система. Малка промяна на входните стойности не води непременно до малка промяна на изходните. Това се дължи на уравненията на флуидната динамика, които са включени. Тези уравнения се решават или апроксимират веднъж с наблюдаваните параметри. Това се прави още няколко пъти с параметри, които се основават на наблюдаваните стойности, но които са леко променени. Тъй като изчислителната мощност е ограничена, "резолюцията" на такъв модел е по-груба. След като всички изчисления са завършени, те се сравняват помежду си. Изчислените резултати, които са "сходни", показват, че прогнозата е сравнително добра. В някои случаи това означава, че е възможно точно да се предвиди времето за период от около десет дни; в други случаи прогнозата дори за няколко дни може да се окаже трудна.
Свързани страници
- Метеорологична служба
- Модел за прогнозиране на тропически циклони
Въпроси и отговори
Въпрос: Какво представлява численото прогнозиране на времето?
О: Численото прогнозиране на времето е начинът, по който се правят прогнозите за времето, като се използват компютърни модели на атмосферата.
В: Как тези модели описват настоящите метеорологични условия?
О: Тези модели описват текущите метеорологични условия с помощта на уравнения, които отчитат параметри като налягане, температура, посока и скорост на вятъра.
В: Как се решават тези уравнения?
О: Тези уравнения се решават числено с помощта на динамична система от частни диференциални уравнения.
В: С какъв език за програмиране се изпълняват тези уравнения?
О.: Повечето от тези уравнения са реализирани с помощта на FORTRAN.
В: Защо за решаването на тези уравнения се използват суперкомпютри?
О: Използват се суперкомпютри, защото броят на изчисленията е огромен и те трябва да бъдат завършени бързо.
В: Какви физически параметри се вземат предвид при моделирането на времето?
О: При моделирането на времето се вземат предвид физически параметри като налягане, температура, посока и скорост на вятъра.
Въпрос: Може ли това моделиране да предскаже точно времето?
О: Въпреки че моделирането не винаги е напълно точно, то служи като полезен инструмент за прогнозиране на метеорологичните модели в бъдеще.
