Численное прогнозирование погоды - это способ составления прогнозов погоды. Для этого используются компьютерные модели атмосферы. Такие модели описывают текущие погодные условия и их изменение во времени с помощью уравнений. Используя текущие погодные условия, уравнения можно решить или приближенно определить, какой будет погода в ближайшем будущем. Соответствующие физические параметры, такие как давление, температура, направление и скорость ветра, считаются функциями времени. Они моделируются с помощью системы дифференциальных уравнений. Это динамическая система, которая решается численно. Большинство этих уравнений реализуется с помощью FORTRAN. Уравнения аппроксимируются. Поскольку количество вычислений огромно, ими обычно занимаются суперкомпьютеры, чтобы закончить их, пока не стало слишком поздно.
Численный прогноз погоды
Основная идея
Атмосфера моделируется как жидкость. Основная идея численного прогнозирования погоды заключается в том, чтобы взять образец состояния жидкости в определенный момент времени. Затем уравнения динамики жидкости и термодинамики могут быть использованы для оценки состояния жидкости в определенный момент времени в будущем.
Местное прогнозирование погоды
Результаты обычно слишком неточны, чтобы использовать их для прогнозирования погоды в любом месте. По этой причине метеорологи проверяют значения и сравнивают их с историческими данными. Другими словами, они используют эти данные для составления прогноза погоды.
Model Output Statistics - это статистическая модель, разработанная в 1960-х и 1970-х годах. Она использует регрессионный анализ для полностью автоматизированного прогнозирования. С ее помощью исторические данные анализируются автоматически. Одно из ее приложений называется Direct Model Output. MOS использует как исторические данные, так и статистическое моделирование. Прогнозы на срок более шести часов ненадежны.
Другая известная модель называется Global Forecast System (GFS), которая управляется метеорологической службой США NOAA. Она выдает прогноз четыре раза в день. Поскольку информация предоставляется бесплатно, GFS часто используется, особенно небольшими метеостанциями.
Ансамбли
Атмосфера является хаотической системой. Небольшое изменение входных значений не обязательно приведет к небольшому изменению выходных. Это связано с уравнениями гидродинамики, которые задействованы. Эти уравнения решаются или аппроксимируются один раз с параметрами, которые наблюдались. Это делается еще несколько раз, с параметрами, которые основаны на наблюдаемых значениях, но которые были немного изменены. Поскольку вычислительная мощность ограничена, "разрешение" такой модели является более грубым. Когда все расчеты закончены, их сравнивают друг с другом. Результаты расчетов, которые "похожи", указывают на то, что прогноз относительно благоприятный. В некоторых случаях это означает, что можно точно предсказать погоду на срок около десяти дней; в других случаях предсказание даже на несколько дней может быть затруднено.
Похожие страницы
- Метеорологический офис
- Модель прогнозирования тропических циклонов
Вопросы и ответы
В: Что такое численное прогнозирование погоды?
О: Численное прогнозирование погоды - это способ составления прогнозов погоды с использованием компьютерных моделей атмосферы.
В: Как эти модели описывают текущие погодные условия?
О: Эти модели описывают текущие погодные условия с помощью уравнений, которые учитывают такие параметры, как давление, температура, направление и скорость ветра.
В: Как решаются эти уравнения?
О: Эти уравнения решаются численно с помощью динамической системы дифференциальных уравнений.
В: С помощью какого языка программирования реализуются эти уравнения?
О: Большинство этих уравнений реализованы с помощью языка FORTRAN.
В: Почему для решения этих уравнений используются суперкомпьютеры?
О: Суперкомпьютеры используются потому, что количество вычислений огромно, и их нужно закончить быстро.
В: Какие физические параметры принимаются во внимание при моделировании погоды?
О: При моделировании погоды учитываются такие физические параметры, как давление, температура, направление и скорость ветра.
В: Может ли такое моделирование точно предсказать погоду?
О: Хотя моделирование не всегда является абсолютно точным, оно служит полезным инструментом для прогнозирования погодных условий в будущем.