Численный прогноз погоды
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.
Численное прогнозирование погоды с использованием GFS
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.
