Numerická předpověď počasí
Numerická předpověď počasí je způsob, jakým se vytvářejí předpovědi počasí. Provádí se pomocí počítačových modelů atmosféry. Tyto modely popisují aktuální povětrnostní podmínky a jejich změny v čase pomocí rovnic. Na základě současných povětrnostních podmínek lze rovnice vyřešit nebo aproximovat a určit, jaké bude počasí v blízké budoucnosti. Příslušné fyzikální parametry, jako je tlak, teplota, směr a rychlost větru, jsou považovány za funkce času. Ty se modelují pomocí soustavy parciálních diferenciálních rovnic. Jedná se o dynamický systém, který se řeší numericky. Většina těchto rovnic je implementována pomocí jazyka FORTRAN. Rovnice jsou aproximovány. Protože počet výpočtů je obrovský, obvykle je provádějí superpočítače, aby byly hotovy dříve, než bude pozdě.
Numerická předpověď počasí pomocí systému GFS
Základní myšlenka
Atmosféra je modelována jako tekutina. Základní myšlenkou numerické předpovědi počasí je vzorkování stavu kapaliny v daném čase. Rovnice dynamiky tekutin a termodynamiky pak lze použít k odhadu stavu tekutiny v určitém čase v budoucnosti.
Místní předpověď počasí
Výsledky jsou obvykle příliš nepřesné na to, aby se daly použít pro předpověď počasí na jakémkoli místě. Z tohoto důvodu meteorologové hodnoty kontrolují a porovnávají je s historickými údaji. Jinými slovy, využívají tyto údaje k sestavení předpovědi počasí.
Model Output Statistics je statistický model, který byl vyvinut v 60. a 70. letech 20. století. Využívá regresní analýzu pro plně automatizovanou předpověď. Pomocí něj se automaticky analyzují historická data. Jedna z jeho aplikací se nazývá Direct Model Output. MOS využívá jak historická data, tak statistické modelování. Předpovědi delší než přibližně šest hodin jsou nespolehlivé.
Dalším známým modelem je Global Forecast System (GFS), který provozuje americká meteorologická služba NOAA. Předpověď poskytuje čtyřikrát denně. Vzhledem k tomu, že informace jsou zdarma, je GFS často využíván, zejména menšími meteorologickými stanicemi.
Soubory
Atmosféra je chaotický systém. Malá změna vstupních hodnot nemusí nutně vést k malé změně výstupu. To je dáno rovnicemi dynamiky tekutin, které se na tom podílejí. Tyto zúčastněné rovnice se řeší nebo aproximují jednou s parametry, které byly pozorovány. To se provádí ještě několikrát s parametry, které vycházejí z pozorovaných hodnot, ale které byly mírně změněny. Protože výpočetní výkon je omezený, je "rozlišení" takového modelu hrubší. Jakmile jsou všechny výpočty dokončeny, porovnají se navzájem. Vypočtené výsledky, které jsou "podobné", naznačují, že prognóza je relativně dobrá. V některých případech to znamená, že je možné přesně předpovědět počasí na dobu přibližně deseti dnů, v jiných případech může být obtížné předpovědět počasí i na několik dní.
Související stránky
- Meteorologický úřad
- Model předpovědi tropických cyklón
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to numerická předpověď počasí?
A: Numerická předpověď počasí je způsob, jakým se vytvářejí předpovědi počasí pomocí počítačových modelů atmosféry.
Otázka: Jak tyto modely popisují aktuální stav počasí?
Odpověď: Tyto modely popisují aktuální povětrnostní podmínky pomocí rovnic, které berou v úvahu parametry, jako je tlak, teplota, směr a rychlost větru.
Otázka: Jak se tyto rovnice řeší?
Odpověď: Tyto rovnice se řeší numericky pomocí dynamického systému parciálních diferenciálních rovnic.
Otázka: V jakém programovacím jazyce jsou tyto rovnice implementovány?
Odpověď: Většina těchto rovnic je implementována v jazyce FORTRAN.
Otázka: Proč se k řešení těchto rovnic používají superpočítače?
Odpověď: Superpočítače se používají proto, že počet výpočtů je obrovský a je třeba je dokončit rychle.
Otázka: Jaké fyzikální parametry se berou v úvahu při modelování počasí?
Odpověď: Při modelování počasí se berou v úvahu fyzikální parametry, jako je tlak, teplota, směr a rychlost větru.
Otázka: Může toto modelování přesně předpovídat počasí?
Odpověď: I když modelování není vždy zcela přesné, slouží jako užitečný nástroj pro předpovídání vývoje počasí v budoucnosti.
