Ocena brak

Prognozowanie pogody

Autor /Zygfryd Dodano /29.09.2011

Prognozowanie pogody polega na okresleniu jaki bedzie stan atmosfery w przyszlosci, tj. powiedzmy za 12 godzin, 1 dzien, 2 dni, 3 dni, itd. Nalezy jednak zaznaczyc, ze prognozowanie na dluzsze okresy nie jest latwe i oczywiscie mniej wiarygodne. W jakim stopniu sprawdzi sie prognoza czesto zalezy od aktualnej sytuacji meteorologicznej. Czasem mozna poprawnie przewidziec pogode nawet na kilka dni naprzód (np. dlugo utrzymujacy sie stacjonarny wyz) innym zas razem podanie prognozy na krótki okres (do 2 dni) nie jest sprawa latwa (np. dynamicznie rozwijajacy sie niz). W tej chwili prognozy pogody sa duzo lepszej jakosci niz jeszcze kilkadziesiat lat temu, chociaz nadal trudno jest prognozowac takie zjawiska meteorologiczne jak opady czy burze. Prognozy opadu (zwlaszcza konwekcyjnego, który jest zjawiskiem lokalnym) dosyc czesto sie nie sprawdzaja. Nawet jesli dobrze zostanie okreslone miejsce i czas wystapienia to moze sie okazac, ze wielkosc opadu zostanie zanizona lub zawyzona. Lepiej prognozowane sa natomiast opady zwiazane z frontami atmosferycznymi.

Kiedys opracowywanie prognoz pogody bylo duzo trudniejsze. Wiele czynnosci trzeba bylo wykonywac recznie, poczynajac od naniesienia danych obserwacyjnych na mape synoptyczna, aby mozna bylo zanalizowac aktualna sytuacje, az po podanie ostatecznej prognozy, która synoptyk opracowywal w oparciu o znajomosc procesów rzadzacych ruchem atmosfery, wlasna intuicje i doswiadczenie. Znany w srodowisku meteorologicznym jest fakt, ze na podstawie tych samych map synoptycznych kazdy synoptyk moze podac nieco odmienna prognoze, a to za sprawa dwóch ostatnich czynników (intuicji i doswiadczenia), które powoduja, ze taka prognoza jest bardzo subiektywna.

Obecnie dzieki hydrodynamicznym modelom atmosfery oraz dostepnosci komputerów duzej mocy, stalo sie mozliwe tworzenie NUMERYCZNYCH PROGNOZ POGODY, tj. prognoz wyliczanych przy uzyciu superkomputerów na podstawie równan opisujacych zachowanie sie atmosfery. Takie prognozy sa prognozami obiektywnymi, tzn. niezaleznie od tego ile razy zostalyby przeprowadzone obliczenia dla tego samego poczatkowego stanu atmosfery, uzyskany wynik bylby taki sam.

Atmosfera ziemska jest skomplikowanym ukladem dynamicznym. Równania, które opisuja jej zachowanie sa tak zlozone (nieliniowe czastkowe równania rózniczkowe), ze dokladne (analityczne) ich rozwiazanie nie jest mozliwe. Mozna jednak uzyskac rozwiazania przyblizone dzieki zastosowaniu do tych równan metod numerycznych.

W modelach numerycznych pola meteorologiczne sa opisywane przez skonczona liczbe punktów. Obliczenia wykonywane sa w punktach nazywanych wezlami siatki. Odleglosc w poziomie pomiedzy sasiednimi wezlami definiuje pozioma rozdzielczosc modelu. Im jest ona mniejsza tym rozdzielczosc jest lepsza i wiecej szczególów moze byc uwzglednionych w modelu. Aby mozna bylo prawidlowo przewidziec pogode nalezy przeprowadzic obliczenia nie tylko dla powierzchni Ziemi, ale równiez dla wyzszych poziomów atmosfery. Na to co sie dzieje przy powierzchni Ziemi maja zwlaszcza duzy wplyw procesy zachodzace w najnizszej czesci atmosfery nazywanej warstwa graniczna ( w zaleznosci od warunków meteorologicznych warstwa ta moze miec zasieg od kilkuset metrów do kilku kilometrów, chociaz srednio przyjmuje sie za jej wysokosc 1 km). Ilosc poziomów i ich rozklad w pionie definiuja pionowa rozdzielczosc modelu.

Procesy zachodzace w atmosferze charakteryzuja sie szerokim zakresem skal przestrzennych. O ile ruchy wielkoskalowe moga byc dosyc dobrze opisane przez model to procesy charakteryzujace sie mala skala moga byc albo opisane niedokladnie, albo znalezc sie poza zdolnoscia rozdzielcza modelu. Procesy zachodzace w malej skali czesto maja jednak duze znaczenie i nie mozna ich pominac. Dlatego stosuje sie parametryzacje, które maja na celu uwzglednienie ich wplywu na zjawiska o wiekszej skali. Przykladem zjawiska wymagajacego parametryzacji jest konwekcja, która jest waznym procesem w pionowej wymianie ciepla i wilgotnosci w atmosferze. Jej skala (1-10 km) jest znacznie mniejsza niz rozdzielczosc obecnie uzywanych modeli.

Stosowane modele numeryczne mozna podzielic na: modele globalne (pokrywajace cala kule ziemska), modele regionalne i modele mezoskalowe. Wszystkie modele charakteryzuja sie okreslona rozdzielczoscia. Najlepiej gdy ta rozdzielczosc jest jak najwieksza. Zwiekszenie rozdzielczosci oznacza zmniejszenie kroku siatki, a to prowadzi do wzrostu liczby punktów, w których nalezy przeprowadzic obliczenia. Dysponujemy jednak komputerami o skonczonej pojemnosci.

Idealnym rozwiazaniem bylby model globalny pracujacy z duza rozdzielczoscia. Jednak w takim modelu byloby bardzo duzo punktów, w których nalezaloby liczyc prognoze. Obecnie nie mozemy sobie na to pozwolic ze wzgledu na ograniczenia tak czasowe jak i wynikajace ze skonczonej pojemnosci komputerów.

Czesto stosowanym sposobem rozwiazania tego problemu jest koncepcja zagniezdzania modeli. Tzn. model globalny liczony jest z niezbyt duza rozdzielczoscia (duzym krokiem siatki), nastepnie model obejmujacy mniejszy obszar liczony jest z wieksza rozdzielczoscia, z kolei inny model jest liczony dla jeszcze mniejszego obszaru i z jeszcze wieksza rozdzielczoscia od poprzedniego. Kazdy z modeli o dokladniejszej skali otrzymuje dla swoich wartosci brzegowych atmosferyczne zmienne stanu z modelu o wiekszej skali.

Podobne prace

Do góry