Что такое модели погоды?

Численный прогноз погоды

Модели погоды, официально известные как «Численное прогнозирование погоды», лежат в основе современных прогнозов погоды. Вся прогнозная информация, которую вы видите на сайте Weather.us, основана на моделях погоды. Что они собой представляют и как работают?

Погодные модели — это симуляции будущего состояния атмосферы во времени. Миллионы наблюдений используются в качестве начальных условий в триллионах расчетов, создавая трехмерную картину того, как атмосфера может выглядеть в будущем. Для выполнения этих расчетов с невероятно высокой скоростью используются массивные компьютеры, что позволяет симуляциям охватывать весь земной шар и растянуться до двух недель в будущем.

Глобальные и региональные модели

Существует два основных типа моделей погоды: глобальные модели и региональные модели. Глобальные модели производят прогнозы для всего земного шара, как правило, на неделю или две вперед. Поскольку эти модели охватывают более широкую область и более длительный временной интервал, они обычно выполняются с более низким разрешением, как в пространственном (меньшее количество точек прогноза на данную область), так и во временном (меньшее количество моментов времени получают прогноз).

С другой стороны, региональные модели имеют гораздо более высокое разрешение, но охватывают только некоторую часть (регион) земного шара и дают прогнозы только на пару дней вперед. Преимущество этих моделей заключается в том, что их более высокое разрешение позволяет им «видеть» особенности, которые упускают глобальные модели, в первую очередь включая грозы.

Почему существует так много моделей и чем они отличаются?

Во многих различных национальных метеорологических центрах есть суперкомпьютеры, на которых работают погодные модели. Каждый из них немного отличается, используя разные уравнения для решения различных физических процессов, которые формируют наши погодные условия. Многие из них также имеют немного другое разрешение и используют немного разные комбинации исходных источников данных.

Эти незначительные различия со временем увеличиваются, потому что атмосфера представляет собой хаотичную систему. Это также означает, что любые ошибки, которые модели допускают в краткосрочной перспективе, со временем становятся экспоненциально большими. Вот почему прогноз на неделю вперед гораздо менее точен, чем прогноз на завтра.

Центры моделирования погоды пытаются контролировать влияние хаоса, запуская ансамблевые системы, каждая из которых использует немного разные начальные условия. Затем каждый «участник» ансамбля создает прогноз, как если бы его набор начальных условий был правильным. Это обеспечивает некоторый способ количественной оценки того, насколько вероятен данный результат прогноза, помогая показать неопределенность прогноза.