Numerieke weersvoorspelling
Numerieke weersvoorspelling is de manier waarop weersvoorspellingen worden gedaan. Dit gebeurt met behulp van computermodellen van de atmosfeer. Dergelijke modellen beschrijven de huidige weersomstandigheden en hoe deze in de loop van de tijd veranderen met behulp van vergelijkingen. Aan de hand van de huidige weersomstandigheden kunnen de vergelijkingen worden opgelost of benaderd om aan te geven hoe het weer in de nabije toekomst zal zijn. De relevante fysische parameters, zoals druk, temperatuur, windrichting en windsnelheid, worden als functies van de tijd beschouwd. Deze worden gemodelleerd met een stelsel van partiële differentiaalvergelijkingen. Dit is een dynamisch stelsel dat numeriek wordt opgelost. De meeste van deze vergelijkingen worden geïmplementeerd met behulp van FORTRAN. De vergelijkingen worden benaderd. Aangezien het aantal berekeningen enorm is, worden deze meestal uitgevoerd door supercomputers, om ze te voltooien voordat het te laat is.
Numerieke weersvoorspelling, met gebruik van GFS
Basis idee
De atmosfeer wordt gemodelleerd als een vloeistof. Het basisidee van numerieke weersvoorspelling is de toestand van de vloeistof op een bepaald tijdstip te bemonsteren. De vergelijkingen van de vloeistofdynamica en de thermodynamica kunnen dan worden gebruikt om de toestand van de vloeistof op een bepaald tijdstip in de toekomst te schatten.
Lokale weersvoorspelling
De resultaten zijn gewoonlijk te onnauwkeurig om te kunnen worden gebruikt voor het voorspellen van het weer op een bepaalde plaats. Daarom controleren meteorologen de waarden, en vergelijken die met historische gegevens. Met andere woorden, zij gebruiken de gegevens om de weersvoorspelling te helpen opstellen.
Model Output Statistics is een statistisch model dat in de jaren zestig en zeventig werd ontwikkeld. Het maakt gebruik van regressieanalyse voor een volledig geautomatiseerde voorspelling. Historische gegevens worden er automatisch mee geanalyseerd. Een van de toepassingen ervan heet Direct Model Output. MOS maakt gebruik van zowel historische gegevens als statistische modellering. Voorspellingen langer dan ongeveer zes uur zijn onbetrouwbaar.
Een ander bekend model heet Global Forecast System (GFS), dat wordt beheerd door de Amerikaanse weerdienst NOAA. Het geeft vier keer per dag een voorspelling. Aangezien de informatie gratis is, wordt het GFS vaak gebruikt, vooral door kleinere weerstations.
Ensembles
De atmosfeer is een chaotisch systeem. Een kleine verandering van de invoerwaarden leidt niet noodzakelijk tot een kleine verandering van de uitvoer. Dit is te wijten aan de betrokken vergelijkingen van stromingsdynamica. Deze vergelijkingen worden eenmaal opgelost of benaderd met de parameters die werden waargenomen. Dit wordt nog een aantal malen gedaan, met parameters die gebaseerd zijn op de waargenomen waarden, maar die enigszins zijn gewijzigd. Omdat de rekencapaciteit beperkt is, is de "resolutie" van een dergelijk model grover. Als alle berekeningen klaar zijn, worden ze met elkaar vergeleken. Berekende resultaten die "vergelijkbaar" zijn, wijzen erop dat de prognose relatief goed is. In sommige gevallen betekent dit dat het mogelijk is het weer nauwkeurig te voorspellen voor een tijd van ongeveer tien dagen; in andere gevallen kan een voorspelling over zelfs maar een paar dagen moeilijk zijn.
Verwante pagina's
- Meteorologisch Instituut
- Voorspellingsmodel voor tropische cyclonen
Vragen en antwoorden
V: Wat is numerieke weersvoorspelling?
A: Numerieke weersvoorspelling is de manier waarop weersvoorspellingen gemaakt worden met behulp van computermodellen van de atmosfeer.
V: Hoe beschrijven deze modellen de huidige weersomstandigheden?
A: Deze modellen beschrijven de huidige weersomstandigheden met behulp van vergelijkingen die rekening houden met parameters zoals druk, temperatuur, windrichting en -snelheid.
V: Hoe worden deze vergelijkingen opgelost?
A: Deze vergelijkingen worden numeriek opgelost met behulp van een dynamisch systeem van partiële differentiaalvergelijkingen.
V: Met welke programmeertaal worden deze vergelijkingen geïmplementeerd?
A: De meeste van deze vergelijkingen worden geïmplementeerd met FORTRAN.
V: Waarom worden supercomputers gebruikt om deze vergelijkingen op te lossen?
A: Supercomputers worden gebruikt omdat het aantal berekeningen enorm is en ze snel uitgevoerd moeten worden.
V: Met welke fysische parameters wordt rekening gehouden bij het modelleren van het weer?
A: Bij het modelleren van het weer wordt rekening gehouden met fysische parameters zoals druk, temperatuur, windrichting en -snelheid.
V: Kan deze modellering het weer nauwkeurig voorspellen?
A: Hoewel de modellering niet altijd volledig accuraat is, is het een nuttig hulpmiddel om weerpatronen in de toekomst te voorspellen.
