Как работает прогноз погоды?
Сбор данных из разных источников
Ответ на этот вечный вопрос о том, как работает прогнозирование погоды, уходит корнями в данные наблюдений, математическое моделирование и вычисления. Различные источники, такие как метеостанции, спутники, морские буи, коммерческие авиалайнеры и суда, собирают данные со всего мира. Да, даже ваши коммерческие полеты на самолете являются источником данных! В общей сложности каждый день проводятся миллиарды наблюдений.
Прогнозирование погоды https://pogoda.me с использованием такого большого количества точек данных особенно важно для прогнозирования погоды в Северной Америке, которая часто сталкивается с суровыми погодными условиями. Особенно в США, с их обширной территорией и разнообразием климатических условий, они более подвержены граду, внезапным наводнениям и торнадо, чем многие другие районы. На карту поставлены жизни пятидесяти миллионов человек, проживающих только в прибрежных округах, которые очень подвержены ураганам. Раннее предсказание надвигающихся торнадо и других катастрофических погодных явлений определяет разницу между процветанием и разорением — между жизнью и смертью!
Обработка этих данных с помощью суперкомпьютеров
Обычные компьютеры или ноутбуки, которые мы используем для повседневной работы, на самом деле не подходят для работы с огромным количеством данных о погоде, полученных с помощью различных инструментов. Большинство метеорологических агентств в наши дни используют суперкомпьютеры с удивительным вычислительным мастерством. Например, суперкомпьютеры Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) могут выполнить 2,8 квадриллиона вычислений (да, вы правильно прочитали. 1 квадриллион — это 10 15) каждую секунду! Эти суперкомпьютеры теперь стали критически важными для составления глобальных прогнозов.
Суперкомпьютеры запрограммированы на использование математических моделей, основанных на прошлых погодных условиях и географии конкретного региона. Математические модели представлены в форме уравнений, которые описывают ключевые процессы, регулирующие погоду, такие как вращение Земли, скорость и направление ветра, осадки, испарение и т.д. Когда эти данные поступают с различных измерительных приборов и датчиков на суперкомпьютеры, они выполняют набор сложных уравнений, в зависимости от того, как он моделируется метеорологом, и генерируют прогноз.
Модели, используемые для прогнозирования погоды, не являются универсальными решениями; некоторые хороши для прогнозирования ураганов, в то время как другие хороши для общего прогнозирования температуры и влажности. Вот почему последнее слово на самом деле не за компьютерами. Полученные результаты преобразуются в удобные для пользователя графики и диаграммы, которые затем могут быть интерпретированы метеорологами в метеорологическом агентстве для составления более полного и обоснованного прогноза.
Рабочее место метеорологов, работающих в Национальной метеорологической службе (NWS) (Фото предоставлено Flickr)
Ниже приведено изображение того, как выглядит обычная диаграмма прогноза и как метеорологи их интерпретируют. Желтая пунктирная линия будет представлять области умеренной или высокой турбулентности, в то время как зубчатые линии представляют кучево-дождевые облака, которые в основном являются грозовыми облаками. В этих районах вероятность штормов и осадков выше. Зеленые линии указывают струйные течения, которые находятся вблизи центра максимальных ветров.