مدونيانگران قول نمی‌دهند که آیا هوای آینده چه خواهد بود یا خیر، بلکه آن را پیش‌بینی می‌کنند و این فرآیند نه یک پیش‌بینی، بلکه یک کار علمی پیچیده است که بر اساس فیزیک، ریاضیات و قدرت محاسباتی بسیار زیاد انجام می‌شود. بیایید ببینیم که این فرآیند چگونه مرحله به مرحله انجام می‌شود.

مرحله 1: جمع‌آوری داده‌های وضعیت کنونی

تمام چیزها با پاسخ به سوال آغاز می‌شود: «در حال حاضر چه اتفاقی در حال وقوع است؟». مدونيانگران داده‌ها را از سراسر جهان جمع‌آوری می‌کنند و این کار را تقریباً در حالت واقعی انجام می‌دهند. منابع اطلاعاتی:

• ایستگاه‌های زمینی. دمای، فشار، رطوبت، باد و بارش‌های باران را در سطح زمین اندازه‌گیری می‌کنند.
• مدارگرد‌ها. حدود 80% از اطلاعات در مورد وضعیت کنونی اتمسفر را ارائه می‌دهند، به ویژه در بالای اقیانوس‌ها و مناطق دسترسی‌ناپذیر.
• رادارها. بارش‌ها و وقایع خطرناک در ارتفاعات نسبتاً کم را ردیابی می‌کنند.
• بالون‌های هواشناسی و هواپیماها. پارامترهای لایه‌های بالایی اتمسفر را اندازه‌گیری می‌کنند.

تمام این داده‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرند: داده‌های نادرست رد می‌شوند، اطلاعات مقایسه می‌شوند و جذب می‌شوند تا نقشه‌ای از وضعیت اولیه اتمسفر به حداکثر دقت ایجاد شود.

مرحله 2: محاسبات روی ابرکامپیوترها (پیش‌بینی عددی)

این قلب meteorology مدرن است. داده‌های بدست آمده را به مدل پیش‌بینی هواشناسی عددی بارگذاری می‌کنند — یک مجموعه نرم‌افزاری پیچیده که سیستم‌های معادلات را که فیزیک اتمسفر را توصیف می‌کند، حل می‌کند.

اتمسفر به میلیون‌ها سلول مجازی (شبکه) تقسیم می‌شود. ابرکامپیوتر محاسبه می‌کند که دما، فشار و باد در هر سلول چگونه طی چند ثانیه تغییر خواهند کرد و سپس این نتیجه را به عنوان نقطه شروع برای مرحله بعدی استفاده می‌کند و به همین ترتیب روز به روز. این دلیل وجود دارد که برای محاسبه پیش‌بینی نیاز به یکی از قوی‌ترین کامپیوترهای جهان است.

مرحله 3: ارزیابی عدم قطعیت (پیش‌بینی انsembles)

اتمسفر یک سیستم شتاب‌ناپذیر است. یک اشتباه کوچک در داده‌های اولیه ممکن است در طی چند روز به اشتباه بزرگ تبدیل شود. برای توجه به این عدم قطعیت، از پیش‌بینی انsembles استفاده می‌کنند.

به جای یک محاسبه، مدل را چندین بار (گاهی تا 99 بار) راه‌اندازی می‌کنند، هر بار شرایط اولیه را اندکی تغییر می‌دهند. اگر همه اجراها نتایج مشابهی نشان دهند (مثلاً باران)، اعتماد بالا خواهد بود. اگر اختلاف زیاد باشد (یک اجرا باران، اجرای دیگر آفتاب)، پیش‌بینی کم‌رنگ‌تر خواهد بود.

مرحله 4: کار مدونيانگر (پست‌بررسی و تجربه)

کامپیوتر نتایج خالص را ارائه می‌دهد. مدونيانگر نه یک کاربر دستگاه، بلکه یک متخصص است که:

1. مقایسه داده‌ها از مدل‌های مختلف جهانی (اروپایی، آمریکایی، ژاپنی و غیره) را انجام می‌دهد.
2. تدوین آن‌ها را با دانش سیستماتیک هر مدل (پست‌بررسی) انجام می‌دهد.
3. به کارگیری دانش محلی خاص: رقوس، بادهای باریشی، تأثیر شهر که مدل ناقص ممکن است آن‌ها را در نظر نگیرد.

مثلاً مدل ممکن است بارش محلی در منطقه خاصی را نبیند، و مدونيانگر، با آشنایی با رفتار ابرهای جبهه‌ای در این منطقه، پیش‌بینی خود را بهبود می‌بخشد.

چرا پیش‌بینی‌ها همیشه دقیق نیستند و چقدر قابل اعتماد هستند

رقیق‌کننده دقت ریزگرایی و کم‌بود داده‌ها است. امکان اندازه‌گیری کامل وضعیت اتمسفر غیرممکن است.

پیش‌بینی 5 روزه امروز به مانند پیش‌بینی 3 روزه در اوایل سال 2000 دقیق است. این نتیجه بهبود مدل‌ها و افزایش قدرت محاسباتی است.

نتیجه‌گیری

پیش‌بینی هواشناسی یک زنجیره است از 「داده‌ها → ابرکامپیوتر → انsembles → تجربه مدونيانگر». اگرچه دقت مطلق هرگز وجود نخواهد داشت، اما فناوری‌های مدرن اجازه می‌دهند که هوای چند روز آینده را با دقت بسیار بالا پیش‌بینی کنیم.

Permanent link to this publication: