Labāka apraide tagad var atklāt, kādi laikapstākļi gaidāmi 500 metru rādiusā

Gaisa mobilitātes pavēlniecība

Laikapstākļu prognozēšana ir iespaidīgi precīza, ņemot vērā to, cik mainīgs un haotisks var būt Zemes klimats. Nav nekas neparasts, ka tiek iegūtas 10 dienu prognozes ar saprātīgu precizitātes līmeni.

Taču vēl ir daudz darāmā. Viens no meteorologu izaicinājumiem ir uzlabot savu pašreizējo aprēķinu, spēju prognozēt laikapstākļus tuvāko sešu stundu laikā ar kvadrātkilometru vai mazāku telpisko izšķirtspēju.

Vietās, kur laikapstākļi var strauji mainīties, tas ir grūti. Un uz spēles ir likts daudz. Lauksaimniecības darbība arvien vairāk ir atkarīga no tagadnes, un no tā ir atkarīga arī daudzu sporta pasākumu drošība. Tad pastāv risks, ka pēkšņas lietusgāzes var izraisīt pēkšņus plūdus, kas ir pieaugoša problēma daudzās jomās klimata pārmaiņu un urbanizācijas dēļ. Tas ietekmē infrastruktūru, piemēram, notekūdeņu apsaimniekošanu, un drošību, jo šāda veida plūdi var izraisīt nāvi.

Tāpēc meteorologi ļoti vēlētos, ja viņiem būtu labāks veids, kā izveidot savus tagadnes apraides.

Ievadiet Blandīnu Bjanki no EPFL Lozannā, Šveicē, un dažus kolēģus, kuri ir izstrādājuši metodi meteoroloģisko datu apvienošanai no vairākiem avotiem, lai izveidotu tagadnes ar uzlabotu precizitāti. Viņu darbs var mainīt šāda veida prognozēšanas lietderību ikvienam, sākot no lauksaimniekiem un dārzniekiem līdz avārijas dienestiem un notekūdeņu inženieriem.

Pašreizējo prognozēšanu ierobežo dati un mērogs, kādā tie tiek vākti un apstrādāti. Piemēram, satelītu datiem ir telpiskā izšķirtspēja no 50 līdz 100 km, un tie ļauj izsekot un prognozēt lielas mākoņu šūnas sešu līdz deviņu stundu laikā. Turpretim radara dati tiek atjaunināti ik pēc piecām minūtēm ar aptuveni kilometra telpisko izšķirtspēju, un tie rada prognozes laika skalā no vienas līdz trīs stundām. Vēl viens datu avots ir telekomunikāciju uzņēmumu izmantotās mikroviļņu saites, kuras pasliktina lietusgāzes.

Ir skaidrs, ka radaram ir liels potenciāls tagadnē, un meteorologi tā pētīšanai ir veltījuši ievērojamus resursus. Vienkāršākā pieeja ir momentuzņēmums par pašreizējo nokrišņu daudzumu ar tā ātrumu un virzienu un pēc tam iztulkot šo modeli telpā.

Tas darbojas īsā laika posmā un aptuveni 4 km izšķirtspējā. Bet pēc apmēram 40 minūtēm visas prognozēšanas spējas tiek zaudētas, saka Bjanki un citi. Un ar lielāku izšķirtspēju, kas ir aptuveni 1 km, prognozēšanas spēja samazinās līdz mazāk nekā 15 minūtēm.

Viens no veidiem, kā uzlabot šīs prognozes, ir korelēt radara attēlus ar nokrišņu mērījumiem uz zemes. Tas nodrošina papildu veidu, kā ierobežot laikapstākļu modeli un tādējādi to uzlabot. Būtībā šī ir tehnika, ko ir izstrādājuši Bjanki un citi.

Šie cilvēki ir apvienojuši 2009. gadā iegūtos datus no 14 lietus mērierīcēm, 14 mikroviļņu savienojumiem un radara lietus mērījumiem no MeteoSwiss 20 x 20 km apgabalā ap Cīrihi Šveicē. Pēc tam komanda izmanto šos datus no konkrēta laika perioda, lai prognozētu nokrišņu daudzumu laika posmā līdz 30 minūtēm.

Tā kā dati ir vēsturiski, viņi var salīdzināt prognozi ar faktisko nokrišņu daudzumu, lai noteiktu tās precizitāti.

Rezultāti ir daudzsološi. Svarīgs sinoptiķu pieņēmums ir tāds, ka atmosfēra turpinās mainīties tāpat kā tagad. To sauc par Lagranža noturību, un tas bieži vien ir pamanāms.

Ja šis pieņēmums ir pareizs, Bjanči un viņa kolēģi saka, ka viņu tagadnes prognozes sniedz precīzas prognozes vairāk nekā 20 minūtēm nākotnē tikai 500 metru mērogā. Tas ir iespaidīgi. Tam būtu būtiska ietekme uz ūdens noteces reāllaika pārvaldību pilsētu notekūdeņu sistēmās un lauksaimniecības darbībās.

Bet pieņēmums par Lagranža noturību ne vienmēr ir patiess. Dažreiz atmosfērā notiek negaidītas izmaiņas, piemēram, pēkšņas karsēšanas notikumi, kas izraisa konvekcijas šūnas. Un, kad tas notiek, prognožu precizitāte krasi samazinās. Konvektīvu notikumu gadījumā tagadcast algoritma veiktspēja strauji samazinās pēc 15 minūtēm lietus šūnu straujas attīstības un kustības dēļ, saka Bianchi un co.

Tātad tas uzliek dažus svarīgus ierobežojumus tam, ko šāda veida tagadnes var darīt. Tomēr pat spēja raksturot tagadnes nenoteiktību ir svarīga attīstība, saka Bjanki un citi.

Skaidrs, ka darāmā ir vairāk. Bet dažos apgabalos meteorologu mērķis ir precīzi noteikt simtiem metru mērogā.

Atsauce: arxiv.org/abs/1810.11811 : Nokrišņu noteikšana, apvienojot radarus, mikroviļņu savienojumus un lietus mērītājus

paslēpties