Πώς χρησιμοποιούνται οι υπολογιστές στην πρόβλεψη καιρού;

Σε όλη την ιστορία, πολυάριθμες τεχνικές και πειράματα πραγματοποιήθηκαν από μετεωρολόγους για να προβλέψουν τον καιρό με μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα με την πάροδο του χρόνου. Λόγω της ουσιαστικής προόδου της τεχνολογίας, είναι πλέον δυνατό να προβλεφθούν οι καιρικές ημέρες και ακόμη και μήνες νωρίτερα — κάτι που δεν ήταν πραγματικά δυνατό πριν από τα μέσα του 20ού αιώνα. Η χρήση μοντέλων υπολογιστών έγινε ευρέως διαδεδομένη κυρίως κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1960, καθώς εκτοξεύτηκαν οι πρώτοι μετεωρολογικοί δορυφόροι. Οι τύποι μοντέλων υπολογιστών που χρησιμοποιούνται στις προβλέψεις εξαρτώνται κυρίως από τον τύπο του κλίματος και τις καιρικές συνθήκες.

Τα κλιματικά μοντέλα χρησιμοποιούνται κυρίως για την πρόβλεψη ουσιαστικών αλλαγών στο κλίμα της γης. Κλίμα είναι οι μέσες καιρικές συνθήκες σε μια περιοχή για παρατεταμένο χρονικό διάστημα. Επομένως, τα κλιματικά μοντέλα χρησιμοποιούν έναν συνδυασμό στατιστικών και τρεχόντων δεδομένων για να παρέχουν μια λογική πρόβλεψη. Το CFS είναι ένα από τα κύρια κλιματικά μοντέλα που χρησιμοποιείται για την πρόβλεψη καιρικών συνθηκών πλανητικής κλίμακας, όπως: El Nino, Madden Julian Oscillations (MJO) και μουσώνες.

Τα μοντέλα μεσοκλίμακας χρησιμοποιούνται κυρίως για την τοπική πρόγνωση του καιρού. Μεσοκλίμακα με μετεωρολογικούς όρους σημαίνει τις ατμοσφαιρικές συνθήκες που κυμαίνονται συνήθως από δύο έως 20 km. Τα συνοπτικά και κλιματικά μοντέλα συνήθως δεν έχουν αρκετή ανάλυση για να προβλέψουν τοπικές καιρικές συνθήκες όπως: μεμονωμένες κυψελωτές καταιγίδες και ανεμοστρόβιλοι. Το μοντέλο της Βόρειας Αμερικής (NAM) χρησιμοποιείται συνήθως για την πρόβλεψη τοπικών καιρικών συνθηκών.

Τα δυναμικά μοντέλα είναι τα πιο εξελιγμένα και δαπανηρά εργαλεία που χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη του καιρού. Τα δυναμικά μοντέλα χρησιμοποιούν προηγμένες θεμελιώδεις εξισώσεις της ατμόσφαιρας για να προβλέψουν τις αλλαγές του καιρού με βάση τις τρέχουσες συνθήκες. Παρά την αποτελεσματικότητά τους, τα δυναμικά μοντέλα μπορούν να κάνουν σφάλματα κατά τις αρχικές εκτελέσεις. Σύμφωνα με το Εθνικό Κέντρο Τυφώνων (NHC), τα GFS, ECMWF, NOGAPS, UKMET και CMC, είναι μερικά από τα δυναμικά μοντέλα που χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη.

Τα στατιστικά μοντέλα χρησιμοποιούνται κυρίως για να βοηθήσουν τους μετεωρολόγους να παρέχουν ακριβείς αναλογικές προβλέψεις. Τα στατιστικά μοντέλα χρησιμοποιούν δεδομένα από προηγούμενες καταιγίδες και καιρικές συνθήκες για να βοηθήσουν τους μετεωρολόγους να αποκτήσουν μια καλύτερη ιδέα για το πώς να παρακολουθούν τα τρέχοντα καιρικά συστήματα. Τα στατιστικά μοντέλα χρησιμοποιούνται συνήθως για την παρακολούθηση κυκλώνων τροπικών και μεσαίου γεωγραφικού πλάτους. Εάν η συναίνεση για το δυναμικό μοντέλο δεν είναι λογική, οι μετεωρολόγοι συχνά χρησιμοποιούν στατιστικά μοντέλα για να παρέχουν καλύτερες προβλέψεις.

Αν και τα ατμοσφαιρικά μοντέλα υπολογιστών είναι αποτελεσματικά εργαλεία για την πρόγνωση του καιρού, δεν είναι άψογα ακριβή. Τα μοντέλα υπολογιστών είναι συνήθως λιγότερο αποδοτικά κατά τη διάρκεια των προκαταρκτικών δοκιμών. Για παράδειγμα, κατά τα πρώτα στάδια της τροπικής κυκλογένεσης (σχηματισμός τροπικού κυκλώνα), τα μοντέλα υπολογιστών συνήθως δεν αρχικοποιούνται αρκετά ώστε να παρέχουν μια λογική πρόβλεψη. Οι προβλέψεις μακράς εμβέλειας (πέρα από μια εβδομάδα) είναι συνήθως λιγότερο ακριβείς, επειδή υπάρχουν πολλοί ατμοσφαιρικοί παράγοντες που μπορούν να παίξουν πέρα ​​από αυτό το χρονικό διάστημα. Τα δυναμικά μοντέλα είναι πιο ακριβή για προβλέψεις τριών έως πέντε ημερών.