Miten tietokoneita käytetään sääennusteissa?

Kautta historian meteorologit ovat suorittaneet lukuisia tekniikoita ja kokeita ennustaakseen säätä tehokkaammin ajan mittaan. Tekniikan merkittävän kehityksen ansiosta on nyt mahdollista ennustaa sääpäiviä ja jopa kuukausia etukäteen – mikä ei ollut todella mahdollista ennen 1900-luvun puoliväliä. Tietokonemallien käyttö yleistyi lähinnä 1960-luvulla, kun ensimmäiset sääsatelliitit laukaistiin. Ennusteissa käytettävien tietokonemallien tyypit riippuvat lähinnä ilmasto- ja sääolosuhteista.

Ilmastomalleja käytetään ensisijaisesti ennustamaan merkittäviä muutoksia maapallon ilmastossa. Ilmasto tarkoittaa keskimääräistä säätilaa alueella pitkän aikaa. Siksi ilmastomallit käyttävät tilastollisten ja nykyisten tietojen yhdistelmää kohtuullisen ennusteen saamiseksi. CFS on yksi tärkeimmistä ilmastomalleista, joita käytetään ennustamaan planeetan mittakaavan sääolosuhteita, kuten: El Nino, Madden Julian Oscillations (MJO) ja monsuunit.

Mesoskaalausmalleja käytetään pääasiassa sään ennustamiseen paikallisesti. Mesoskaalalla tarkoitetaan meteorologisesti ilmakehän olosuhteita, jotka vaihtelevat yleensä kahdesta 20 kilometriin. Synoptisilla ja ilmastomalleilla ei yleensä ole tarpeeksi resoluutiota paikallisten sääolosuhteiden, kuten yksittäisten solujen ukkosmyrskyjen ja tornadojen, ennustamiseen. Pohjois-Amerikan mallia (NAM) käytetään yleisesti paikallisten sääolosuhteiden ennustamiseen.

Dynaamiset mallit ovat edistyksellisimpiä ja kalleimpia työkaluja sään ennustamiseen. Dynaamiset mallit käyttävät kehittyneitä ilmakehän perusyhtälöitä ennustamaan sään muutoksia nykyisten olosuhteiden perusteella. Tehokkuudestaan ​​huolimatta dynaamiset mallit voivat tehdä virheitä alkuajoissa. National Hurricane Centerin (NHC) mukaan GFS, ECMWF, NOGAPS, UKMET ja CMC ovat joitain ennustamiseen käytettyjä dynaamisia malleja.

Tilastollisia malleja käytetään ensisijaisesti auttamaan meteorologeja tarjoamaan tarkkoja analogisia ennusteita. Tilastomallit käyttävät tietoja aikaisemmista myrskyistä ja sääolosuhteista, jotta meteorologit saavat paremman käsityksen nykyisten sääjärjestelmien seuraamisesta. Tilastollisia malleja käytetään yleisesti trooppisten ja keskipitkän leveyspiirin syklonien seuraamiseen. Jos dynaamisen mallin konsensus ei ole kohtuullinen, meteorologit käyttävät usein tilastollisia malleja parempien ennusteiden saamiseksi.

Vaikka ilmakehän tietokonemallit ovat tehokkaita työkaluja sään ennustamiseen, ne eivät ole moitteettoman tarkkoja. Tietokonemallit ovat yleensä vähemmän tehokkaita esiajojen aikana. Esimerkiksi trooppisen syklogeneesin (trooppisen syklonin muodostumisen) ensimmäisissä vaiheissa tietokonemalleja ei yleensä alustata tarpeeksi järkevän ennusteen antamiseksi. Pitkän aikavälin ennusteet (yli viikon) ovat yleensä vähemmän tarkkoja, koska monet ilmakehän tekijät voivat vaikuttaa tämän ajan jälkeen. Dynaamiset mallit ovat tarkimpia kolmen tai viiden päivän ennusteille.