כיצד משתמשים במחשבים בחיזוי מזג אוויר?

לאורך ההיסטוריה בוצעו טכניקות וניסויים רבים על ידי מטאורולוגים כדי לחזות את מזג האוויר ביעילות רבה יותר לאורך זמן. בשל התקדמות ניכרת בטכנולוגיה, ניתן כיום לחזות את ימי מזג האוויר ואפילו חודשים מראש - מה שלא היה אפשרי באמת לפני אמצע המאה ה-20. השימוש בדגמי מחשב הפך לנפוץ בעיקר לאורך שנות ה-60, עם שיגור לווייני מזג האוויר הראשונים. סוגי דגמי המחשב המשמשים בתחזיות תלויים בעיקר בסוג האקלים ובתנאי מזג האוויר.

מודלים של אקלים משמשים בעיקר כדי לחזות שינויים מהותיים באקלים של כדור הארץ. אקלים הוא תנאי מזג האוויר הממוצעים באזור לפרק זמן ממושך. לכן, מודלים של אקלים משתמשים בשילוב של נתונים סטטיסטיים ונתונים עדכניים כדי לספק תחזית סבירה. ה-CFS הוא אחד ממודלים האקלים העיקריים המשמשים לחיזוי תנאי מזג אוויר בקנה מידה פלנטרי כגון: אל ניניו, תנודות ג'וליאן מאדן (MJO), ומונסונים.

מודלים מסוג Mesoscale משמשים בעיקר כדי לחזות את מזג האוויר באופן מקומי. Mesoscale במונחים מטאורולוגיים פירושו התנאים האטמוספריים הנעים בדרך כלל בין שניים ל-20 ק"מ. למודלים סינופטיים ואקלימיים בדרך כלל אין מספיק רזולוציה כדי לחזות תנאי מזג אוויר מקומיים כגון: סופות רעמים בודדות תאיים וטורנדו. המודל הצפון אמריקאי (NAM) משמש בדרך כלל לחיזוי תנאי מזג אוויר מקומיים.

מודלים דינמיים הם הכלים המתוחכמים והיקרים ביותר המשמשים לחיזוי מזג האוויר. מודלים דינמיים משתמשים במשוואות יסוד מתקדמות של האטמוספירה כדי לחזות שינויים במזג האוויר בהתבסס על התנאים הנוכחיים. למרות היעילות שלהם, מודלים דינמיים יכולים לעשות שגיאות במהלך הריצות הראשוניות. על פי המרכז הלאומי להוריקנים (NHC), ה-GFS, ECMWF, NOGAPS, UKMET ו-CMC, הם חלק מהמודלים הדינמיים המשמשים לחיזוי.

מודלים סטטיסטיים משמשים בעיקר כדי לעזור למטאורולוג לספק תחזיות אנלוגיות מדויקות. מודלים סטטיסטיים משתמשים בנתונים מסופות קודמות ומתנאי מזג אוויר כדי לעזור למטאורולוגים לקבל מושג טוב יותר כיצד לעקוב אחר מערכות מזג האוויר הנוכחיות. מודלים סטטיסטיים משמשים בדרך כלל למעקב אחר ציקלונים טרופיים ואמצע קו הרוחב. אם הקונצנזוס של המודל הדינמי אינו סביר, מטאורולוגים משתמשים לעתים קרובות במודלים סטטיסטיים כדי לספק תחזיות טובות יותר.

למרות שדגמי מחשב אטמוספריים הם כלים יעילים לחיזוי מזג אוויר, הם אינם מדויקים ללא דופי. דגמי מחשב בדרך כלל פחות יעילים במהלך הריצות המקדימות. לדוגמה, בשלבים הראשונים של ציקלוגנזה טרופית (היווצרות ציקלון טרופי), מודלים ממוחשבים בדרך כלל אינם מאותחלים מספיק כדי לספק תחזית סבירה. תחזיות לטווח ארוך (מעל שבוע) בדרך כלל פחות מדויקות, מכיוון שיש הרבה גורמים אטמוספריים שיכולים לבוא לידי ביטוי מעבר לזמן הזה. מודלים דינמיים הם המדויקים ביותר עבור תחזיות של שלושה עד חמישה ימים.