Previsione meteorologica numerica
La previsione meteorologica numerica è il modo in cui vengono fatte le previsioni del tempo. Questo viene fatto usando modelli informatici dell'atmosfera. Tali modelli descrivono le condizioni meteorologiche attuali e come cambiano nel tempo usando delle equazioni. Usando le condizioni meteo attuali, le equazioni possono essere risolte o approssimate per dire come sarà il tempo nel prossimo futuro. I parametri fisici rilevanti, come la pressione, la temperatura, la direzione e la velocità del vento sono presi come funzioni del tempo. Questi sono modellati con un sistema di equazioni differenziali parziali. Questo è un sistema dinamico che viene risolto numericamente. La maggior parte di queste equazioni sono implementate usando il FORTRAN. Le equazioni sono approssimate. Poiché il numero di calcoli è enorme, i supercomputer di solito li fanno, per finire prima che sia troppo tardi.
Previsione numerica del tempo, utilizzando GFS
Idea di base
L'atmosfera è modellata come un fluido. L'idea di base della previsione meteorologica numerica è di campionare lo stato del fluido in un dato momento. Le equazioni della dinamica dei fluidi e della termodinamica possono quindi essere utilizzate per stimare lo stato del fluido in un certo momento nel futuro.
Previsione del tempo locale
I risultati sono di solito troppo imprecisi per essere utilizzati per prevedere il tempo in qualsiasi luogo. Per questo motivo, i meteorologi controllano i valori e li confrontano con i dati storici. In altre parole, usano i dati per aiutare a produrre le previsioni del tempo.
Model Output Statistics è un modello statistico che è stato sviluppato negli anni '60 e '70. Utilizza l'analisi di regressione per una previsione completamente automatizzata. Con esso, i dati storici vengono analizzati automaticamente. Una delle sue applicazioni è chiamata Direct Model Output. MOS utilizza sia i dati storici che la modellazione statistica. Le previsioni oltre le sei ore circa non sono affidabili.
Un altro modello ben noto è chiamato Global Forecast System (GFS), che è gestito dal servizio meteorologico statunitense, NOAA. Fornisce una previsione quattro volte al giorno. Dato che le informazioni sono gratuite, il GFS è spesso usato, specialmente dalle piccole stazioni meteorologiche.
Ensemble
L'atmosfera è un sistema caotico. Un piccolo cambiamento dei valori di input non porta necessariamente ad un piccolo cambiamento dell'output. Questo è dovuto alle equazioni della dinamica dei fluidi che sono coinvolte. Queste equazioni coinvolte sono risolte o approssimate una volta con i parametri che sono stati osservati. Questo viene fatto più volte, con parametri che si basano sui valori osservati, ma che sono stati leggermente modificati. Poiché la potenza di calcolo è limitata, la "risoluzione" di un tale modello è più grossolana. Una volta che tutti i calcoli sono finiti, vengono confrontati tra loro. I risultati calcolati che sono "simili" indicano che la prognosi è relativamente buona. In alcuni casi, questo significa che è possibile prevedere accuratamente il tempo per un tempo di una decina di giorni; in altri casi una previsione anche su pochi giorni può essere difficile.
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Domande e risposte
D: Che cos'è la previsione numerica del tempo?
R: La previsione numerica del tempo è il modo in cui le previsioni meteorologiche vengono effettuate utilizzando modelli computerizzati dell'atmosfera.
D: Come fanno questi modelli a descrivere le condizioni meteorologiche attuali?
R: Questi modelli descrivono le condizioni meteorologiche attuali utilizzando equazioni che tengono conto di parametri come la pressione, la temperatura, la direzione e la velocità del vento.
D: Come vengono risolte queste equazioni?
R: Queste equazioni sono risolte numericamente utilizzando un sistema dinamico di equazioni differenziali parziali.
D: Con quale linguaggio di programmazione vengono implementate queste equazioni?
R: La maggior parte di queste equazioni sono implementate con FORTRAN.
D: Perché si utilizzano i supercomputer per risolvere queste equazioni?
R: I supercomputer vengono utilizzati perché il numero di calcoli è enorme e devono essere completati rapidamente.
D: Quali parametri fisici vengono presi in considerazione quando si modella il tempo?
R: I parametri fisici come la pressione, la temperatura, la direzione e la velocità del vento sono presi in considerazione quando si modella il tempo.
D: Questa modellazione è in grado di prevedere accuratamente il tempo?
R: Anche se la modellazione non è sempre completamente accurata, serve come strumento utile per prevedere i modelli meteorologici del futuro.
