Do opracowywania prognozy pogody wykorzystujemy obecnie modele numeryczne.
Inaczej mówiąc programy, które na podstawie danych ze stacji meteo i nie tylko, symulują zjawiska towarzyszące powstawaniu pogody. Następuje ciągła ewolucja modeli matematycznych, które na podstawie ogromnych ilości danych próbują odzwierciedlać z jak największą dokładnością zjawiska lokalne. Zjawisk zdeterminowanych głównie (choć nie tylko) przez ukształtowanie terenu. Te zjawiska mają bowiem największy wpływ na niedokładności prognoz. Pamiętajmy o tym przy analizie prognozy, szczególnie na śródlądziu.
Prognozy pogody w strefach oceanicznych i morskich są bardzo dokładne. Jednak są wyjątki, pływając np. wzdłuż wybrzeża w Chorwacji musimy się liczyć z dużym wpływem zjawisk lokalnych (góry w bezpośrednim sąsiedztwie linii brzegowej oraz mnogość wysp).
Modeli pogodowych jest bardzo dużo. Poniżej znajdziecie opis kilku przykładowych. Mamy zarówno te dostępne za darmo, jak i modele komercyjne. My oczywiście skupimy się na tych darmowych. W menu strony abordaż meteo macie linki do trzech stron z których polecamy korzystać. Oczywiście każda z nich oferuje także aplikacje na smartfony. Ciekawą funkcjonalność posiada Windy, możecie bowiem na bieżąco porównywać pogodę uzyskaną z czterech modeli.
Na co zwracać uwagę przy korzystaniu z różnych modeli pogody. Pierwsza sprawa to gęstość obszaru symulacji tzw. siatki. Jak zobaczycie w opisach gęstość ta może dotyczyć obszaru nawet 2,5 km. Inaczej mówiąc z taką dokładnością będzie badany dany obszar pod względem pogody. Modele nie są płaskie i duże znaczenie dla dokładności prognozy ma też ilość badanych stref w pionie nad obszarem badanym. Kolejnym czynnikiem bardzo istotnym dla nas jest częstotliwość z jaką model jest aktualizowany (odświeżany). Najczęściej jest to przedział 4 godzin. Zachęcamy do zapoznania się z opisem modeli pogodowych oraz ich codziennego testowania.
Opis współczesnych modeli pogodowych.
INCA (Integrated Nowcasting Through Comprehensive Analysis)
* Aktualizacja: co godzinę
* System INCA przetwarza dane z różnych źródeł, w tym prognoz meteorologicznych z modelu numerycznego oraz z pomiarów ze stacji naziemnych. Wynikiem są prognozy nowcastingowe, czyli prognozy z bardzo dużą rozdzielczością przestrzenną (1 km), powstałe na podstawie prognoz z modelu AROME updatowanych każdorazowo bieżącymi pomiarami naziemnymi, przy uwzględnieniu m.in. orografii terenu. Takie podejście zapewnia bardzo wysoką sprawdzalność prognoz, ale na krótkie czasy wyprzedzenia rzędu kilku godzin.
SCENE (Storm Cell Evolution and Nowcasting)
* Aktualizacja: co 10 min
* SCENE jest modelem nowcastingowym prognozującym pole opadu z wysoką rozdzielczością czasowa i przestrzenną (10 min, 1 km), działającym na podstawie ekstrapolacji pola opadu obliczonego z pomiarów deszczomierzowych, radarowych i satelitarnych (pole GRS) polem wektorów przemieszczenia. Czas wyprzedzenia tych prognoz wynosi do 2 godz. Model uzupełniony jest algorytmami prognoz rodzaju opadu (SPT). Prognozy numeryczne – COSMO, ALADIN, ALARO – informacje ogólne Numeryczny model prognozy pogody (ang. Numerical Weather Prediction – NWP model) opisuje procesy zachodzące w atmosferze, na powierzchni Ziemi a także w glebie. Opiera się na numerycznym rozwiązaniu skomplikowanych równań hydrodynamiki cieczy opisujących podstawowe prawa fizyczne, takie jak zachowanie energii, masy i pędu, uwzględniających także różnorodne procesy termodynamiki, transferu radiacyjnego i mikrofizycznych przemian fazowych. W oparciu o odpowiedniej jakości pola początkowe i warunki brzegowe można za pomocą modelu NWP z pewną dokładnością obliczyć przyszłe stany atmosfery. Pozwala to na opisanie ewolucji zjawisk atmosferycznych w różnych skalach czasowych i przestrzennych, np. rozwój obszaru niskiego ciśnienia, porywów wiatru, frontów atmosferycznych, termicznej konwekcji, pól chmurowych czy też opadów. Obliczenia są wykonywane na trójwymiarowej siatce o zadanej rozdzielczości w kierunkach horyzontalnych i pionowym. Typowe odległości punktów w kierunku horyzontalnym w dzisiejszych modelach NWP działających operacyjnie wynoszą od kilkuset metrów do kilku km. W kierunku pionowym sitaki modeli mają zwykle nieregularną strukturę uwzględniającą zmiany w topografii. Odległości pionowe między punktami siatki są mniejsze na niższych wysokościach (około kilkunastu metrów) niż na dużych wysokościach (nawet kilka kilometrów w obszarach stratosferycznych). Umożliwia to bardziej szczegółowy opis zjawisk blisko ziemi w tak zwanej warstwie granicznej atmosfery (WGA).
MODEL AROME 2 KM
AROME (Application de la Recherche a l’Operationnel a Meso-Echelle) jeden z numerycznych modeli pogody systemu ALADIN, rozwijany głównie przez Meteo France. Powstał z połączenia dynamiki modelu ALADIN, niehydrostatycznej fizyki MESO-NH, parametryzacji powierzchni SURFEX oraz systemu asymilacji modelu globalnego ARPEGE. Miał na celu prognozowanie pogody na siatkach o rozdzielczościach poniżej 2.5 km. Wykorzystywany jest z powodzeniem na całym świeci i służy prognozom groźnych zjawisk pogodowych, badaniom klimatu i coraz częściej jako model nowcastinowych, uruchamiany w systemach typu RUC (Rapid Update Cycle) w domenach o rozdzielczościach przestrzennych rzędu 1 km.
MODEL ALARO 4 KM
ALARO (ALADIN and AROME) jeden z numerycznych modeli pogody systemu ALADIN, rozwijany głównie przez kraje grupy RC LACE. Fizyka modelu ALARO zdefiniowana jest w ten sposób, aby mogła z powodzeniem przewidywać pogodę w skalach tzw. „szarej strefy” czyli pomiędzy prognozami mezoskalowymi o skalami pozwalającymi na rozwiązywanie problemów konwekcyjnych. Model ALARO wykorzystywany jest operacyjnie przez wiele krajów konsorcjów ALADIN i HIRLAM w prognozach deterministycznych, probabilistycznych i badaniach klimatu. Podstawą modelu ALARO jest schemat 3MT, czyli „Multiscale Microphysics and Transport scheme”
MODEL COSMO 7 KM/2.8 KM
COSMO (Consortium for Small-Scale Modeling) Aktualizacja: 00:00 UTC, 06:00 UTC, 12:00 UTC, 18:00 UTC. Mezoskalowy model meteorologiczny COSMO jest efektem współpracy międzynarodowej w ramach konsorcjum COSMO, prowadzonej przez IMGW-PIB od roku 2003. Model ten wykorzystuje system analizy i asymilacji danych pomiarowych, pozwalający na poprawę warunków początkowych prognozy, dostarczanych z modelu globalnego ICON (liczonego w DWD). Model COSMO uruchamiany jest w IMGW-PIB na dwóch siatkach. Siatka pokrywająca obszar centralnej Europy i cały obszar Morza Bałtyckiego ma rozdzielczość horyzontalną 7km. Gęstsza siatka o rozdzielczości 2.8 km pokrywa obszar Polski i część powierzchni krajów ościennych. Ze względu na długość prognozy model ten wykonuje prognozy krótkoterminowe z wyprzedzeniem do 78 godzin w przypadku siatki o rozdzielczości 7km, oraz 48 godzin dla siatki 2.8 km. Wyniki modelu wykorzystywane są także jako dane wejściowe do modeli hydrologicznych opad-odpływ, modeli nowcastingu i falowania oraz służą zespołom synoptyków do przygotowania codziennych prognoz, ostrzeżeń i komunikatów pogodowych.
MODEL GFS 0°25
Global Forecast System (GFS) – globalny system prognozowania pogody krótko i średnioterminowej, obsługiwany przez służbę meteorologiczną USA - National Weather Service (NWS). Wyniki modelu są udostępniane bezpłatnie do wszelkich zastosowań, także komercyjnych.
Najważniejszym składnikiem systemu GFS jest numeryczny model prognozy pogody. Od czerwca 2019 roku model ten działa z nową wersją rdzenia dynamicznego FV3 (Finite-Volume on a Cubed-Sphere) o globalnej rozdzielczości ~13km i 64 poziomach w pionie. Wyniki modelu są jednakże udostępnianie na siatkach o mniejszych rozdzielczościach 0.25deg (~27km), 0.5deg (~55km) oraz 1deg (~111km).
Model GFS uruchamiany jest cztery razy w ciągu doby i generuje maksymalnie 16-dniowe (384 godziny) prognozy pogody. Dla siatki 0.25 deg w zakresie do 120 godzin (5 dni) interwał prognozy wynosi 1 godzinę; natomiast prognoza powyżej 120 godzin (5-16 dni) dostępna jest z interwałem 3-godzinnym. Prognozy na siatkach 0.5deg oraz 1deg dostępne są ze stałym interwałem 3-godzinym.
Model GFS, wraz z europejskim modelem ECMWF (European Center for Medium-range Weather Forecast), oraz kanadyjskim GEM (Global Environmental Multiscale Model) należy do najpowszechniej wykorzystywanym modeli numerycznych na świecie. W IMGW-PIB wykorzystuje się także wyniki modeli globalnych ARPEGE (Météo-France) oraz ICON (Deutscher Wetterdienst) do zasilania modeli lokalnych (odpowiednio ALARO/AROME oraz COSMO).
Model WRF METEOPG
WRF METEOPG jest prognostycznym systemem pogodowym, operacyjnie pracującym i rozwijanym od 2018 roku w Centrum Informatycznym TASK na Politechnice Gdańskiej przez zespół prof. Mariusza Figurskiego z Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska PG, który wykorzystuje model WRF (Weather Research and Forecasting). Prognozy z WRF METEOPG udostępniane są do IMGW-PIB na mocy podpisanego porozumienia o współpracy między Politechniką Gdańską i Instytutem Meteorologii i Gospodarki Wodnej z 2019 roku. W systemie zastosowano wysokorozdzielcze dane geograficzne (min. obejmujące topografię, szorstkość podłoża, użytkownie gruntów) i zoptymalizowaną parametryzacją fizyki dla Europy Środkowej. Operacyjny model wykorzystuje trzy siatki zanurzone o rozdzielczościach odpowiednio 12.5, 2.5 i 0.5 km. Siatka pierwsza obejmuje kontynent europejski, druga obszar Polski, a trzecia województwa pomorskiego. W systemie można również aktywować kolejne siatki o rozdzielczości 0.5 km dla wskazanych obszarów Polski np. Tatr i Podhala. Do prognozowania pogody asymilowane są dane z globalnego modelu GFS (Global Forecast System) o rozdzielczości 0.25°, który zawiera w sobie sprzężone modele atmosfery, gleby i oceanu. Alternatywnie system może asymilować dane z modelu europejskiego ICON-EU (Icosahedral Nonhydrostatic for Europe) o rozdzielczości 6.6 km lub pobierać dane wejściowe z modeli IMGW COSMO (Consortium for Small-Scale Modeling) i ICON-LM oraz ERA5 z ECMWF (European Center for Medium-range Weather Forecast). System WRF METEOPG w ciągu doby uruchamiany jest dla czterech głównych terminów synoptycznych 00, 06, 12 i 18 z czasem prognozy wynoszącym 60 godzin. System obliczeniowy prognozowania pogody pracuje na superkomputerze "TRYTON" wykorzystując 24 węzły obliczeniowe.
Model Hybrid 1.0 IMGW-PIB
Model Hybrid 1.0 IMGW-PIB to połączenie trzech systemów prognostycznych: modeli nowcastingowych SCENE i INCA-PL2 oraz dwóch modeli mezoskalowych AROME i ALARO. Ich konsolidacja gwarantuje odświeżanie prognozy na najbliższe minuty i godziny oraz możliwość obejrzenia na jednym wykresie równocześnie prognozy na trzy najbliższe dni, bez konieczności przełączania pomiędzy modelami o różnych długościach prognoz. Dzięki temu prezentowane prognozy będą charakteryzowały się najwyższą, dostępną w Instytucie, sprawdzalnością.
Hybrid 1.0 o kaskada kilku modeli, od nowcastingowego do globalnego – MERGE + AROME + ALARO + ARPEGE. Takie podejście zapewnia najwyższą dostępną sprawdzalność i rozdzielczość wyników oraz zapewnienie ciągłości przy zmianie danych w jednym z modeli.
MERGE to połączenie modelu nowcastingowego SCENE z prognozami mezoskalowymi AROME przetworzonymi do rozdzielczości 1 km i czasie odtworzenia danych równym 10 minut. Tu trzeba zaznaczyć, że modele nowcastingowe SCENE/INCA-PL2 analizują dane radarowe, satelitarne i telemetryczne właśnie co 10 minut, co pozwala na prognozowanie warunków pogodowych na najbliższe godziny z dużą dokładnością. Kaskada modeli ARPEGE, ALARO i AROME stanowi uzupełnienie nowcastingowych prognoz systemu MERGE. ARPEGE jest modelem globalnym, rozwijanym i liczonym w Meteo France na siatce o rozdzielczości 5 km nad Europą, a jego wyniki zasilają warunkami początkowymi i brzegowymi model ALARO o rozdzielczości 4 km. Z kolei wyniki modelu ALARO wykorzystuje się w modelu AROME o rozdzielczości 2 km. A jak otrzymuje się konkretne wartości poszczególnych parametrów: temperatury, ciśnienia czy opadów? Dane meteorologiczne uzyskuje się z połączenia modeli INCA-PL2 i AROME, a dane startowe dają analizy INCA-PL2. Uwzględniane są dane telemetryczne ze stacji meteorologicznych wszystkich rodzajów. Opad jest wynikiem kombinacji danych ze SCENE i AROME, a dane startowe pochodzą z RainGRS, który uwzględnia dane deszczomierzowe, radarowe i satelitarne.
Źródło: https://meteo.imgw.pl/?model=hybrid&loc=sulej%C3%B3w_/sulej%C3%B3w&ter=1010&mode=details#faq-hybrid
Ahoj!
