prognoza pogody
 
Encyklopedia
prognoza pogody,
przewidywanie stanu atmosfery i związanych z nim zjawisk meteorologicznych dotyczących określonego obszaru i przedziału czasu.
Prognozy pogody dzieli się na: natychmiastowe (ang. nowcasting), dotyczące najbliższych kilku do kilkunastu godzin, krótkoterminowe (do 72 godzin), średnioterminowe (do 2 tygodni) i długoterminowe (kilka miesięcy do roku). Zależnie od wielkości obszaru objętego prognozą rozróżnia się prognozy: mezoskalowe (lokalne) — dotyczą obszarów o powierzchni od kilkunastu do kilkudziesięciu km2, oraz makroskalowe — obejmują obszary o powierzchni dziesiątków tysięcy km2. Ze względu na przeznaczenie prognozy dzielą się na: ogólne, lotnicze, agrometeorologiczne i in. Rozróżnia sie prognozy pogody subiektywne (synoptyczne, tradycyjne) — historycznie najstarsze, oraz obiektywne, wykorzystujące matematyczne modele procesów atmosferycznych, rozwijające się od czasu zastosowania komputerów.
Prognozy subiektywne, stosowane powszechnie do lat 80. XX w., są opracowywane na podstawie doświadczenia i intuicji przygotowującego je synoptyka w oparciu tylko o dane obserwacyjne naniesione na mapy pogody; mimo ogromnego postępu w rozwoju obiektywnych metod prognozowania wciąż korzysta się z subiektywnych prognoz pogody (np. w przypadku natychmiastowej prognozy pogody) i z subiektywnej interpretacji prognoz statystyczntch, fizycznych i numerycznych. Prognozy pogody statystyczne sporządza się na podstawie informacji dotyczących sytuacji atmosferycznej w przeszłości; analizując te informacje, poszukuje się tzw. predyktorów, tj. parametrów silnie skorelowanych z parametrami, które usiłuje się przewidzieć (predyktandami); np. prognozując jesienią wielkość opadu, jaki wystąpi na pewnym obszarze w okresie zimowym, sprawdza się, czy w poprzednich latach zachodziła korelacja między wielkością tego opadu a różnymi parametrami charakteryzującymi pogodę na jesieni. Jeśli parametrem, który wykazywał najsilniejszy związek z prognozowanym opadem, jest np. temperatura powierzchni morza na jakimś obszarze, to uznaje się ją za predyktor umożliwiający prognozę. W prognozach pogody fizycznych, zwanych też dynamicznymi, poszukuje się przyczynowo-skutkowych związków między elementami pogody i na ich podstawie przewiduje rozwój sytuacji atmosferycznej; przykładem jest prognoza burzy wynikająca z analizy stabilności atmosfery ziemskiej, przeprowadzonej na podstawie danych z sondażu aerologicznego (aerologia). W umiarkowanych szerokościach geograficznych opracowuje się prognozy pogody fizyczne, oparte na równaniach opisujących dynamikę atmosfery w skali synoptycznej (tj. dla obszarów do 2000 km2 i czasu od 1 do kilku dni). Numeryczne prognozy pogody (ang. Numerical Weather Prediction, NWP) stanowią rozwinięcie i szczególne zastosowanie metod fizycznych. Stosuje się w nich model matematyczny, mający postać układu równań opisujących procesy dynamiczne i termodynamiczne w atmosferze, m.in. związane z działaniem promieniowania elektromagnetycznego (promieniowanie w atmosferze ziemskiej), ruchami mas powietrza oraz z cyklem hydrologicznym. Model jest układem zamkniętym, tj. zawiera tyle niezależnych równań, ile jest w nim podstawowych parametrów opisujących stan atmosfery. Wiele z tych równań zapisuje się w postaci przybliżonej w celu uproszczenia układu lub z powodu niepełnej wiedzy o naturze przedstawianych przez nie zależności, model jest zatem przybliżeniem rzeczywistości. Rozwiązanie układu równań jest możliwe tylko dzięki zastosowaniu metod numerycznych i wykorzystaniu do tego celu komputerów.
Prognozowanie pogody ma historię sięgającą starożytności. Pomysł numerycznej prognozy pogody po raz pierwszy przedstawił 1922 angielski uczony L.F. Richardson. Pierwsze komputerowe prognozy pogody opracował 1950 J. Charney i J. von Neumann w Princeton w USA. Zapoczątkowało to rozwój numerycznych prognoz pogody, który szybko postępował wraz ze wzrostem mocy obliczeniowej komputerów oraz zwiększaniem się wiedzy o zjawiskach atmosferycznych, a także wraz z postępem w technologiach teleinformatycznych i metodach obliczeniowych. Jakość prognoz pogody numerycznych stale się poprawia, a obejmowany przez nie okres czasu wydłuża. Dzięki pracom E.N. Lorenza z lat 60. XX w. poznano ograniczenia w prognozowaniu zachowania się układów nieliniowych, do których zalicza się atmosferę ziemską. Wynika z nich, że nie jest możliwe opracowanie idealnej prognozy pogody. Najmniejsza niedokładność w odtworzeniu stanu początkowego atmosfery narasta w trakcie obliczeń, powodując różnice między rzeczywistym i prognozowanym stanem atmosfery. Mniejszym problemem jest niedoskonałość używanych współcześnie modeli matematycznych, metod obliczeniowych i komputerów. Jedną z dróg dalszej poprawy prognoz pogody jest zwiększenie liczby danych pomiarowych, o dużej dokładności, asymilowanych do modeli numerycznych; realizacja tego celu jest możliwa dzięki rozwojowi metod pomiarów przy użyciu satelitów i radarów meteorologicznych.
W Polsce przygotowywaniem prognoz pogody zajmuje się statutowo Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, w którym stosuje się wszystkie opisane metody prognozowania. Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego prowadzi badania naukowe nad rozwojem numerycznych prognoz pogody. Zagadnieniami związanymi z nowoczesnymi metodami prognozowania pogody zajmują się też Zakład Fizyki Atmosfery Instytutu Geofizyki Uniwersytetu Warszawskiego oraz Zakład Meteorologii i Ochrony Atmosfery Instytutu Systemów Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia