Předpovědi počasí je aplikace znalostí z meteorologie a moderních dat pořízených technický a počítač předpovědět stav atmosféry v pozdější době. Historie předpovídání počasí sahá až do starověku s věštci a jasnovidci , ale moderní věda ve skutečnosti pochází z konce XIX th století a na začátku XX tis . Prosazuje se však od druhé světové války, kdy technické prostředky, jako je radar a moderní komunikace, zrychlily a zhojily přístup k datům.
Zákony upravující chování atmosféry jsou odvozeny z mechaniky tekutin . Mohou být řešeny matematickými modely a superpočítači . Navzdory všemu, i když se rozlišení našich dat exponenciálně zvýšilo, zůstává předpovídání stejně uměním jako vědou. Stav atmosféry lze pochopit v teorii chaosu a nelze jej nikdy úplně definovat, což ponechává v prognóze prostor pro lidský faktor.
"Představte si rotující kouli o průměru 12 800 kilometrů s drsným povrchem a zakončenou 40 kilometry smíšeného plynu, jehož koncentrace složek se mění v čase a prostoru." Vše ohřívá jaderná pec vzdálená 150 milionů kilometrů. Představme si také, že se tato koule točí kolem reaktoru a že různá místa na jeho povrchu se ohřívají odlišně v závislosti na tom, kde je trajektorie. Dále si představme, že plynová vrstva také přijímá teplo z povrchu koule, obvykle neustále, ale někdy prudce a náhle. "
"Po chvíli sledování vývoje tohoto procesu si představte, že jste požádáni, abyste předpověděli, jaký bude jeho stav v bodě na jeho povrchu jeden, dva nebo dokonce několik dní v budoucnosti." To je v podstatě to, čeho se meteorologové den co den ptáme. Bob Ryan, meteorolog, Bulletin of the American Meteorological Society , 1982. “
Život a práce mnoha lidí závisí na počasí. Věštci doby kamenné a antičtí kněží se snažili předpovědět čas, kdy bude schopen získat dobrou úrodu, zabránit povodním atd. Ze starověku byla v Číně složena práce o meteorologii, která zahrnuje také předpovědi, Nei Jing Su Wen . V roce 650 př. N.l. BC , že Babyloňané odvodil počasí z pozorování oblačnosti typů a kolem 340 před naším letopočtem. AD , Aristoteles popsal meteorologické vzorce. V roce 300 př. N.l. AD , filozof Theophrastus, dokonce vydává The Signs of Time , první dílo meteorologických předpovědí v Evropě.
Staré metody předpovědi počasí byly založeny na zkušenostech s opakováním vzorů událostí na jednom místě. Například námořníci byli schopni předpovědět nástup bouře, když dorazily husté mraky. Z toho vzniklo množství výroků jako: Pokud slunce zapadne celé červené, bude zítra v pořádku , některé potvrzuje moderní věda a jiné čistě neoficiální .
Průzkumníci již dlouho zaznamenali počasí ve svých notebookech a tato data mohla vést k prognózám, ale teprve s příchodem telegrafu v roce 1837 bylo možné tyto informace rychle shromáždit, aby získali přesnou představu v daném okamžiku stav atmosféry. Analýzou těchto dat ve formě mapy byli první meteorologové schopni vidět časový posun systémů a provést extrapolace .
Francis Beaufort a Robert Fitzroy jsou mezi prvními, kdo takové předpovědi dělají. Navzdory skepsi jejich současníků se těmto dvěma členům královského námořnictva a vlivných kruhů podařilo díky dosaženým výsledkům prosadit svou vědeckou práci.
Příchod XX tého století vidělo vývoj rovnic, které se pojí atmosféru různými vědci včetně norské školy , s Vilhelm Bjerknes na hlavě. Což bylo nakonec přeloženo do počítačového programu, když byly počítače v 70. letech dostatečně silné.
Podle webové stránky Météo-France , „během posledních třiceti let se kvalita Météo-France meteorologické předpovědi se zlepšila v průměru o jeden den jednou za deset let. Dnes [v roce 2016] se pětidenní předpověď ukazuje stejně spolehlivá jako třídenní předpověď před dvaceti lety. "
Kroky předpovědi počasí:
Data jsou získávána soustavou systémů, které na povrchu a v nadmořské výšce poskytují tlak, teplotu, vlhkost, směr a rychlost větru, srážky, zamračené podmínky atd. Každý z těchto systémů má svou vlastní frekvenci sběru dat.
Analyzuje všechna data o povrchu a nadmořské výšce z meteorologických map nakreslených počítačem na pracovní stanici , jako je SYNERGIE z Météo-France a AWIPS z Národní meteorologické služby , nebo ručně, aby získal představu o provozu. Atmosférický proud, minulost trajektorie systémů a jejich stav vývoje. Pomocí technik převzatých z norské školy meteorologie analyzuje fronty, povrchové a výškové žlaby, rady vertikálního pohybu atd. určit budoucí trajektorii těchto systémů. Tyto techniky byly prokázány po dobu až 48 hodin, u některých dokonce i déle. Získává tak kvalitativní představu o tom, co se stane.
Od poloviny XX th století , vývoj počítačů dovoleno používat rovnice, které určují atmosféru simulovat evoluci klimatických systémů. Na začátku bylo nutné je zjednodušit, protože počítače byly neefektivní. S rozvojem technologie bylo možné postupně zvyšovat složitost výpočtu a poskytovat řešení, která se blíží realitě, aniž by byla ještě dokonalá. Numerická prognóza zahrnuje:
AnalyzovatČasto se stává, že různé modely navrhují různá řešení. To je způsobeno způsobem, jakým jsou rovnice atmosféry začleněny do modelu, jeho rozlišením a stavem atmosféry, který je někdy velmi nestabilní a náchylný k velkým změnám způsobeným malými odchylkami v analýze. Počáteční (viz teorie chaosu ). Prognostik srovnává svou situaci s výsledky získanými pomocí digitálního modelu (ů). Může tak získat představu o silných a slabých stránkách řešení, která nabízejí, a vybrat si to nejlepší.
Zkušenosti s místními efekty a nedávným atmosférickým chováním umožňují prognostikům upřesnit krátkodobou a střednědobou předpověď. To může také změnit začátek prognózy změnou počátečních podmínek, nebo očekávat v krátkodobém horizontu, za určitých místech, že model nemohl předvídat ( nowcastingu ). K tomu využívá satelitní snímky , ty z meteorologických radarů , jakož i jakékoli další nedávné údaje.
Jakmile je řešení nalezeno, musí jej prognostik dát do podoby užitečné pro uživatele. Ty poslední jsou:
Každý z nich přijímá produkty v podobě nejužitečnější pro jejich provoz. Jsou to tradičně mapy nebo texty, ale v poslední době s internetem, grafy trendů nebo jiným grafickým produktem.
Pro veřejnost byly v médiích navrženy různé koncepty pro rychlé představení počasí kondenzovaným způsobem, zejména od příchodu soukromých meteorologických lokalit a 24hodinových zpravodajských kanálů. Takový globální a pseudobjektivní koncept se nazývá „ meteorologická postava “. Byl vyvinut Hugo Poppe v Belgii, poté ve variantě Harry Geurts ( KNMI ) v Nizozemsku. Jedná se o hodnotu mezi 1 a 10 vypočítanou z libovolně zvolených kvantitativních kritérií týkajících se pozorovatelných jevů, jejichž trvání a intenzita jsou měřitelné a předvídatelné (v krátkodobém horizontu): oblačnost, mlha, srážky atd. Vítr, teplota, možnost bouřek, atd. V závislosti na váhách přijatých pro tato různá kritéria umožňuje metoda určit údaje o počasí přizpůsobené konkrétním lidským činnostem: pláže, zimní sporty, jízda na kole atd. Hodnota „10“ označuje povětrnostní podmínky, které jsou velmi příznivé pro provádění cílené činnosti, a naopak, hodnota „1“ označuje počasí, které je pro stejnou činnost velmi nepříznivé.
Protože atmosféra je chaotická, navzdory lepší znalosti rovnic, které ji řídí, a většímu rozlišení shromážděných dat, je někdy nemožné dosáhnout jediného řešení, jak bylo uvedeno výše. Po několik let začaly různé hlavní národní meteorologické služby vytvářet sady předpovědí. Jde o spuštění jednoho nebo více modelů s mírně odlišnými analýzami a statistického srovnání řešení, aby se dospělo k nejpravděpodobnějšímu. Centra jako Evropské středisko pro střední předpověď počasí ( ECMWF ), Americké národní středisko pro environmentální předpověď ( NCEP ), Kanadské meteorologické centrum (CMC) a Météo-France provádějí tento druh předpovědi.