Geresnis dabartinis transliavimas gali atskleisti, koks oras artėja 500 metrų atstumu

Oro mobilumo komanda

Orų prognozės yra įspūdingai tikslios, atsižvelgiant į tai, koks permainingas ir chaotiškas gali būti Žemės klimatas. Neįprasta gauti 10 dienų prognozes su pagrįstu tikslumo lygiu.

Tačiau dar daug ką reikia padaryti. Vienas iš meteorologų iššūkių yra pagerinti dabartinę prognozę, galimybę prognozuoti orus per artimiausias šešias valandas, kai erdvinė skiriamoji geba yra kvadratinis kilometras ar mažesnė.

Tose vietose, kur oras gali greitai keistis, tai sunku. Ir ant kortos kyla daug. Žemės ūkio veikla vis labiau priklauso nuo dabarties, nuo to priklauso ir daugelio sporto renginių saugumas. Tada kyla pavojus, kad staigūs krituliai gali sukelti staigius potvynius – didėjančią problemą daugelyje sričių dėl klimato kaitos ir urbanizacijos. Tai turi įtakos infrastruktūrai, pavyzdžiui, nuotekų tvarkymui, ir saugai, nes toks potvynis gali nužudyti.

Taigi meteorologai labai norėtų turėti geresnį būdą dabartiniams reportažams sudaryti.

Įveskite Blandine Bianchi iš EPFL Lozanoje, Šveicarijoje, ir keletą kolegų, kurie sukūrė metodą, kaip sujungti meteorologinius duomenis iš kelių šaltinių, kad būtų sukurtos geresnio tikslumo dabartinės transliacijos. Jų darbas gali pakeisti tokio tipo prognozavimo naudą visiems – nuo ​​ūkininkų ir sodininkų iki avarinių tarnybų ir nuotekų inžinierių.

Dabartinį prognozavimą riboja duomenys ir mastas, kuriuo jie renkami ir apdorojami. Pavyzdžiui, palydovinių duomenų erdvinė skiriamoji geba yra nuo 50 iki 100 km ir leidžia sekti ir prognozuoti didelius debesų elementus per šešių iki devynių valandų skalę. Priešingai, radaro duomenys atnaujinami kas penkias minutes, o erdvinė skiriamoji geba yra maždaug kilometras, todėl prognozės sudaromos nuo vienos iki trijų valandų. Kitas duomenų šaltinis – telekomunikacijų įmonių naudojamos mikrobangų jungtys, kurias pablogina krituliai.

Akivaizdu, kad radaras turi didelį potencialą dabartinei transliacijai, ir iš tikrųjų meteorologai skyrė daug išteklių jo tyrimui. Paprasčiausias būdas yra padaryti dabartinio kritulių modelio momentinį vaizdą, nurodant jo greitį ir kryptį, o tada išversti šį modelį erdvėje.

Tai veikia per trumpą laiką ir maždaug 4 km skiriamąją gebą. Tačiau po maždaug 40 minučių prarandamas bet koks prognozavimo gebėjimas, sako Bianchi ir kt. O esant didesnei, maždaug 1 km skiriamajai gebai, prognozavimo galimybė sumažėja iki mažiau nei 15 minučių.

Vienas iš būdų pagerinti šias prognozes yra koreliuoti radaro vaizdus su kritulių matavimais žemėje. Tai suteikia papildomą būdą apriboti orų modelį ir taip jį pagerinti. Iš esmės tai yra Bianchi ir bendrai sukurta technika.

Šie žmonės sujungė duomenis, surinktus 2009 m. iš 14 lietaus matuoklių, 14 mikrobangų jungčių ir radaro lietaus matavimų iš MeteoSwiss 20 x 20 km zonoje aplink Ciurichą Šveicarijoje. Tada komanda naudoja šiuos duomenis iš konkretaus laikotarpio, kad prognozuotų kritulių kiekį iki 30 minučių.

Kadangi duomenys yra istoriniai, jie gali palyginti prognozę su faktiniu kritulių kiekiu, kad nustatytų jų tikslumą.

Rezultatai daug žadantys. Viena svarbi sinoptikų prielaida yra ta, kad atmosfera ir toliau keisis taip pat, kaip dabar. Tai vadinama Lagranžo atkaklumu ir dažnai pastebima.

Kai ši prielaida yra teisinga, Bianchi ir kiti teigia, kad jų dabartinės prognozės pateikia tikslias prognozes daugiau nei 20 minučių į ateitį net 500 metrų skalėje. Tai įspūdinga. Tai turėtų reikšmingų pasekmių realiu laiku valdant vandens nuotėkį miesto nuotekų sistemose ir vykdant žemės ūkio veiklą.

Tačiau prielaida apie Lagrango atkaklumą ne visada yra teisinga. Kartais atmosfera patiria netikėtų pokyčių – pavyzdžiui, staigių šildymo įvykių, dėl kurių atsiranda konvekcinės ląstelės. Ir kai taip atsitinka, prognozių tikslumas smarkiai sumažėja. Konvekcinių įvykių atveju „nowcast“ algoritmo našumas greitai sumažėja po 15 minučių dėl spartaus lietaus elementų vystymosi ir judėjimo, sako Bianchi ir kt.

Taigi tai nustato tam tikrus svarbius apribojimus, ką toks dabar transliavimas gali padaryti. Nepaisant to, netgi gebėjimas apibūdinti dabarties neapibrėžtumą yra svarbus pokytis, sako Bianchi ir kt.

Akivaizdu, kad reikia daugiau nuveikti. Tačiau kai kuriose srityse tikslūs šimtų metrų matavimai yra meteorologų tikslas.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1810.11811 : kritulių numetimas derinant radarus, mikrobangų jungtis ir lietaus matuoklius

paslėpti