قبل از خروج از خانه یا برای سفر ، آب و هوا را بررسی می کنید ، درست است ؟ اما چگونه هواشناسان از رایانه ها برای پیش بینی باران یا آفتاب استفاده می کنند؟ پس همچنان با بیا تو اینجا همراه باشید تا به بررسی این موضوع بپردازیم .
پیش بینی آب و هوا نقش مهمی در فعالیتهای فراغتی و اقتصادی قرن ها دارد. این تعیین می کند که آیا می توانید به پیک نیک بروید یا کشتی ها می توانند با خیال راحت به دریا بروند. اما پیش بینی آب و هوا 40 سال پیش با رایانه های پیشرفته آغاز نشد. صدها سال پیش ، مردم از انواع روش ها و محاسبات دستی برای پیش بینی آب و هوا استفاده می کردند ، از مشاهده آسمان برای نشانه های باران طوفان گرفته تا مراجعه به گزارش های قدیمی آب و هوا-و آنها نسبتاً دقیق بودند.
محاسبه قبل از کامپیوتر
قبل از دستگاه های ارتباطی سریع مانند تلگراف و تلفن ، به دست آوردن اطلاعات به روز آب و هوا برای سایر نقاط تقریباً غیرممکن بود. پیش بینی آب و هوا چیزی بود که افراد روزمره بسته به آنچه می توانستند ببینند و احساس کنند در آن شرکت می کردند.
سایه خاص آسمان ، میزان رطوبت و فشار هوا – که می توانید آن را در مفاصل خود احساس کنید – جایی که همه باید شرایط آب و هوایی روز بعد را پیش بینی می کردند. اما آنها بسیار دقیق نبودند ، پر از خرافات بودند و نمی توانند بیش از یک یا دو روز آینده را پیش بینی کنند.
در اواخر دهه 1800 و اوایل 1900 ، پیش بینی آب و هوا به نوع جدی تری از علوم تبدیل شد. شبکه های خدمات آب و هوایی قادر به برقراری ارتباط و تبادل داده های آب و هوا در مسافت های طولانی بودند.
آب و هوا از آب سرچشمه نمی گیرد تحت تأثیر شرایط مناطق مجاور است. دانستن شرایط آب و هوایی در شهرهای نزدیک به ما امکان می دهد نوع آب و هوایی را که احتمالاً تجربه می کنیم پیش بینی کنیم.
قبل از رایانه های دیجیتالی ، هواشناسان داده های آب و هوا را به صورت دستی روی نقشه ها ترسیم می کردند. آنها سپس داده ها را برای مدت زمان طولانی تجزیه و تحلیل کرده و به دنبال روندها و الگوها هستند. اما حتی قبل از رایانه ، هواشناسان ابزارهایی برای جمع آوری داده های جوی در اختیار داشتند. به عنوان مثال ، آنها از بالن های آب و هوا استفاده می کردند تا نمونه هایی از ارتفاع بالاتر در جو دریافت کنند.
تولد جلوه پروانه
اصطلاح “اثر پروانه ای” اولین بار در دهه 1960 توسط هواشناس ادوارد لورنز مطرح شد ، اگرچه دیگران قبلاً در مورد این موضوع بحث کرده بودند. لورنز از این واژه برای توصیف حساسیت سیستم های آب و هوایی استفاده کرد. در حالی که پیش بینی های قبلی آب و هوا را دوباره محاسبه می کرد ، لورنز تنها هواشناس نبود که متوجه چیز عجیبی شد. حتی کوچکترین تغییر در اعداد منجر به پیش بینی آب و هوا کاملاً متفاوت شد. تغییر در اعداد آنقدر ناچیز بود که او آن را به بال زدن بال های پروانه ای در یک طرف جهان تشبیه کرد که طوفانی شدید را از سوی دیگر آغاز می کرد.
کامپیوترها تنها بخشی از معادله هستند
این در نام است: محاسبه به معنی محاسبه است. “کامپیوتر” زمانی شغلی بود که افراد با ریاضی در آن می نشستند و روزانه صدها مشکل ریاضی را حل می کردند. در عوض ، رایانه های مدرن این فرایند را با ماشین های دیجیتال خودکار می کنند.
مدلهای پیش بینی آب و هوا برای جلوگیری از سقوط تا حد ممکن به اثر کره ، اعداد را محاسبه کرده و نتایج را با درجه بالایی از دقت تولید می کنند. اما حتی این برای غلبه بر آب و هوا کافی نیست.
مدل های فعلی پیش بینی آب و هوا می توانند آب و هوا را برای پنج روز در آینده با دقت 90 درصد پیش بینی کنند. دقت به طور قابل توجهی پس از آن کاهش می یابد. این میزان برای پیش بینی های هفت روزه به 80 درصد و برای موارد دیگر در آینده به 50 درصد می رسد.
چگونه کامپیوترها آب و هوا را پیش بینی می کنند
مدل رایانه ای مجموعه دستورالعمل هایی است که کامپیوتر برای ایجاد شبیه سازی یک ویژگی یا پدیده در دنیای واقعی دنبال می کند. مدل های مدرن پیش بینی آب و هوا نرم افزاری هستند که داده های آب و هوا را برای پیش بینی ویژگی تجزیه و تحلیل می کنند. آنها به همان شیوه ای عمل می کنند که رایانه ها صعود و سقوط دوره ای بازار سهام را پیش بینی می کنند.
برای اینکه بدانید در آینده چه اتفاقی می افتد ، باید بدانید که قبلاً چه اتفاقی افتاده و در حال حاضر چه اتفاقی می افتد. پیش بینی آب و هوا با رایانه شروع نمی شود ، بلکه با داده شروع می شود. هواشناسان داده ها را با استفاده از ابزارهای مختلف در سراسر جهان به طور همزمان جمع آوری می کنند.
آنها از پره های باد برای اندازه گیری سرعت باد ، دماسنج برای دما ، فشارسنج برای فشار و رطوبت سنج برای رطوبت استفاده می کنند.
همه این داده ها سپس در مدلهای مختلف رایانه ای برای تجزیه و تحلیل و مقایسه با داده ها و محاسبات قبلی پیاده سازی می شوند. اما یک مدل واحد برای پیش بینی آب و هوا وجود ندارد. مدلهای مختلف بر مناطق خاصی از سیستم آب و هوا تمرکز می کنند و همزمان با سایر مدلها کار می کنند تا تصویری کامل ایجاد شود.
مدل های اقلیمی
مدلهای آب و هوایی عمدتا مسئول پیش بینی تغییرات آب و هوای زمین یا منطقه هستند. آب و هوا به طور کلی شرایط متوسط آب و هوا است و شرایط آب و هوایی برای یک یا دو روز نیست.
مدلهای مقیاس متوسط
مدل های رایانه ای مقیاس وسیع ، مناطق را در مقیاس حدود 20 کیلومتر تجزیه و تحلیل می کنند. آنها فقط داده های مناطق نسبتاً نزدیک را تجزیه و تحلیل کرده و از آنها برای پیش بینی آب و هوای محلی در چند روز آینده استفاده می کنند.
مدلهای آماری
مدل های آماری بیشتر بر تجزیه و تحلیل داده ها تمرکز می کنند تا شبیه سازی آب و هوا. آنها داده های دهه های قبل را بررسی کرده و آب و هوا را پیش بینی می کنند. میانگین دما و شرایط آب و هوایی در یک مکان و مکان مشابه نیز به پیش بینی کمک می کند.
شبیه سازی کامل اتمسفر
داده های جمع آوری شده با استفاده از ابزارهای هواشناسی به همراه مدل های مختلف پیش بینی آب و هوا در شبیه سازی دیجیتالی جو زمین پیاده سازی شده است. زمان در شبیه سازی افزایش یافته است تا شرایط آب و هوایی تقریبی در روزهای آینده در مقیاس جهانی آشکار شود.
اما شبیه سازی کل جو زمین کار آسانی نیست. برای به دست آوردن پیش بینی های مکرر و دقیق ، مراکز هواشناسی به جای ابر رایانه ها از رایانه های معمولی استفاده می کنند. این دستگاه ها به طور ایده آل قادرند بیش از 14000 تریلیون محاسبه در ثانیه انجام دهند. اما حتی پس از آنکه نتایج همچنان خشن است. سپس نتایج توسط تیمی از متخصصان هواشناسی بسیار ماهر مورد بررسی قرار می گیرد تا با دقت 90 درصد تفسیر و تأیید شود – اما هرگز 100 درصد.
شبیه سازی باید علاوه بر فیزیک جوی ، از پویایی زمین نیز برخوردار باشد. دانشمندان از معادلات فیزیک برای شبیه سازی فرایندهای جوی و نحوه تعامل شرایط مختلف آب و هوایی استفاده می کنند. شبیه سازی به طور کلی همچنین چرخش زمین و چگونگی پیش بینی شرایط آب و هوایی در سراسر جهان را در نظر می گیرد.
آینده پیش بینی آب و هوا
پیش بینی آب و هوا از پیش بینی آب و هوا در چند روز آینده به پیش بینی کل ضعیف با دقت بالا در حدود 100 سال تبدیل شد. اما هنوز فضای زیادی برای پیشرفت وجود دارد. برای پیش بینی بهتر ، هواشناسان به سه چیز نیاز دارند ؛ درک عمیق تری از جو زمین ، داده های دقیق و مکرر جوی و رایانه های قدرتمندی که می توانند آن را به موقع تجزیه و تحلیل و مدیریت کنند. همه آنها در آینده نزدیک در دسترس هستند.
نظرات کاربران