Prognozowanie pogody jest zastosowanie wiedzy w meteorologii i nowoczesnych pobranych danych technicznych i komputera przewidzieć stan atmosfery w późniejszym czasie. Historia prognozowania pogody sięga czasów starożytnych z wyroczni i wróżbitów , ale współczesna nauka naprawdę pochodzi z późnego XIX XX wieku i na początku XX th . Jednak zyskało to uznanie od czasów II wojny światowej, kiedy środki techniczne, takie jak radar i nowoczesna komunikacja, sprawiły, że dostęp do danych był szybszy i bogatszy.
Prawa rządzące zachowaniem atmosfery wywodzą się z mechaniki płynów . Można je rozwiązać za pomocą modeli matematycznych i superkomputerów . Mimo wszystko, chociaż rozdzielczość naszych danych wzrosła wykładniczo, prognozowanie pozostaje w równym stopniu sztuką, co nauką. Rzeczywiście, stan atmosfery można zrozumieć w teorii chaosu i nigdy nie można go do końca zdefiniować, co pozostawia miejsce na czynnik ludzki w prognozie.
„Wyobraźmy sobie obracającą się kulę o średnicy 12 800 kilometrów z chropowatą powierzchnią i zwieńczoną 40 kilometrami mieszanego gazu, którego stężenie składników zmienia się w czasie i przestrzeni. Wszystko jest ogrzewane przez piec jądrowy oddalony o 150 milionów kilometrów. Wyobraźmy sobie też, że kula ta krąży wokół reaktora i że różne miejsca na jej powierzchni są różnie nagrzewane w zależności od trajektorii. Wyobraźmy sobie dalej, że warstwa gazu również odbiera ciepło z powierzchni kuli, zwykle w sposób ciągły, ale czasami gwałtownie i nagle. "
„Po obserwowaniu przez chwilę ewolucji tego procesu wyobraź sobie, że jesteś proszony o przewidzenie, jaki będzie jego stan w punkcie na jego powierzchni za jeden, dwa lub nawet kilka dni w przyszłości. O to w zasadzie codziennie pytamy meteorologów. Bob Ryan, meteorolog, Biuletyn Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego , 1982. ”
Życie i praca wielu ludzi zależy od pogody. Wróżbici epoki kamienia i kapłani starożytności próbowali przewidzieć czas, w którym będzie mógł uzyskać dobre plony, zapobiec powodziom itp. Od starożytności w Chinach powstała praca o meteorologii, która zawiera również prognozy, Nei Jing Su Wen . W 650 pne. BC , że Babilończycy wywnioskować z obserwacji pogody w chmurze rodzajów i około 340 pne. AD , Arystoteles opisane wzorce meteorologicznych. W 300 pne. AD , filozof Teofrast publikuje nawet Znaki czasu , pierwszą w Europie pracę z prognozami meteorologicznymi.
Wszystkie stare metody prognozowania pogody opierały się na doświadczeniu powtarzających się schematów zdarzeń w jednym miejscu. Na przykład żeglarze byli w stanie przewidzieć nadejście burzy, gdy nadciągnęły gęstniejące chmury. Dało to początek wielu powiedzeniom, takim jak: Jeśli słońce zajdzie całe czerwone, jutro będzie dobrze , niektóre potwierdzone przez współczesną naukę, a inne czysto anegdotyczne .
Odkrywcy od dawna notowali pogodę w swoich notatnikach i dane te mogły dać początek prognozom, ale dopiero wraz z nadejściem telegrafu w 1837 r. można było szybko zebrać te informacje, aby uzyskać dokładne wyobrażenie w danym momencie stan atmosfery. Analizując te dane w formie mapy, pierwsi meteorolodzy byli w stanie zobaczyć czasowe przemieszczenie systemów i dokonać ekstrapolacji .
Francis Beaufort i Robert Fitzroy są jednymi z pierwszych, którzy dokonali takich prognoz. Pomimo sceptycyzmu współczesnych, tym dwóm członkom Królewskiej Marynarki Wojennej i wpływowym kręgom udało się narzucić swoją pracę naukową dzięki uzyskanym wynikom.
Przyjście XX th wieku nastąpił rozwój równań, które regulują nastrój przez różnych naukowców, w tym szkoły norweskiego , z Vilhelm Bjerknes do głowy. Co ostatecznie zostało przetłumaczone na program komputerowy , gdy komputery stały się wystarczająco wydajne w latach 70. XX wieku.
Według strony internetowej Météo-France , „w ciągu ostatnich trzydziestu lat, jakość Météo France prognoz meteorologicznych poprawiła się średnio o jeden dzień co dziesięć lat. Dziś [w 2016 r.] pięciodniowa prognoza okazuje się równie wiarygodna, jak trzydniowa prognoza sprzed dwudziestu lat. "
Kroki prognozy pogody:
Dane są zbierane przez zestaw systemów, które podają ciśnienie, temperaturę, wilgotność, kierunek i prędkość wiatru, opady, zachmurzenie itp. na powierzchni i na wysokości. Każdy z tych systemów ma swoją własną częstotliwość zbierania danych.
Analizuje wszystkie dane powierzchniowe i wysokościowe z map meteorologicznych sporządzonych komputerowo na stacji roboczej , takich jak SYNERGIE z Météo-France i AWIPS z National Weather Service , lub ręcznie, aby uzyskać wyobrażenie o ruchu drogowym prądy atmosferyczne, przeszłość trajektoria systemów i ich stan rozwoju. Wykorzystując techniki odziedziczone z norweskiej szkoły meteorologicznej , analizuje fronty, doliny powierzchniowe i wysokościowe, adwekcje ruchu pionowego itp. aby określić przyszłą trajektorię tych systemów. Techniki te zostały sprawdzone przez okres do 48 godzin, a dla niektórych nawet dłużej. W ten sposób uzyskuje jakościowe wyobrażenie o tym, co się wydarzy.
Od połowy XX th wieku , rozwój komputerów mogą korzystać z równań, które regulują nastrój do symulacji ewolucji systemów pogodowych. Na początku musiały zostać uproszczone, ponieważ komputery były nieefektywne. Wraz z rozwojem technologii możliwe było stopniowe zwiększanie złożoności obliczeń, aby uzyskać rozwiązania, które są coraz bliższe rzeczywistości, ale nie są jeszcze doskonałe. Prognozowanie numeryczne obejmuje:
AnalizowaćCzęsto zdarza się, że różne modele proponują różne rozwiązania. Wynika to ze sposobu, w jaki równania atmosfery są włączone do modelu, jego rozdzielczości i stanu atmosfery, która jest czasami bardzo niestabilna i podatna na duże zmiany z małych zmian w analizie początkowej (patrz teoria chaosu ). Wróżka porównuje swój scenariusz z wynikami uzyskanymi za pomocą modelu cyfrowego (ów). Może w ten sposób zorientować się w mocnych i słabych stronach oferowanych przez nich rozwiązań i wybrać najlepsze.
Doświadczenie z lokalnymi skutkami i ostatnimi zachowaniami atmosferycznymi pozwala prognostom udoskonalić krótko- i średnioterminową prognozę. Może również zmienić początek prognozy poprzez modyfikację warunków początkowych lub oczekiwanych w krótkim okresie dla konkretnych miejsc, których model nie był w stanie przewidzieć ( nowcasting ). W tym celu wykorzystuje zdjęcia satelitarne , te z radarów meteorologicznych , a także wszelkie inne aktualne dane.
Po znalezieniu rozwiązania, prognostyk musi umieścić je w formie użytecznej dla użytkownika. Te ostatnie to:
Każdy z nich otrzymuje produkty w formie najbardziej przydatnej dla ich działania. Tradycyjnie są to mapy lub teksty, ale od niedawna w Internecie, wykresach trendów lub innym produkcie graficznym.
Media proponowały opinii publicznej różne koncepcje szybkiego przedstawiania pogody w skondensowany sposób, zwłaszcza od czasu pojawienia się prywatnych stacji meteorologicznych i całodobowych kanałów informacyjnych. Taka globalna i pseudo-obiektywna koncepcja nazywana jest „ figurą meteorologiczną ”. Został opracowany przez Hugo Poppe w Belgii, a następnie w wariancie przez Harry'ego Geurtsa ( KNMI ) w Holandii. Jest to wartość od 1 do 10, obliczona z dowolnie wybranych kryteriów ilościowych, dotyczących obserwowalnych zjawisk, których czas trwania i intensywność są mierzalne i przewidywalne (w krótkim okresie): zachmurzenie, mgła, opady itp. wiatr, temperatura, możliwość burzy, itp. W zależności od wagi przyjętej dla tych różnych kryteriów, metoda umożliwia wyznaczenie danych pogodowych dostosowanych do określonych czynności człowieka: plaże, sporty zimowe, jazda na rowerze itp. Wartość „10” wskazuje warunki pogodowe, które są bardzo korzystne dla wykonywania danej czynności, a wartość „1” oznacza pogodę bardzo niekorzystną dla tej samej czynności.
Ponieważ atmosfera jest chaotyczna, pomimo lepszej znajomości rządzących nią równań i większej rozdzielczości zbieranych danych, czasami niemożliwe jest znalezienie jednego rozwiązania, jak wspomniano wcześniej. Od kilku lat różne główne krajowe służby meteorologiczne zaczęły tworzyć zestawy prognoz. Jest to kwestia uruchomienia jednego lub więcej modeli z nieco innymi analizami i statystycznego porównania rozwiązań w celu uzyskania najbardziej prawdopodobnego. Tego rodzaju prognozy przeprowadzają takie ośrodki jak Europejskie Centrum Prognoz Średnioterminowych ( ECMWF ), Narodowe Centrum Przewidywania Środowiska Stanów Zjednoczonych ( NCEP ), Kanadyjskie Centrum Meteorologiczne (CMC) i Météo-France .