Наука прогнозування погоди

 Наука прогнозування погоди

Зміна атмосфери, а звідси і погоди, визначають динамічні і фізичні процеси, що протікають в атмосфері, а також взаємодії із середовищем, що примикає, (наприклад, поверхні суші, океану і льоду). Науково обґрунтовані прогнози погоди можливі лише у випадку, якщо процеси досить зрозумілі, а поточний стан атмосфери досить відомий, для підготовки прогнозів майбутніх станів. Прогнози погоди підготовляються з використанням в основному системного підходу, що включає спостереження і засвоєння даних, процес розуміння, пророкування і поширення. У кожнім з цих компонентів використовуються досягнення науки і техніки і буде продовжуватися їхнє використання.

Спостереження і засвоєння даних

2.1.1 За останні кілька десятиліть, завдяки значним досягненням у науці, з'явилися поліпшені і більш ефективні методи для проведення спостережень і своєчасного збору даних від великого ряду джерел, що включають радіолокатори і супутники. Використання даних цих спостережень у науково обґрунтованих методах привело до значного підвищення якості прогнозів погоди, і в результаті цього люди в усім світі стали покладатися на прогнози погоди як коштовний внесок у багато процесів прийняття рішень.

2.1.2 Підготовлювані за допомогою комп'ютерів прогнози починаються з опису стану атмосфери, ґрунтуючись на минулих і поточних спостереженнях у процесі, називаному засвоєнням даних, у якому використовується модель чисельного прогнозування погоди (ЧПП) (див. 2.3.2) для узагальнення і просування в часі інформації від минулих спостережень. Засвоєння даних є досить ефективним при використанні неповного охоплення даними спостережень від різних джерел з метою створення логічно погодженої оцінки стану атмосфери. Однак, подібно прогнозові, вона базується на моделіЧПП і не може охоче використовувати спостереження в таких масштабах і процесах, що не представлені моделлю.

2.1.3 Міжнародне наукове співтовариство підкреслює, що обмежуючим фактором як деякі прогнози є наявність районів з дуже бідним охопленням даними. Тому усе ще мається потреба в поліпшених системах спостережень і в методах для засвоєння даних цих систем у моделях ЧПП.

2.2 Розуміння фізичних властивостей атмосфери: властиві обмеження для передбачуваності

2.2.1 Завдяки різній дослідницькій діяльності, включаючи проведення польових експериментів, теоретичну роботу і чисельне моделювання, у науковому розумінні фізичних процесів досягнуто значний прогрес. Однак атмосферні процеси споконвічно є нелінійними, і не усі фізичні процеси можна зрозуміти або представити в моделях ЧПП. Наприклад, широка розмаїтість можливої наявності води в хмарах і часток льоду необхідно значно спростити у виді невеликих купчастих хмар, що можуть бути джерелом зливового дощу. Постійні дослідницькі зусилля з використанням очікуваних поліпшень у комп'ютерній технології і фізичних вимірюваннях дозволяють поліпшити ці наближення. І навіть після цього усе ще виявиться неможливим представляти всі атмосферні рухи і процеси.

2.2.2 Маємо широкий спектр видів атмосферного руху — від планетарного масштабу до місцевої турбулентності. Деякі з них є нестійкими й організовані таким чином, що потік підсилюється з використанням, наприклад, енергії від нагрівання і конденсації вологи. Ця властивість атмосфери означає, що невеликі невизначеності про стан атмосфери також будуть зростати, і, таким чином, в остаточному підсумку, виявиться неможливим точно пророчити нестійкі системи. Наскільки це швидко відбувається залежить від типу і розміру руху. Для конвективних рухів, таких як грози, обмеження складає порядку годин, у той час як для великомасштабних рухів воно складає порядку двох тижнів. 

Метеороло́гія (від грец. μετέωρον, metéōron, «високо в небі»; та грец. λόγος, lógos, «знання») — наука про атмосферу. Основні об'єкти дослідження: склад і будова атмосфери, тепловий режим атмосфери, вологообіг, загальна циркуляція, електричні поля, оптичні і акустичні явища.

Прогнóз погóди (англ. Weather forecasting, рос. Прогноз погоды, нім. Wettervorhersage) — складання науково-обґрунтованих передбачень про майбутнє стану погоди. Прогноз погоди синоптичним методом ділиться на прогноз синоптичного розташування і, на його основі, власне сам прогноз погоди, тобто, значень або ходу метереологічних елементів або втілення тих чи інших атмосферних процесів (випадання дощу, утворення туману, гроза, тощо). ^[1]

Прогноз погоди буває:

• короткостроковий,
• довгостроковоий.

Прогнозни погоди можуть укладатись як для загального користування, без певної специфіки, так і спеціалізовані, приміром, авіаційні, тощо.

Прогноз синоптичного розташування робиться перед власне прогнозом погоди. Він містить інформацію про майбутній розподіл і характеристики повітряних мас, фронтів, атмосферних збурень, тощо. Прогнози бувають синоптичні, числові, статистичні (фізико-статистичні) та інші.

Синоптична метеорологія (від грец. sunoptikos — «бачений разом») — розділ метеорології, що розглядає процеси із характероним просторовим розміром порядку 1000 км або більше, але менші за загальні процеси циркуляції атмосфери^[1][2]. На цій шкалі існують такі явища як депресії, циклони та антициклони позатропічних широт, діють хвилі Росбі. Оскільки ці явища є головними чинниками, що впливають на погоду у помірних широтах, саме на цій шкалі проводиться сучасне прогнозування погоди.