نظام التنبؤ العالمي

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

مثال على منتج تنبؤي من نظام التنبؤ العالمي (GFS)، في هذه الحالة تنبؤ لمدة 96 ساعة لارتفاع الجهد الجيوبوتنشالي عند مستوى 850 مليبار ودرجة الحرارة

نظام التنبؤ العالمي ( GFS ) هو نظام تنبؤ رقمي عالمي للطقس يحتوي على نموذج حاسوبي عالمي وتحليل تبايني تديره خدمة الأرصاد الجوية الوطنية في الولايات المتحدة (NWS).

عملية

يُشغَّل النموذج الرياضي أربع مرات يوميًا، ويُنتج تنبؤات تصل مدتها إلى 16 يومًا مقدمًا، ولكن بدقة مكانية أقل بعد 10 أيام. تتراجع دقة التنبؤ عمومًا مع مرور الوقت (كما هو الحال مع أي نموذج تنبؤ عددي بالطقس)، وبالنسبة للتنبؤات طويلة المدى، لا تحتفظ بالدقة الكافية إلا النطاقات الأوسع. وهو أحد النماذج السائدة متوسطة المدى واسعة النطاق المستخدمة بشكل عام.

مبادئ

يحتوي نموذج GFS على نواة ديناميكية كروية مكعبة ذات حجم محدود (FV3) بدقة أفقية تقريبية تبلغ 28 كم بين نقاط الشبكة، وتنخفض إلى 70 كم بين نقاط الشبكة للتنبؤات التي تتراوح مدتها بين أسبوع وأسبوعين. أما في الاتجاه الرأسي، فيُقسّم النموذج إلى 127 طبقة ويمتد إلى الميزوبوز (حوالي 80 كم). ويُنتج النموذج مخرجات التنبؤ كل ساعة خلال أول 120 ساعة، [ 1 ] ثم كل ثلاث ساعات حتى اليوم العاشر، وكل 12 ساعة حتى اليوم السادس عشر. كما تُستخدم مخرجات GFS لإنتاج إحصائيات مخرجات النموذج .

المتغيرات

بالإضافة إلى النموذج الرئيسي، يُعدّ نظام التنبؤ العالمي (GFS) أساسًا لمجموعة نماذج ذات دقة أقل، تتألف من 30 نموذجًا (31 نموذجًا مع احتساب نماذج التحكم والتشغيل) ، وتعمل بالتزامن مع نظام التنبؤ العالمي التشغيلي، وتتوفر بياناتها على نفس النطاقات الزمنية. تُعرف هذه المجموعة باسم "نظام التنبؤ العالمي الجماعي" (GEFS). ويتم دمج مجموعة نماذج التنبؤ العالمي مع مجموعة نماذج البيئة العالمية متعددة المقاييس الكندية لتشكيل نظام التنبؤ الجماعي لأمريكا الشمالية (NAEFS).

الاستخدام

كما هو الحال مع معظم أعمال الحكومة الأمريكية، فإن بيانات نظام التنبؤ العالمي (GFS) غير محمية بحقوق النشر ومتاحة مجاناً في الملكية العامة بموجب أحكام القانون الأمريكي . ولهذا السبب، يُستخدم هذا النموذج كأساس لتوقعات العديد من شركات الأرصاد الجوية الخاصة والتجارية والأجنبية.

دقة

بحلول عام 2015، تراجعت دقة نموذج GFS مقارنةً بنماذج الطقس العالمية الأخرى. [ 2 ] [ 3 ] وبرز هذا التفاوت بشكلٍ خاص في تنبؤ نموذج GFS الخاطئ بانحراف إعصار ساندي نحو البحر حتى قبل أربعة أيام من وصوله إلى اليابسة، بينما تنبأ نموذج المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى بوصوله إلى اليابسة بشكلٍ صحيح قبل سبعة أيام. ويُعزى جزء كبير من هذا التفاوت إلى محدودية الموارد الحاسوبية لدى هيئة الأرصاد الجوية الوطنية. واستجابةً لذلك، اشترت الهيئة حواسيب عملاقة جديدة، مما زاد من قدرتها الحاسوبية من 776 تيرافلوب إلى 5.78 بيتافلوب. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

اعتبارًا من تشغيل الساعة 12:00 بالتوقيت العالمي المنسق في 19 يوليو 2017، تم تحديث نموذج GFS. وعلى عكس نموذج ECMWF الذي تم تحديثه مؤخرًا ، يتصرف نموذج GFS الجديد بشكل مختلف قليلًا في المناطق الاستوائية وفي مناطق أخرى مقارنةً بالإصدار السابق. [ 7 ] ويُراعي هذا الإصدار بدقة أكبر متغيرات مثل تذبذب مادن-جوليان وطبقة الهواء الصحراوي .

في عام 2018، تم زيادة قوة المعالجة مرة أخرى إلى 8.4 بيتافلوبس ، [ 8 ] كما اختبرت الوكالة نموذجًا بديلًا محتملاً بآليات مختلفة، وهو نموذج التدفق المتبع ذو الحجم المحدود ذو العشرين وجهًا (FIM)، في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين؛ وتخلت عن هذا النموذج في حوالي عام 2016، بعد أن لم يظهر تحسنًا كبيرًا مقارنة بنموذج GFS.

في عام 2019، أُجري تحديثٌ رئيسيٌّ لنظام التنبؤ العالمي (GFS)، حيث تم تحويله من نموذج الطيف العالمي (GSM) إلى نموذج FV3 dycore الجديد. بقيَت الدقة الأفقية والرأسية كما هي، لكن هذا التحديث وضع الأساس لما يُعرف الآن بنظام التنبؤ الموحد (UFS). في 22 مارس 2021، قامت الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) بتحديث نموذج GFS، وربطته بنموذج الموجات العالمي WaveWatch III ، مما زاد من دقة GFS من 64 إلى 127 مستوى رأسيًا، مع تمديد نافذة التنبؤ لـ WaveWatch III من 10 إلى 16 يومًا. وقد بثّ هذا التحديث الأمل في نفوس بعض خبراء الأرصاد الجوية بأن يكون تحديث GFSv16 كافيًا لسدّ فجوة الدقة مع نموذج المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى (ECMWF)، الذي كان يُعتبر آنذاك أدقّ نموذج عالمي للطقس. [ 9 ] [ 10 ]

النواة الديناميكية المطورة

في 12 يونيو 2019، وبعد سنوات من الاختبارات، قامت الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) بتحديث نظام التنبؤ العالمي (GFS) بإضافة نواة ديناميكية جديدة، هي نواة GFDL الديناميكية ذات الحجم المحدود والمكعب الكروي (FV3) ، والتي تستخدم طريقة الحجم المحدود بدلاً من الطريقة الطيفية المستخدمة في الإصدارات السابقة من GFS. وقد ورث النموذج الناتج، الذي طُوّر في البداية تحت اسم FV3GFS، اسم GFS، واستمر تشغيل نظام GFS القديم حتى سبتمبر 2019. [ 11 ] [ 12 ] وأظهرت الاختبارات الأولية لنظام GFS القائم على FV3 نتائج واعدة، حيث حسّن من دقة التنبؤ واسع النطاق ودقة مسار الأعاصير مقارنةً بنظام GFS القديم. [ 13 ]

التحسينات المخطط لها

بعد إتمام التنفيذ التشغيلي الأولي لنظام FV3GFS، تحوّل تركيز مركز النمذجة البيئية التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) في مجال النمذجة العالمية نحو تطوير التحديث التالي لنظام GFS v16، والذي سيتضمن مضاعفة الدقة الرأسية، وزيادة عدد الطبقات من 64 إلى 127 طبقة، وفيزياء أكثر تقدماً، وترقيات لنظام استيعاب البيانات، والربط بنموذج الموجات العالمي التابع للمركز الوطني للتنبؤ البيئي (NCEP) باستخدام نموذج مجتمع نظام التنبؤ الموحد (UFS) . وقد تم تطبيق GFSv16 في 22 مارس 2021. [ 14 ]

في 23 سبتمبر 2020، تم تطبيق أول تطبيق عالمي لنظام التنبؤ العالمي الموحد (UFS) في المركز الوطني للتنبؤ البيئي (NCEP) ضمن نظام التنبؤ العالمي الجماعي (GEFS v12) . وتشمل مكونات هذا التحديث ما يلي:

  • استخدام النموذج العالمي FV3 - وهو نفس إصدار GFS v15 - كمكون جوي لنموذج GFS.
  • زيادة في الدقة الأفقية إلى حوالي 25 كم
  • زادت مدة التنبؤ من 10 إلى 16 يومًا
  • ارتفع عدد الأعضاء من 21 إلى 31 عضواً
  • ربط المكون الجوي لنموذج GEFS بنموذج الموجات العالمية NCEP
  • تشغيل عضو 32 لمدة 5 أيام (GEFS-Aero) للتنبؤ بالهباء الجوي، تمثيل الهباء الجوي المضمن بناءً على GOCART (GSD-Chem).

يُعدّ هذا التطبيق أول نظام متكامل عالمي النطاق في المركز الوطني للتنبؤ البيئي (NCEP)، ويحلّ محلّ نظامي Global Wave Ensemble وNEMS GFS Aerosol Component (NGAC) السابقين المستقلين. يمكنكم الاطلاع على المزيد من التفاصيل على موقع GEFS v12 التابع لمجموعة تقييم نماذج EMC ، وصفحة EMC GEFS، وصفحة EMC GEFS-Aerosol.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ تيموثي ماكلونغ. "تعديل إشعار التنفيذ الفني 16-11" . دائرة الأرصاد الجوية الوطنية. مؤرشف من الأصل في 5 يونيو 2016. تم الاطلاع عليه في 5 يونيو 2016 .
  2. ↑ بيرغر، إريك (21 يونيو 2016). "نموذج الطقس الأمريكي الآن هو ثالث أو رابع أفضل نموذج في العالم" . آرس تكنيكا.
  3. ↑ بيرغر، إريك (11 مارس 2016). "نموذج التنبؤ الأوروبي الذي يتفوق بالفعل على النموذج الأمريكي قد تحسن" . آرس تكنيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أغسطس 2016 .
  4. ↑ كرافتس، ديفيد (5 يناير 2015). "الهيئة الوطنية للأرصاد الجوية ستعزز قدرتها على الحوسبة الفائقة عشرة أضعاف" . آرس تكنيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أغسطس 2016 .
  5. ↑ رايس، دويل (22 فبراير 2016). "حاسوب عملاق يعيد موارد الطقس الأمريكية إلى الصدارة بهدوء" . يو إس إيه توداي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أغسطس 2016 .
  6. ↑ «الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي تُكمل ترقيات حاسوبها العملاق للأرصاد الجوية والمناخ» . الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أغسطس 2016 .
  7. ↑ فريق، موقع NCO الإلكتروني. "NCO PMB - التغييرات القادمة" . www.nco.ncep.noaa.gov . تاريخ الاسترجاع: 19 يوليو 2017 .
  8. ↑ «الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي تبدأ عام 2018 بتحديث ضخم لحاسوبها العملاق | الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي» . www.noaa.gov . 9 يناير 2018. تاريخ الاطلاع: 20 أغسطس 2018 .
  9. ↑ لورين غاتشيس (22 مارس 2021). "الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي تُحدّث نموذج الطقس العالمي الأمريكي الرئيسي" . الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 سبتمبر 2021 .
  10. ↑ بول دوغلاس (18 أبريل 2021). "هل سيُسهم تحديث نموذج التنبؤات الجوية GFS الجديد في تضييق الفجوة مع النموذج الأوروبي؟" . AerisWeather . تاريخ الاطلاع: 14 سبتمبر 2021 .
  11. ↑ "إشعار تغيير الخدمة 19-40" (ملف PDF) . الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يونيو 2019 .
  12. ↑ "الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) ستطور نموذجًا عالميًا جديدًا للطقس | الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي" . 27 يوليو 2016.
  13. ↑ "تخفيضات ميزانية الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي تلقى استقبالاً فاتراً في الكونغرس" . 27 أبريل 2018.
  14. ↑ "إشعار تغيير الخدمة 21-20" (ملف PDF) . خدمة الأرصاد الجوية الوطنية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 مارس 2021 .