النموذج الموحد

النموذج الموحد هو مجموعة برامج للتنبؤ العددي بالطقس ونمذجة المناخ، طُوِّرت في الأصل من قِبَل مكتب الأرصاد الجوية البريطاني عام ١٩٩٠ ^{[ ١ ] [ ٢ ]} ، ويُستخدم حاليًا ويُطوَّر من قِبَل العديد من وكالات التنبؤ بالطقس حول العالم. ^{[ ٣ ]} سُمِّيَ النموذج الموحد بهذا الاسم لأنه يُستخدم نموذج واحد عبر نطاق واسع من الأطر الزمنية (من التنبؤات الآنية إلى التنبؤات التي تُجرى على مدى قرون) والنطاقات المكانية (من نطاق الحمل الحراري إلى نمذجة نظام المناخ الأرضي). ^{[ ٤ ]} كان مكتب الأرصاد الجوية البريطاني أول منظمة أرصاد جوية وطنية تُصمِّم وتُطبِّق مثل هذا النموذج في عملياتها آنذاك. ^{[ ٥ ]} يعتمد النموذج على نقاط الشبكة ، وليس على الموجات ، ويُشغَّل على مجموعة متنوعة من الحواسيب العملاقة حول العالم. كما يُمكن ربط النموذج الموحد للغلاف الجوي بعدد من نماذج المحيطات. ^{[ ٦ ]} في مكتب الأرصاد الجوية البريطاني، يُستخدم النموذج الموحد في المجموعة الرئيسية لنماذج التنبؤ بالطقس، وفي نماذج الطقس الجاهزة للاستخدام والنماذج عند الطلب، وفي نمذجة الفصول والمناخ. تستخدم العديد من وكالات الأرصاد الجوية الوطنية أو العسكرية الأخرى حول العالم مجموعات نماذج موحدة مماثلة ذات نطاقات عالمية وإقليمية للتنبؤات التشغيلية.

تُوفّر بيانات التنبؤ العددي بالطقس من خلال رصد الأقمار الصناعية، والرصد الأرضي (البشري والآلي)، والعوامات البحرية، والرادار، وبالونات الأرصاد الجوية اللاسلكية ، وأجهزة قياس سرعة الرياح ، والطائرات التجارية، بالإضافة إلى بيانات خلفية من عمليات تشغيل النموذج السابقة. يتم تعديل النموذج الحاسوبي وفقًا للرصد باستخدام عملية الاستيعاب ، بدلاً من إجباره على قبول قيمة مُرصَدة قد تُؤدي إلى عدم استقرار النظام (وقد تكون هذه القيمة غير دقيقة). ^{[ 7 ]} تمت كتابة حزمة برامج النموذج الموحد بلغة فورتران (كانت في الأصل الإصدار 77، ولكنها أصبحت في الغالب الإصدار 90 اعتبارًا من عام 2003 ).^[ ٨ ^] نظرًا لأن معظم التطورات المهمة تقع بالقرب من سطح الأرض، فإن الطبقات الرأسية تكون متقاربة أكثر بالقرب من السطح. ^{[ ٩ ] تم} نشر تحديث رئيسي في أغسطس ٢٠٠٢، يُسمى "الديناميكيات الجديدة". ^{[ ١٠ ]}

يدير مكتب الأرصاد الجوية مجموعة من مجموعات التنبؤ العددي بالطقس باستخدام UM. ^{[ 11 ]}

تستخدم جميع النماذج دقةً متفاوتةً للتضاريس ، مع دقةٍ أعلى عند الدقة الأعلى. العامل المحدد في جميع النماذج هو أن الحدث الجوي يجب أن يكون بحجم ثلاث نقاط شبكية على الأقل لتسجيله. لذا، بالنسبة لنموذج بدقة 40  كم، يجب أن يكون النظام الجوي بحجم 120 كم على الأقل  ليتم نمذجته. هذا يعني أن الظواهر الأصغر، مثل المنخفضات الجوية الصغيرة والأعاصير الصغيرة والعواصف الرعدية الكبيرة، أصغر من أن يتمكن النموذج من التعامل معها. مع زيادة الدقة، يمكن رصد أحداث أصغر؛  فنموذج 1.5 كم، على سبيل المثال، يُقال إنه قادر على نمذجة زخات المطر الفردية.

يتم تشغيل مجموعات النماذج الموحدة المشابهة لتلك الخاصة بمكتب الأرصاد الجوية من قبل مكتب الأرصاد الجوية الأسترالي ، ومنظمة الكومنولث الأسترالية للبحوث العلمية والصناعية ، ودائرة الأرصاد الجوية في جنوب إفريقيا ، والمعهد النرويجي للأرصاد الجوية ، والمعهد الوطني النيوزيلندي لأبحاث المياه والغلاف الجوي ، وإدارة الأرصاد الجوية (الجنوبية) الكورية ، والمركز الوطني للتنبؤات الجوية متوسطة المدى ، وهو مكتب تابع لوزارة علوم الأرض الهندية .

يُعدّ نموذج الكيمياء والهباء الجوي في المملكة المتحدة ( UKCA ) نموذجًا فرعيًا من نموذج UM ، ويتناول كيمياء الغازات النزرة والهباء الجوي ضمن النموذج. ^{[ 17 ]} ويشمل ذلك حساب تركيزات الغازات ذات الأهمية المناخية، مثل الميثان والأوزون ، بالإضافة إلى تكوين الهباء الجوي وتطوره . وكما هو الحال مع معظم نماذج UM، فقد طُوّر نموذج UKCA بالتعاون بين مكتب الأرصاد الجوية البريطاني والأوساط الأكاديمية البريطانية.

نظام البيئة الأرضية المشترك في المملكة المتحدة (JULES) هو نموذج لسطح الأرض تم تطويره بالتعاون بين مكتب الأرصاد الجوية ومعاهد بحثية أخرى. ^{[ 18 ]} يحاكي JULES تبادل الحرارة والرطوبة بين الغلاف الجوي للنموذج الموحد وسطح الأرض والغطاء النباتي. كما يمكن استخدام JULES دون اتصال بالإنترنت لتقدير تأثيرات نماذج المناخ المختلفة على سطح الأرض والهيدرولوجيا.

• صفحة الويب الخاصة بالتعاون الموحد للنماذج في مكتب الأرصاد الجوية.
• نماذج أوراق موحدة
• مقدمة إلى نظام UM من قبل NCAS