التنبؤ العددي بالطقس

الموسوعة الحرة
تظهر شبكة لنموذج الطقس العددي. تقسم الشبكة سطح الأرض على طول خطوط الطول والخطوط الموازية، وتحاكي سمك الغلاف الجوي من خلال تكديس خلايا الشبكة بعيدًا عن مركز الأرض. يوضح الملحق العمليات الفيزيائية المختلفة التي تم تحليلها في كل خلية من خلايا الشبكة، مثل الحمل الحراري، وهطول الأمطار، والإشعاع الشمسي، والتبريد الإشعاعي الأرضي.
تستخدم نماذج الطقس أنظمة المعادلات التفاضلية القائمة على قوانين الفيزياء ، والتي تشمل بالتفصيل حركة السوائل ، والديناميكا الحرارية ، والانتقال الإشعاعي ، والكيمياء ، وتستخدم نظام إحداثيات يقسم الكوكب إلى شبكة ثلاثية الأبعاد. يتم حساب الرياح ، وانتقال الحرارة ، والإشعاع الشمسي ، والرطوبة النسبية ، وتغيرات طور الماء ، وعلم المياه السطحية داخل كل خلية شبكة، ويتم استخدام التفاعلات مع الخلايا المجاورة لحساب خصائص الغلاف الجوي في المستقبل.

تستخدم التنبؤات الجوية العددية ( NWP ) نماذج رياضية للغلاف الجوي والمحيطات للتنبؤ بالطقس بناءً على الظروف الجوية الحالية. وعلى الرغم من محاولتها لأول مرة في عشرينيات القرن العشرين، إلا أنه لم يتم إنتاج نتائج واقعية للتنبؤات الجوية العددية إلا بعد ظهور المحاكاة الحاسوبية في الخمسينيات. يتم تشغيل عدد من نماذج التنبؤ العالمية والإقليمية في بلدان مختلفة حول العالم، باستخدام ملاحظات الطقس الحالية المنقولة من أجهزة الراديوسوند والأقمار الصناعية للطقس وأنظمة المراقبة الأخرى كمدخلات.

يمكن استخدام النماذج الرياضية القائمة على نفس المبادئ الفيزيائية لتوليد إما توقعات الطقس قصيرة الأجل أو توقعات المناخ طويلة الأجل؛ وتُطبق الأخيرة على نطاق واسع لفهم وتوقع تغير المناخ . وقد سمحت التحسينات التي أُدخلت على النماذج الإقليمية بتحسينات كبيرة في مسار الأعاصير المدارية وتوقعات جودة الهواء ؛ ومع ذلك، فإن أداء النماذج الجوية ضعيف في التعامل مع العمليات التي تحدث في منطقة مقيدة نسبيًا، مثل حرائق الغابات .

تتطلب معالجة مجموعات البيانات الضخمة وإجراء الحسابات المعقدة اللازمة للتنبؤ العددي الحديث بالطقس بعضًا من أقوى أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم. وحتى مع القوة المتزايدة لأجهزة الكمبيوتر العملاقة، فإن مهارة التنبؤ في نماذج الطقس العددية تمتد إلى حوالي ستة أيام فقط. تشمل العوامل التي تؤثر على دقة التنبؤات العددية كثافة وجودة الملاحظات المستخدمة كمدخلات للتنبؤات، جنبًا إلى جنب مع أوجه القصور في النماذج العددية نفسها. تم تطوير تقنيات ما بعد المعالجة مثل إحصائيات مخرجات النموذج (MOS) لتحسين التعامل مع الأخطاء في التنبؤات العددية.

وتكمن مشكلة أكثر جوهرية في الطبيعة الفوضوية للمعادلات التفاضلية الجزئية التي تصف الغلاف الجوي. فمن المستحيل حل هذه المعادلات بدقة، وتنمو الأخطاء الصغيرة مع مرور الوقت (تتضاعف كل خمسة أيام تقريبًا). والفهم الحالي هو أن هذا السلوك الفوضوي يحد من دقة التوقعات إلى حوالي 14 يومًا حتى مع بيانات الإدخال الدقيقة والنموذج الخالي من العيوب. بالإضافة إلى ذلك، يجب استكمال المعادلات التفاضلية الجزئية المستخدمة في النموذج بمعلمات للإشعاع الشمسي ، والعمليات الرطبة (السحب وهطول الأمطار )، وتبادل الحرارة ، والتربة، والنباتات، ومياه السطح، وتأثيرات التضاريس. وفي محاولة لقياس كمية كبيرة من عدم اليقين المتأصل المتبقي في التنبؤات العددية، تم استخدام التنبؤات المجمعة منذ تسعينيات القرن العشرين للمساعدة في قياس الثقة في التنبؤ، والحصول على نتائج مفيدة في المستقبل البعيد أكثر مما كان ممكنًا بخلاف ذلك. يحلل هذا النهج التنبؤات المتعددة التي تم إنشاؤها باستخدام نموذج تنبؤ فردي أو نماذج متعددة.

تاريخ

لوحة التحكم الرئيسية ENIAC في مدرسة مور للهندسة الكهربائية التي تديرها بيتي جينينجز وفرانسيس بيلاس

بدأ تاريخ التنبؤ العددي بالطقس في عشرينيات القرن العشرين من خلال جهود لويس فراي ريتشاردسون ، الذي استخدم الإجراءات التي طورها فيلهلم بيركنز [1] في الأصل لإنتاج تنبؤ مدته ست ساعات لحالة الغلاف الجوي فوق نقطتين في وسط أوروبا يدويًا، واستغرق الأمر ستة أسابيع على الأقل للقيام بذلك. [2] [1] [3] لم يتم تقليص وقت الحساب إلى أقل من فترة التنبؤ نفسها حتى ظهور الكمبيوتر والمحاكاة الحاسوبية . تم استخدام ENIAC لإنشاء أول توقعات الطقس عبر الكمبيوتر في عام 1950، بناءً على تقريب مبسط للغاية لمعادلات الحكم الجوي. [4] [5] في عام 1954، استخدمت مجموعة كارل جوستاف روسبي في المعهد السويدي للأرصاد الجوية والهيدرولوجيا نفس النموذج لإنتاج أول توقعات تشغيلية (أي تنبؤ روتيني للاستخدام العملي). [6] بدأت التنبؤات الجوية العددية التشغيلية في الولايات المتحدة في عام 1955 تحت وحدة التنبؤات الجوية العددية المشتركة (JNWPU)، وهو مشروع مشترك بين القوات الجوية والبحرية ومكتب الطقس الأمريكي . [ 7 ] في عام 1956، طور نورمان فيليبس نموذجًا رياضيًا يمكنه تصوير الأنماط الشهرية والموسمية في طبقة التروبوسفير بشكل واقعي؛ أصبح هذا أول نموذج مناخي ناجح . [8] [9] بعد عمل فيليبس، بدأت عدة مجموعات في العمل لإنشاء نماذج الدورة العامة . [10] تم تطوير أول نموذج مناخي للدورة العامة يجمع بين العمليات المحيطية والغلاف الجوي في أواخر الستينيات في مختبر ديناميكيات السوائل الجيوفيزيائية التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . [11]

مع تزايد قوة أجهزة الكمبيوتر، زاد حجم مجموعات البيانات الأولية وتم تطوير نماذج جوية أحدث للاستفادة من قوة الحوسبة الإضافية المتاحة. تتضمن هذه النماذج الأحدث المزيد من العمليات الفيزيائية في تبسيط معادلات الحركة في المحاكاة العددية للغلاف الجوي. [6] في عام 1966، بدأت ألمانيا الغربية والولايات المتحدة في إنتاج تنبؤات تشغيلية تستند إلى نماذج المعادلات البدائية ، تلتها المملكة المتحدة في عام 1972 وأستراليا في عام 1977. [1] [12] سهّل تطوير نماذج المنطقة المحدودة (الإقليمية) التقدم في التنبؤ بمسارات الأعاصير المدارية وكذلك جودة الهواء في السبعينيات والثمانينيات. [13] [14] بحلول أوائل الثمانينيات، بدأت النماذج في تضمين تفاعلات التربة والنباتات مع الغلاف الجوي، مما أدى إلى توقعات أكثر واقعية. [15]

إن مخرجات نماذج التنبؤ القائمة على ديناميكيات الغلاف الجوي غير قادرة على حل بعض تفاصيل الطقس بالقرب من سطح الأرض. وعلى هذا النحو، تم تطوير علاقة إحصائية بين مخرجات نموذج الطقس العددي والظروف الناتجة على الأرض في السبعينيات والثمانينيات، والمعروفة باسم إحصائيات مخرجات النموذج (MOS). [16] [17] بدءًا من التسعينيات، تم استخدام توقعات مجموعة النماذج للمساعدة في تحديد عدم اليقين في التنبؤ وتمديد النافذة التي يكون فيها التنبؤ العددي بالطقس قابلاً للتطبيق في المستقبل أكثر مما هو ممكن بخلاف ذلك. [18] [19] [20]

التهيئة

طائرة استطلاع الطقس WP-3D Orion أثناء الطيران.
توفر طائرات الاستطلاع الجوي، مثل WP-3D Orion ، البيانات التي يتم استخدامها بعد ذلك في التنبؤات الجوية الرقمية.

الغلاف الجوي عبارة عن سائل . وعلى هذا النحو، فإن فكرة التنبؤ العددي بالطقس هي أخذ عينات من حالة السائل في وقت معين واستخدام معادلات ديناميكيات السوائل والديناميكا الحرارية لتقدير حالة السائل في وقت ما في المستقبل. تسمى عملية إدخال بيانات المراقبة في النموذج لتوليد الظروف الأولية بالتهيئة . على الأرض، تُستخدم خرائط التضاريس المتوفرة بدقة تصل إلى كيلومتر واحد (0.6 ميل) عالميًا للمساعدة في نمذجة الدورة الجوية داخل مناطق التضاريس الوعرة، من أجل تصوير ميزات أفضل مثل الرياح المنحدرة والأمواج الجبلية والغيوم ذات الصلة التي تؤثر على الإشعاع الشمسي الوارد. [21] المدخلات الرئيسية من خدمات الطقس القائمة على الدولة هي الملاحظات من الأجهزة (تسمى المسبارات الراديوية ) في بالونات الطقس التي تقيس معلمات الغلاف الجوي المختلفة وتنقلها إلى جهاز استقبال ثابت، وكذلك من أقمار الطقس . تعمل المنظمة العالمية للأرصاد الجوية على توحيد معايير الأجهزة وممارسات المراقبة وتوقيت هذه الملاحظات في جميع أنحاء العالم. تقدم المحطات تقاريرها إما كل ساعة في تقارير METAR ، [22] أو كل ست ساعات في تقارير SYNOP . [23] هذه الملاحظات متباعدة بشكل غير منتظم، لذا تتم معالجتها من خلال أساليب استيعاب البيانات والتحليل الموضوعي، والتي تقوم بمراقبة الجودة والحصول على القيم في المواقع التي يمكن استخدامها بواسطة الخوارزميات الرياضية للنموذج. [24] ثم يتم استخدام البيانات في النموذج كنقطة بداية للتنبؤ. [25]

تُستخدم مجموعة متنوعة من الأساليب لجمع البيانات الرصدية لاستخدامها في النماذج العددية. تطلق المواقع أجهزة استشعار لاسلكية في بالونات الطقس التي ترتفع عبر طبقة التروبوسفير وحتى طبقة الستراتوسفير . [26] تُستخدم المعلومات من أقمار الطقس حيث لا تتوفر مصادر البيانات التقليدية. تقدم كوميرس تقارير تجريبية على طول طرق الطائرات [27] وتقارير السفن على طول طرق الشحن. [28] تستخدم مشاريع البحث طائرات الاستطلاع للطيران داخل وحول أنظمة الطقس ذات الأهمية، مثل الأعاصير المدارية . [29] [30] تُحلق طائرات الاستطلاع أيضًا فوق المحيطات المفتوحة خلال موسم البرد في أنظمة تسبب عدم يقين كبير في إرشادات التنبؤ، أو من المتوقع أن تكون ذات تأثير كبير من ثلاثة إلى سبعة أيام في المستقبل فوق القارة الواقعة في اتجاه مجرى النهر. [31] بدأ تهيئة الجليد البحري في نماذج التنبؤ في عام 1971. [32] بدأت الجهود لإشراك درجة حرارة سطح البحر في تهيئة النموذج في عام 1972 بسبب دوره في تعديل الطقس في خطوط العرض العليا في المحيط الهادئ. [33]

حساب

يوفر مخطط التنبؤ بالقارة الأمريكية الشمالية ارتفاعات الجهد الجيوفيزيائي ودرجات الحرارة وسرعات الرياح على فترات منتظمة. يتم أخذ القيم عند الارتفاع المقابل لسطح الضغط البالغ 850 مليبار.
مخطط تنبؤي لارتفاع الضغط الجوي ودرجة الحرارة لمدة 96 ساعة بمقدار 850 مليبار من نظام التنبؤ العالمي

النموذج الجوي هو برنامج كمبيوتر ينتج معلومات الأرصاد الجوية للأوقات المستقبلية في مواقع وارتفاعات معينة. يوجد داخل أي نموذج حديث مجموعة من المعادلات، المعروفة باسم المعادلات البدائية ، والتي تُستخدم للتنبؤ بالحالة المستقبلية للغلاف الجوي. [34] تُستخدم هذه المعادلات - جنبًا إلى جنب مع قانون الغاز المثالي - لتطوير حقول الكثافة والضغط ودرجة الحرارة المحتملة وحقل متجه سرعة الهواء (الرياح) للغلاف الجوي عبر الزمن. يتم تضمين معادلات نقل إضافية للملوثات والهباء الجوي الأخرى في بعض نماذج المعادلات البدائية عالية الدقة أيضًا. [35] المعادلات المستخدمة هي معادلات تفاضلية جزئية غير خطية من المستحيل حلها بدقة من خلال الطرق التحليلية، [36] باستثناء بعض الحالات المثالية. [37] لذلك، تحصل الطرق العددية على حلول تقريبية. تستخدم النماذج المختلفة طرق حل مختلفة: تستخدم بعض النماذج العالمية وجميع النماذج الإقليمية تقريبًا طرق الفروق المحدودة لجميع الأبعاد المكانية الثلاثة، بينما تستخدم نماذج عالمية أخرى وعدد قليل من النماذج الإقليمية طرقًا طيفية للأبعاد الأفقية وطرق الفروق المحدودة في الأبعاد الرأسية. [36]

يتم تهيئة هذه المعادلات من بيانات التحليل وتحديد معدلات التغيير. تتنبأ معدلات التغيير هذه بحالة الغلاف الجوي بعد فترة قصيرة من الوقت في المستقبل؛ وتسمى الزيادة الزمنية لهذا التنبؤ بخطوة زمنية . ثم تُستخدم هذه الحالة الجوية المستقبلية كنقطة بداية لتطبيق آخر للمعادلات التنبؤية لإيجاد معدلات جديدة للتغيير، وتتنبأ معدلات التغيير الجديدة هذه بالغلاف الجوي عند خطوة زمنية أخرى في المستقبل. تتكرر هذه الخطوة الزمنية حتى يصل الحل إلى وقت التنبؤ المطلوب. يرتبط طول الخطوة الزمنية المختارة داخل النموذج بالمسافة بين النقاط على الشبكة الحسابية، ويتم اختيارها للحفاظ على الاستقرار العددي . [38] تكون الخطوات الزمنية للنماذج العالمية في حدود عشرات الدقائق، [39] بينما تكون الخطوات الزمنية للنماذج الإقليمية بين دقيقة وأربع دقائق. [40] يتم تشغيل النماذج العالمية في أوقات مختلفة في المستقبل. يتم تشغيل نموذج UKMET الموحد لمدة ستة أيام في المستقبل، [41] بينما يعمل كل من نظام التنبؤ المتكامل التابع للمركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى والنموذج البيئي العالمي متعدد المقاييس التابع لوزارة البيئة الكندية لمدة عشرة أيام في المستقبل، [42] ويتم تشغيل نموذج نظام التنبؤ العالمي الذي يديره مركز النمذجة البيئية لمدة ستة عشر يومًا في المستقبل. [43] يُعرف الناتج المرئي الناتج عن حل النموذج باسم مخطط التنبؤ ، أو البرنامج . [44]

المعلمة

مجال السحب الركامية ، والتي يتم تحديد معلماتها لأنها صغيرة جدًا بحيث لا يمكن تضمينها صراحةً ضمن التنبؤ العددي بالطقس

إن بعض العمليات الجوية صغيرة الحجم أو معقدة للغاية بحيث لا يمكن تضمينها صراحةً في نماذج التنبؤ بالطقس العددية. إن تحديد المعلمات هو إجراء لتمثيل هذه العمليات من خلال ربطها بمتغيرات على المقاييس التي يحلها النموذج. على سبيل المثال، تحتوي صناديق الشبكة في نماذج الطقس والمناخ على جوانب تتراوح بين 5 كيلومترات (3 أميال) و300 كيلومتر (200 ميل) في الطول. إن سحابة الركام النموذجية لها مقياس أقل من كيلومتر واحد (0.6 ميل)، وسوف تتطلب شبكة أدق من ذلك لتمثيلها فعليًا بواسطة معادلات حركة السوائل. لذلك، فإن العمليات التي تمثلها هذه السحب محددة المعلمات، من خلال عمليات ذات تعقيد متفاوت. في النماذج الأولى، إذا كان عمود الهواء داخل صندوق الشبكة النموذجي غير مستقر بشكل مشروط (في الأساس، كان الجزء السفلي أكثر دفئًا ورطوبة من الجزء العلوي) وأصبح محتوى بخار الماء في أي نقطة داخل العمود مشبعًا، فسيتم قلبه (سيبدأ الهواء الدافئ الرطب في الارتفاع)، ويختلط الهواء في هذا العمود الرأسي. تعترف المخططات الأكثر تطورًا بأن بعض أجزاء الصندوق فقط قد تحمل الحمل الحراري وأن الانحدار والعمليات الأخرى تحدث. يمكن لنماذج الطقس التي تحتوي على صناديق شبكية بأحجام تتراوح بين 5 و 25 كيلومترًا (3 و 16 ميلًا) أن تمثل السحب الحملية بشكل صريح، على الرغم من أنها تحتاج إلى تحديد معلمات فيزياء السحب الدقيقة التي تحدث على نطاق أصغر. [45] يعتمد تكوين السحب واسعة النطاق ( من النوع الطبقي ) على أساس فيزيائي أكثر؛ تتشكل عندما تصل الرطوبة النسبية إلى قيمة محددة. يمكن ربط جزء السحابة بهذه القيمة الحرجة للرطوبة النسبية. [46]

إن كمية الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى الأرض، وكذلك تشكل قطرات السحب تحدث على المستوى الجزيئي، وبالتالي يجب تحديد معلمات هذه العوامل قبل إدراجها في النموذج. كما يجب تحديد معلمات السحب الجوي الناتج عن الجبال، حيث أن القيود المفروضة على دقة خطوط الارتفاع تنتج تقديرات أقل بكثير من تقديرات السحب. [47] يتم إجراء هذه الطريقة لتحديد المعلمات أيضًا لتدفق الطاقة السطحية بين المحيط والغلاف الجوي، من أجل تحديد درجات حرارة سطح البحر الواقعية ونوع الجليد البحري الموجود بالقرب من سطح المحيط. [48] يتم أخذ زاوية الشمس وكذلك تأثير طبقات السحب المتعددة في الاعتبار. [49] يحدد نوع التربة ونوع الغطاء النباتي ورطوبة التربة مقدار الإشعاع الذي يدخل في عملية الاحترار ومقدار الرطوبة التي يتم سحبها إلى الغلاف الجوي المجاور، وبالتالي من المهم تحديد معلمات مساهمتها في هذه العمليات. [50] في نماذج جودة الهواء، تأخذ المعلمات في الاعتبار الانبعاثات الجوية من مصادر متعددة صغيرة نسبيًا (مثل الطرق والحقول والمصانع) داخل صناديق شبكية محددة. [51]

المجالات

يظهر نظام إحداثيات سيجما. تتبع خطوط قيم سيجما المتساوية التضاريس في الأسفل، ثم تصبح أكثر نعومة تدريجيًا نحو أعلى الغلاف الجوي.
مقطع عرضي للغلاف الجوي فوق التضاريس مع تمثيل إحداثيات سيجما موضح. تقسم النماذج المتوسطة الغلاف الجوي رأسياً باستخدام تمثيلات مماثلة لتلك المعروضة هنا.

إن المجال الأفقي للنموذج إما أن يكون عالميًا ، يغطي الأرض بالكامل، أو إقليميًا ، يغطي جزءًا فقط من الأرض. تسمح النماذج الإقليمية (المعروفة أيضًا باسم نماذج المنطقة المحدودة ، أو LAMs) باستخدام مسافات شبكية أدق من النماذج العالمية لأن الموارد الحسابية المتاحة تركز على منطقة محددة بدلاً من أن تنتشر في جميع أنحاء العالم. يسمح هذا للنماذج الإقليمية بحل الظواهر الجوية الأصغر حجمًا بشكل صريح والتي لا يمكن تمثيلها على الشبكة الأكثر خشونة في النموذج العالمي. تستخدم النماذج الإقليمية نموذجًا عالميًا لتحديد الظروف عند حافة مجالها ( الظروف الحدودية ) للسماح للأنظمة من خارج مجال النموذج الإقليمي بالانتقال إلى منطقتها. يتم تقديم عدم اليقين والأخطاء داخل النماذج الإقليمية من خلال النموذج العالمي المستخدم للظروف الحدودية لحافة النموذج الإقليمي، بالإضافة إلى الأخطاء المنسوبة إلى النموذج الإقليمي نفسه. [52]

رسم بياني لحجم مجال النموذج مقابل حجم شبكة النموذج مع عدة أنواع مختلفة من النماذج الرقمية مرتبة قطريًا.
مقارنة بين أنواع مختلفة من النماذج الجوية حسب المجال المكاني وحجم شبكة النموذج.

يتم التعامل مع الإحداثيات الرأسية بطرق مختلفة. استخدم نموذج لويس فراي ريتشاردسون لعام 1922 الارتفاع الهندسي ( ) كإحداثي رأسي. استبدلت النماذج اللاحقة الإحداثيات الهندسية بنظام إحداثيات الضغط، حيث تصبح ارتفاعات الجهد الجيوفيزيائي للأسطح ذات الضغط الثابت متغيرات تابعة ، مما يبسط المعادلات البدائية إلى حد كبير. [53] يمكن إجراء هذا الارتباط بين أنظمة الإحداثيات لأن الضغط يتناقص مع الارتفاع عبر الغلاف الجوي للأرض . [54] استخدم أول نموذج استخدم للتنبؤات التشغيلية، وهو نموذج الباروتروبيك أحادي الطبقة، إحداثيات ضغط واحدة عند مستوى 500 ملي بار (حوالي 5500 متر (18000 قدم))، [4] وبالتالي كان ثنائي الأبعاد بشكل أساسي. تميل النماذج عالية الدقة - والتي تسمى أيضًا نماذج الميسوسكيل - مثل نموذج أبحاث وتوقعات الطقس إلى استخدام إحداثيات الضغط الطبيعية المشار إليها باسم إحداثيات سيجما . [55] يستمد نظام الإحداثيات هذا اسمه من المتغير المستقل المستخدم لقياس الضغوط الجوية فيما يتعلق بالضغط على السطح، وفي بعض الحالات أيضًا مع الضغط في الجزء العلوي من المجال. [56]


إحصائيات مخرجات النموذج

نظرًا لأن نماذج التنبؤ المستندة إلى معادلات ديناميكيات الغلاف الجوي لا تحدد الظروف الجوية بشكل مثالي، فقد تم تطوير أساليب إحصائية لمحاولة تصحيح التوقعات. تم إنشاء نماذج إحصائية بناءً على الحقول ثلاثية الأبعاد التي تنتجها نماذج الطقس العددية وملاحظات السطح والظروف المناخية لمواقع محددة. يشار إلى هذه النماذج الإحصائية بشكل جماعي باسم إحصاءات مخرجات النموذج (MOS)، [57] وقد طورتها هيئة الأرصاد الجوية الوطنية لمجموعة نماذج التنبؤ بالطقس في أواخر الستينيات. [16] [58]

تختلف إحصاءات مخرجات النموذج عن تقنية البرنامج المثالي ، والتي تفترض أن مخرجات التوجيه العددي للتنبؤ بالطقس مثالية. [59] يمكن لـ MOS تصحيح التأثيرات المحلية التي لا يمكن حلها بواسطة النموذج بسبب عدم كفاية دقة الشبكة، بالإضافة إلى تحيزات النموذج. نظرًا لأن MOS يتم تشغيله وفقًا لنموذجه العالمي أو الإقليمي، فإن إنتاجه يُعرف باسم المعالجة اللاحقة. تتضمن معلمات التنبؤ داخل MOS درجات الحرارة القصوى والدنيا، ونسبة احتمال هطول الأمطار في غضون عدة ساعات، وكمية الأمطار المتوقعة، وفرصة تجمد الأمطار في الطبيعة، وفرصة العواصف الرعدية، والغيوم، والرياح السطحية. [60]

الفرق الموسيقية

تظهر صورتان. توفر الصورة العلوية ثلاثة مسارات محتملة ربما تكون قد سلكها إعصار ريتا. تتوافق الخطوط فوق ساحل تكساس مع ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر الذي تم التنبؤ به أثناء مرور العاصفة. تُظهر الصورة السفلية مجموعة من توقعات المسارات التي أنتجتها نماذج الطقس المختلفة لنفس الإعصار.
أعلى : محاكاة نموذج أبحاث وتوقعات الطقس (WRF) لمسارات إعصار ريتا (2005). أسفل : انتشار توقعات مجموعة النماذج المتعددة للمركز الوطني للأعاصير.

في عام 1963، اكتشف إدوارد لورينز الطبيعة الفوضوية لمعادلات ديناميكا الموائع المشاركة في التنبؤ بالطقس. [61] الأخطاء الصغيرة للغاية في درجة الحرارة أو الرياح أو غيرها من المدخلات الأولية المقدمة للنماذج العددية سوف تتضخم وتتضاعف كل خمسة أيام، [61] مما يجعل من المستحيل التنبؤات طويلة المدى - تلك التي تم إجراؤها قبل أكثر من أسبوعين - بالحالة الجوية بأي درجة من مهارة التنبؤ . علاوة على ذلك، فإن شبكات المراقبة الحالية لديها تغطية ضعيفة في بعض المناطق (على سبيل المثال، فوق المسطحات المائية الكبيرة مثل المحيط الهادئ)، مما يؤدي إلى عدم اليقين في الحالة الأولية الحقيقية للغلاف الجوي. في حين أن مجموعة من المعادلات، المعروفة باسم معادلات ليوفيل ، موجودة لتحديد عدم اليقين الأولي في تهيئة النموذج، فإن المعادلات معقدة للغاية بحيث لا يمكن تشغيلها في الوقت الفعلي، حتى مع استخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة. [62] تحد هذه الشكوك من دقة نموذج التنبؤ بحوالي خمسة أو ستة أيام في المستقبل. [63] [64]

أدرك إدوارد إبستاين في عام 1969 أن الغلاف الجوي لا يمكن وصفه بالكامل من خلال تشغيل تنبؤ واحد بسبب عدم اليقين المتأصل، واقترح استخدام مجموعة من عمليات المحاكاة العشوائية لمونت كارلو لإنتاج متوسطات وتباينات لحالة الغلاف الجوي. [65] على الرغم من أن هذا المثال المبكر للمجموعة أظهر مهارة، إلا أن سيسيل ليث أظهر في عام 1974 أنهم أنتجوا تنبؤات كافية فقط عندما كان توزيع احتمالات المجموعة عينة تمثيلية لتوزيع الاحتمالات في الغلاف الجوي. [66]

منذ تسعينيات القرن العشرين، تم استخدام التنبؤات المجمعة بشكل عملي (كتنبؤات روتينية) لمراعاة الطبيعة العشوائية لعمليات الطقس - أي لحل عدم اليقين المتأصل فيها. تتضمن هذه الطريقة تحليل تنبؤات متعددة تم إنشاؤها باستخدام نموذج تنبؤ فردي باستخدام معلمات فيزيائية مختلفة أو ظروف أولية مختلفة. [62] بدءًا من عام 1992 مع التنبؤات المجمعة التي أعدها المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى (ECMWF) والمراكز الوطنية للتنبؤ البيئي ، تم استخدام التنبؤات المجمعة النموذجية للمساعدة في تحديد عدم اليقين في التنبؤ وتوسيع النافذة التي يكون فيها التنبؤ العددي بالطقس قابلاً للتطبيق في المستقبل أكثر مما هو ممكن بخلاف ذلك. [18] [19] [20] يستخدم نموذج ECMWF، نظام التنبؤ بالمجموعة، [19] متجهات مفردة لمحاكاة كثافة الاحتمالية الأولية ، بينما تستخدم مجموعة NCEP، نظام التنبؤ بالمجموعة العالمية، تقنية تُعرف باسم تربية المتجهات . [18] [20] يدير مكتب الأرصاد الجوية في المملكة المتحدة تنبؤات المجموعة العالمية والإقليمية حيث يتم استخدام الاضطرابات في الظروف الأولية من قبل 24 عضوًا في المجموعة في نظام التنبؤ بالمجموعة العالمية والإقليمية التابع لمكتب الأرصاد الجوية (MOGREPS) لإنتاج 24 تنبؤًا مختلفًا. [67]

في النهج القائم على نموذج واحد، يتم تقييم توقعات المجموعة عادةً من حيث متوسط ​​التوقعات الفردية المتعلقة بمتغير تنبؤ واحد، بالإضافة إلى درجة الاتفاق بين التوقعات المختلفة داخل نظام المجموعة، كما هو موضح من خلال انتشارها الإجمالي. يتم تشخيص انتشار المجموعة من خلال أدوات مثل مخططات السباغيتي ، والتي تُظهر تشتت كمية واحدة على المخططات التنبؤية لخطوات زمنية محددة في المستقبل. أداة أخرى حيث يتم استخدام انتشار المجموعة هي مخطط الأرصاد الجوية ، والذي يوضح التشتت في توقعات كمية واحدة لموقع محدد واحد. من الشائع أن يكون انتشار المجموعة صغيرًا جدًا بحيث لا يشمل الطقس الذي يحدث بالفعل، مما قد يؤدي إلى تشخيص المتنبئين بشكل خاطئ لعدم اليقين في النموذج؛ [68] تصبح هذه المشكلة شديدة بشكل خاص بالنسبة لتوقعات الطقس قبل حوالي عشرة أيام. [69] عندما يكون انتشار المجموعة صغيرًا وحلول التنبؤ متسقة ضمن عمليات تشغيل متعددة للنماذج، يدرك المتنبئون المزيد من الثقة في متوسط ​​المجموعة والتنبؤ بشكل عام. [68] وعلى الرغم من هذا التصور، فإن العلاقة بين الانتشار والمهارة غالبًا ما تكون ضعيفة أو غير موجودة، حيث تكون ارتباطات الانتشار والخطأ أقل من 0.6 عادةً، ولا تتراوح إلا في ظل ظروف خاصة بين 0.6 و0.7. [70] وتختلف العلاقة بين الانتشار الجماعي ومهارة التنبؤ بشكل كبير اعتمادًا على عوامل مثل نموذج التنبؤ والمنطقة التي يتم التنبؤ بها. [ بحاجة لمصدر ]

وبنفس الطريقة التي يمكن بها استخدام العديد من التوقعات من نموذج واحد لتشكيل مجموعة، يمكن أيضًا دمج نماذج متعددة لإنتاج توقعات مجموعة. يُطلق على هذا النهج التنبؤ بمجموعة متعددة النماذج ، وقد ثبت أنه يحسن التوقعات عند مقارنته بنهج قائم على نموذج واحد. [71] يمكن تعديل النماذج داخل مجموعة متعددة النماذج لتحيزاتها المختلفة، وهي عملية تُعرف باسم التنبؤ بالمجموعة الفائقة . يقلل هذا النوع من التنبؤ بشكل كبير من الأخطاء في ناتج النموذج. [72]

التطبيقات

نمذجة جودة الهواء

تحاول التنبؤ بجودة الهواء التنبؤ بموعد وصول تركيزات الملوثات إلى مستويات تشكل خطورة على الصحة العامة. يتم تحديد تركيز الملوثات في الغلاف الجوي من خلال نقلها ، أو متوسط ​​سرعة حركتها عبر الغلاف الجوي، وانتشارها ، وتحولها الكيميائي ، وترسبها على الأرض . [73] بالإضافة إلى معلومات مصدر الملوثات والتضاريس، تتطلب هذه النماذج بيانات حول حالة تدفق السوائل في الغلاف الجوي لتحديد نقلها وانتشارها. [74] يمكن للظروف الجوية مثل الانعكاسات الحرارية أن تمنع ارتفاع الهواء السطحي، مما يؤدي إلى حبس الملوثات بالقرب من السطح، [75] مما يجعل التنبؤات الدقيقة لمثل هذه الأحداث أمرًا بالغ الأهمية لنمذجة جودة الهواء. تتطلب نماذج جودة الهواء في المناطق الحضرية شبكة حسابية دقيقة للغاية، مما يتطلب استخدام نماذج الطقس متوسطة الحجم عالية الدقة؛ وعلى الرغم من ذلك، فإن جودة التوجيه العددي للطقس هي عدم اليقين الرئيسي في توقعات جودة الهواء. [74]

نمذجة المناخ

نموذج الدورة العامة (GCM) هو نموذج رياضي يمكن استخدامه في المحاكاة الحاسوبية للدورة العالمية للغلاف الجوي أو المحيط الكوكبي. نموذج الدورة العامة للغلاف الجوي (AGCM) هو في الأساس نفس نموذج التنبؤ بالطقس العددي العالمي، ويمكن تكوين بعض النماذج (مثل النموذج المستخدم في النموذج الموحد للمملكة المتحدة) لكل من توقعات الطقس قصيرة المدى وتوقعات المناخ طويلة المدى. إلى جانب مكونات الجليد البحري وسطح الأرض، تعد نماذج الدورة العامة للغلاف الجوي ونماذج الدورة العامة للمحيطات (OGCM) مكونات رئيسية لنماذج المناخ العالمية، وتُطبق على نطاق واسع لفهم المناخ والتنبؤ بتغير المناخ . بالنسبة لجوانب تغير المناخ، يمكن إدخال مجموعة من سيناريوهات الانبعاثات الكيميائية من صنع الإنسان في نماذج المناخ لمعرفة كيف يمكن لتأثير الاحتباس الحراري المعزز أن يغير مناخ الأرض. [76] تم إنشاء الإصدارات المصممة لتطبيقات المناخ بمقاييس زمنية تتراوح من عقود إلى قرون في الأصل عام 1969 بواسطة Syukuro Manabe و Kirk Bryan في مختبر ديناميكيات السوائل الجيوفيزيائية في برينستون، نيو جيرسي . [77] عند تشغيلها لعقود متعددة، تعني القيود الحسابية أن النماذج يجب أن تستخدم شبكة خشنة تترك التفاعلات ذات النطاق الأصغر دون حل. [78]

نمذجة سطح المحيط

توقعات الرياح والأمواج في المحيط الأطلسي الشمالي. تم تحديد منطقتين من الأمواج العالية: واحدة غرب الطرف الجنوبي لجرينلاند، والأخرى في بحر الشمال. ومن المتوقع أن تكون البحار هادئة في خليج المكسيك. تُظهر خطوط الرياح قوة الرياح واتجاهاتها المتوقعة على فترات متباعدة بانتظام فوق شمال الأطلسي.
توقعات الرياح والأمواج لمدة 120 ساعة في شمال المحيط الأطلسي من خلال برنامج NOAA Wavewatch III

إن نقل الطاقة بين الرياح التي تهب فوق سطح المحيط والطبقة العليا من المحيط هو عنصر مهم في ديناميكيات الموجات. [79] تُستخدم معادلة نقل الموجة الطيفية لوصف التغير في طيف الموجة على التضاريس المتغيرة. إنها تحاكي توليد الموجة وحركتها (الانتشار داخل السائل) وتجمع الموجة وانكسارها ونقل الطاقة بين الموجات وتبديدها. [80] نظرًا لأن الرياح السطحية هي آلية القوة الأساسية في معادلة نقل الموجة الطيفية، فإن نماذج موجات المحيط تستخدم المعلومات التي تنتجها نماذج التنبؤ بالطقس العددية كمدخلات لتحديد مقدار الطاقة المنقولة من الغلاف الجوي إلى الطبقة الموجودة على سطح المحيط. جنبًا إلى جنب مع تبديد الطاقة من خلال القمم البيضاء والرنين بين الأمواج ، تسمح الرياح السطحية من نماذج الطقس العددية بتنبؤات أكثر دقة لحالة سطح البحر. [81]

التنبؤ بالأعاصير المدارية

تعتمد التنبؤات بالأعاصير المدارية أيضًا على البيانات التي توفرها نماذج الطقس العددية. توجد ثلاث فئات رئيسية من نماذج توجيه الأعاصير المدارية : النماذج الإحصائية تعتمد على تحليل سلوك العاصفة باستخدام علم المناخ، وتربط بين موقع العاصفة وتاريخها لإنتاج توقعات لا تعتمد على فيزياء الغلاف الجوي في ذلك الوقت. النماذج الديناميكية هي نماذج رقمية تحل المعادلات الحاكمة لتدفق السوائل في الغلاف الجوي؛ وهي تستند إلى نفس المبادئ مثل نماذج التنبؤ بالطقس العددي الأخرى ذات المساحة المحدودة ولكنها قد تتضمن تقنيات حسابية خاصة مثل المجالات المكانية المكررة التي تتحرك جنبًا إلى جنب مع الإعصار. تسمى النماذج التي تستخدم عناصر من كلا النهجين بالنماذج الإحصائية الديناميكية. [82]

في عام 1978، بدأ تشغيل أول نموذج لتتبع الأعاصير يعتمد على ديناميكيات الغلاف الجوي - نموذج الشبكة الدقيقة المتحركة (MFM). [13] في مجال التنبؤ بمسار الأعاصير المدارية ، على الرغم من التوجيه النموذجي الديناميكي المحسن باستمرار والذي حدث مع زيادة القوة الحسابية، إلا أنه لم يظهر التنبؤ العددي بالطقس مهارة إلا في الثمانينيات ، وحتى التسعينيات عندما تفوق باستمرار على النماذج الإحصائية أو الديناميكية البسيطة. [83] لا تزال التنبؤات بشدة الإعصار المداري بناءً على التنبؤ العددي بالطقس تشكل تحديًا، حيث تستمر الأساليب الإحصائية في إظهار مهارة أعلى من التوجيه الديناميكي. [84]

نمذجة حرائق الغابات

نموذج بسيط لانتشار حرائق الغابات

على المستوى الجزيئي، هناك عمليتا تفاعل رئيسيتان متنافستان تشاركان في تحلل السليلوز ، أو وقود الخشب، في حرائق الغابات . عندما تكون هناك كمية منخفضة من الرطوبة في ألياف السليلوز، يحدث تطاير الوقود؛ ستولد هذه العملية منتجات غازية وسيطة ستكون في النهاية مصدر الاحتراق . عندما تكون الرطوبة موجودة - أو عندما يتم حمل حرارة كافية بعيدًا عن الألياف، يحدث التفحم . تشير الحركية الكيميائية لكلا التفاعلين إلى وجود نقطة يكون فيها مستوى الرطوبة منخفضًا بدرجة كافية - و/أو معدلات تسخين عالية بدرجة كافية - لكي تصبح عمليات الاحتراق مكتفية ذاتيًا. وبالتالي، فإن التغيرات في سرعة الرياح أو الاتجاه أو الرطوبة أو درجة الحرارة أو معدل الانحدار عند مستويات مختلفة من الغلاف الجوي يمكن أن يكون لها تأثير كبير على سلوك ونمو حرائق الغابات. نظرًا لأن حرائق الغابات تعمل كمصدر للحرارة للتدفق الجوي، يمكن أن تعدل حرائق الغابات أنماط الحمل الحراري المحلية، مما يؤدي إلى إدخال حلقة تغذية مرتدة بين الحريق والغلاف الجوي. [85]

أدى نموذج مبسط ثنائي الأبعاد لانتشار حرائق الغابات والذي استخدم الحمل الحراري لتمثيل تأثيرات الرياح والتضاريس، بالإضافة إلى نقل الحرارة الإشعاعي كطريقة مهيمنة لنقل الحرارة إلى أنظمة تفاعل وانتشار للمعادلات التفاضلية الجزئية . [86] [87] تنضم النماذج الأكثر تعقيدًا إلى نماذج الطقس العددية أو نماذج ديناميكيات السوائل الحسابية مع مكون حرائق الغابات الذي يسمح بتقدير تأثيرات التغذية الراجعة بين الحريق والغلاف الجوي. [85] تترجم التعقيد الإضافي في الفئة الأخيرة من النماذج إلى زيادة مقابلة في متطلبات طاقة الكمبيوتر الخاصة بها. في الواقع، فإن المعالجة الكاملة ثلاثية الأبعاد للاحتراق من خلال المحاكاة العددية المباشرة على المقاييس ذات الصلة بالنمذجة الجوية ليست عملية حاليًا بسبب التكلفة الحسابية المفرطة التي تتطلبها مثل هذه المحاكاة. تمتلك النماذج العددية للطقس مهارة محدودة في التنبؤ بدقة مكانية تقل عن كيلومتر واحد (0.6 ميل)، مما يجبر نماذج حرائق الغابات المعقدة على تحديد معلمات الحريق من أجل حساب كيفية تعديل الرياح محليًا بسبب حريق الغابات، واستخدام تلك الرياح المعدلة لتحديد المعدل الذي سينتشر به الحريق محليًا. [88] [89] [90] على الرغم من أن نماذج مثل FIRETEC في لوس ألاموس تحل تركيزات الوقود والأكسجين ، إلا أن الشبكة الحسابية لا يمكن أن تكون دقيقة بما يكفي لحل تفاعل الاحتراق، لذلك يجب إجراء تقريبات لتوزيع درجة الحرارة داخل كل خلية شبكة، وكذلك لمعدلات تفاعل الاحتراق نفسها. [ بحاجة لمصدر ]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ abc Lynch ، Peter (مارس 2008). "أصول التنبؤ بالطقس باستخدام الكمبيوتر ونمذجة المناخ" (PDF) . مجلة الفيزياء الحاسوبية . 227 (7): 3431–44. Bibcode :2008JCoPh.227.3431L. doi :10.1016/j.jcp.2007.02.034. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2010-07-08 . تم الاسترجاع في 2010-12-23 .
  2. ^ سيمونز، أيه جيه؛ هولينجسوورث، أيه. (2002). "بعض جوانب التحسن في مهارة التنبؤ العددي بالطقس". المجلة الفصلية للجمعية الملكية للأرصاد الجوية . 128 (580): 647-677. رمز Bibcode :2002QJRMS.128..647S. doi :10.1256/003590002321042135. S2CID  121625425.
  3. ^ لينش، بيتر (2006). "التنبؤ بالطقس من خلال العمليات العددية". ظهور التنبؤ بالطقس العددي . مطبعة جامعة كامبريدج . ص. 1-27. رقم ISBN 978-0-521-85729-1.
  4. ^ أب تشارني ، جولي ؛ الأماكن القريبة : فون نيومان ، جون (نوفمبر 1950). “التكامل العددي لمعادلة الدوامة الباروتروبية”. تيلوس . 2 (4): 237. بيب كود :1950أخبر ....2..237C. دوى : 10.3402/tellusa.v2i4.8607 .
  5. ^ كوكس، جون د. (2002). مراقبو العواصف. جون وايلي وأولاده، ص 208. رقم ISBN 978-0-471-38108-2.
  6. ^ ab Harper, Kristine; Uccellini, Louis W.; Kalnay, Eugenia; Carey, Kenneth; Morone, Lauren (May 2007). "2007: 50th Anniversary of Operational Numerical Weather Prediction". نشرة الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية . 88 (5): 639–650. Bibcode :2007BAMS...88..639H. doi : 10.1175/BAMS-88-5-639 .
  7. ^ المعهد الأمريكي للفيزياء (2008-03-25). "نمذجة الدورة العامة للغلاف الجوي". مؤرشف من الأصل في 2008-03-25 . تم الاسترجاع في 2008-01-13 .
  8. ^ فيليبس، نورمان أ. (أبريل 1956). "الدورة العامة للغلاف الجوي: تجربة عددية". المجلة الفصلية للجمعية الملكية للأرصاد الجوية . 82 (352): 123-154. رمز Bibcode :1956QJRMS..82..123P. doi :10.1002/qj.49708235202.
  9. ^ كوكس، جون د. (2002). مراقبو العواصف. جون وايلي وأولاده، ص 210. رقم ISBN 978-0-471-38108-2.
  10. ^ لينش، بيتر (2006). "تكاملات ENIAC". ظهور التنبؤ العددي بالطقس . مطبعة جامعة كامبريدج . ص 206-208. رقم ISBN 978-0-521-85729-1.
  11. ^ الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (2008-05-22). "النموذج المناخي الأول" . تم استرجاعه في 2011-01-08 .
  12. ^ Leslie, LM; Dietachmeyer, GS (December 1992). "Real-time limited area numerical weather prediction in Australia: a historical perspective" (PDF) . Australian Meteorological Magazine . 41 (SP): 61–77 . Retrieved 2011-01-03 .
  13. ^ ab Shuman, Frederick G. (سبتمبر 1989). "تاريخ التنبؤ العددي بالطقس في المركز الوطني للأرصاد الجوية". الطقس والتنبؤ . 4 (3): 286-296. Bibcode :1989WtFor...4..286S. doi : 10.1175/1520-0434(1989)004<0286:HONWPA>2.0.CO;2 .
  14. ^ Steyn, DG (1991). Air Pollution Modeling and its application VIII, Volume 8 . Birkhäuser. ص 241-242. ISBN 978-0-306-43828-8.
  15. ^ Xue, Yongkang; Fennessey, Michael J. (1996-03-20). "Impact of vegetation properties on US summer weather prediction" (PDF) . مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 101 (D3): 7419. Bibcode :1996JGR...101.7419X. CiteSeerX 10.1.1.453.551 . doi :10.1029/95JD02169. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2010-07-10 . تم الاسترجاع في 2011-01-06 . 
  16. ^ ab Hughes, Harry (1976). Model output statistics prediction guide (PDF) . United States Air Force Environmental Technical Applications Center. pp. 1–16. مؤرشف من الأصل (PDF) في 17 يونيو 2019.
  17. ^ Best, DL; Pryor, SP (1983). Air Weather Service Model Output Statistics Systems . Air Force Global Weather Central. ص 1-90.
  18. ^ abc Toth, Zoltan; Kalnay, Eugenia (December 1997). "Ensemble Forecasting at NCEP and the Breeding Method". Monthly Weather Review . 125 (12): 3297–3319. Bibcode :1997MWRv..125.3297T. ​​CiteSeerX 10.1.1.324.3941 . doi :10.1175/1520-0493(1997)125<3297:EFANAT>2.0.CO;2. S2CID  14668576. 
  19. ^ abc "The Ensemble Prediction System (EPS)". ECMWF . مؤرشف من الأصل في 2010-10-30 . تم الاسترجاع في 2011-01-05 .
  20. ^ abc Molteni, F.; Buizza, R.; Palmer, TN ; Petroliagis, T. (يناير 1996). "نظام التنبؤات المجمعة التابع للمركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى: المنهجية والتحقق". المجلة الفصلية للجمعية الملكية للأرصاد الجوية . 122 (529): 73–119. رمز Bibcode :1996QJRMS.122...73M. doi :10.1002/qj.49712252905.
  21. ^ Stensrud, David J. (2007). مخططات المعلمات: مفاتيح لفهم نماذج التنبؤ العددي بالطقس. مطبعة جامعة كامبريدج. ص 56. ISBN 978-0-521-86540-1.
  22. ^ المركز الوطني للبيانات المناخية (2008-08-20). "مفتاح ملاحظات الطقس السطحية باستخدام برنامج METAR". الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . مؤرشف من الأصل في 2002-11-01 . تم استرجاعه في 2011-02-11 .
  23. ^ "تنسيق بيانات SYNOP (FM-12): الملاحظات السطحية السينوبتيكية". UNISYS . 2008-05-25. مؤرشف من الأصل في 2007-12-30.
  24. ^ Krishnamurti, TN (يناير 1995). "التنبؤ العددي بالطقس". المراجعة السنوية لميكانيكا الموائع . 27 (1): 195–225. Bibcode :1995AnRFM..27..195K. doi :10.1146/annurev.fl.27.010195.001211. S2CID  122230747.
  25. ^ "نظام استيعاب البيانات المتغيرة WRF (WRF-Var)". مؤسسة جامعة لأبحاث الغلاف الجوي . 2007-08-14. مؤرشف من الأصل في 2007-08-14.
  26. ^ Gaffen, Dian J. (2007-06-07). "ملاحظات الراديوسوندي واستخدامها في التحقيقات ذات الصلة بـ SPARC". مؤرشف من الأصل في 2007-06-07.
  27. ^ Ballish, Bradley A.; V. Krishna Kumar (نوفمبر 2008). "الاختلافات المنهجية في درجات حرارة الطائرات وأجهزة الراديوسوند" (PDF) . نشرة الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية . 89 (11): 1689–1708. Bibcode :2008BAMS...89.1689B. doi :10.1175/2008BAMS2332.1 . تم الاسترجاع في 2011-02-16 .
  28. ^ مركز بيانات العوامات الوطني (2009-01-28). "مخطط سفن المراقبة الطوعية (VOS) التابع للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية". الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . تم الاسترجاع في 2011-02-15 .
  29. ^ الجناح 403 (2011). "صائدو الأعاصير". سرب الاستطلاع الجوي 53. مؤرشف من الأصل في 2012-05-30 . تم الاسترجاع في 2006-03-30 .{{cite web}}:CS1 maint: أسماء رقمية: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  30. ^ لي، كريستوفر (2007-10-08). "طائرة بدون طيار وأجهزة استشعار قد تفتح الطريق إلى عين العاصفة". واشنطن بوست . تم الاسترجاع في 2008-02-22 .
  31. ^ الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (2010-11-12). "NOAA ترسل طائرة بحثية عالية التقنية لتحسين توقعات العواصف الشتوية" . تم الاسترجاع في 2010-12-22 .
  32. ^ Stensrud, David J. (2007). مخططات المعلمات: مفاتيح لفهم نماذج التنبؤ العددي بالطقس. مطبعة جامعة كامبريدج . ص. 137. ISBN 978-0-521-86540-1.
  33. ^ هوتون، جون ثيودور (1985). المناخ العالمي. أرشيف مطبعة جامعة كامبريدج. ص 49-50. ISBN 978-0-521-31256-1.
  34. ^ Pielke, Roger A. (2002). Meteorological Modeling Mesoscale . Academic Press . ص 48-49. ISBN 978-0-12-554766-6.
  35. ^ Pielke, Roger A. (2002). Meteorological Modeling Mesoscale . Academic Press . ص 18-19. ISBN 978-0-12-554766-6.
  36. ^ ab Strikwerda, John C. (2004). مخططات الفروق المحدودة والمعادلات التفاضلية الجزئية. SIAM. ص 165-170. ISBN 978-0-89871-567-5.
  37. ^ Pielke, Roger A. (2002). Meteorological Modeling Mesoscale . Academic Press . ص. 65. ISBN 978-0-12-554766-6.
  38. ^ Pielke, Roger A. (2002). Meteorological Modeling Mesoscale . Academic Press . ص 285-287. ISBN 978-0-12-554766-6.
  39. ^ ساندرام ، في إس. فان ألبادا، ج. ديك؛ بيتر، MA؛ سلوت، جي جي دونجارا (2005). العلوم الحاسوبية – ICCS 2005: المؤتمر الدولي الخامس، أتلانتا، جورجيا، الولايات المتحدة الأمريكية، 22-25 مايو 2005، وقائع، الجزء 1. سبرينغر. ص. 132. ردمك 978-3-540-26032-5.
  40. ^ Zwieflhofer, Walter; Kreitz, Norbert; European Centre for Medium Range Weather Forecasts (2001). Developments in teracomputing: actions of the nine ECMWF Workshop on Use of High Performance Computing in Meteorology. World Scientific. p. 276. ISBN 978-981-02-4761-4.{{cite book}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  41. ^ تشان، جوني سي إل وجيفري دي. كيبرت (2010). وجهات نظر عالمية بشأن الأعاصير المدارية: من العلم إلى التخفيف. مجلة وورلد ساينتيفيك. ص 295-296. رقم ISBN 978-981-4293-47-1. تم الاسترجاع بتاريخ 2011-02-24 .
  42. ^ هولتون، جيمس ر. (2004). مقدمة في علم الأرصاد الجوية الديناميكي، المجلد 1. أكاديميك بريس. ص 480. ISBN 978-0-12-354015-7. تم الاسترجاع بتاريخ 2011-02-24 .
  43. ^ براون، مولي إي. (2008). أنظمة الإنذار المبكر بالمجاعة وبيانات الاستشعار عن بعد. سبرينغر. ص. 121. رمز الكتاب : 2008fews.book.....B. ISBN 978-3-540-75367-4. تم الاسترجاع بتاريخ 2011-02-24 .
  44. ^ أهرينز، سي دونالد (2008). أساسيات علم الأرصاد الجوية: دعوة إلى الغلاف الجوي. سينجيج ليرنينج. ص 244. رقم ISBN 978-0-495-11558-8.
  45. ^ ناريتا، ماسامي وشيرو أوموري (2007-08-06). "3.7 تحسين توقعات هطول الأمطار من خلال النموذج التشغيلي غير الهيدروستاتيكي المتوسط ​​الحجم باستخدام معلمة الحمل الحراري كاين-فريتش والفيزياء الدقيقة للسحب" (PDF) . المؤتمر الثاني عشر للعمليات المتوسطة الحجم . تم الاسترجاع في 2011-02-15 .
  46. ^ Frierson, Dargan (2000-09-14). "The Diagnostic Cloud Parameterization Scheme" (PDF) . جامعة واشنطن . ص. 4-5. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2011-04-01 . تم الاسترجاع في 2011-02-15 .
  47. ^ Stensrud, David J. (2007). مخططات المعلمات: مفاتيح لفهم نماذج التنبؤ العددي بالطقس. مطبعة جامعة كامبريدج. ص. 6. ISBN 978-0-521-86540-1.
  48. ^ McGuffie, K. & A. Henderson-Sellers (2005). A climate modelling primer . John Wiley and Sons. p. 188. ISBN 978-0-470-85751-9.
  49. ^ ميلنيكوفا، إيرينا ن. وألكسندر ف. فاسيلييف (2005). الإشعاع الشمسي الموجي القصير في الغلاف الجوي للأرض: الحساب والملاحظة والتفسير. سبرينغر. ص 226-228. ISBN 978-3-540-21452-6.
  50. ^ Stensrud, David J. (2007). مخططات المعلمات: مفاتيح لفهم نماذج التنبؤ العددي بالطقس. مطبعة جامعة كامبريدج. ص 12-14. ISBN 978-0-521-86540-1.
  51. ^ Baklanov, Alexander, Sue Grimmond, Alexander Mahura (2009). Meteorological and Air Quality Models for Urban Areas. Springer. ص 11-12. ISBN 978-3-642-00297-7. تم الاسترجاع بتاريخ 2011-02-24 .{{cite book}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  52. ^ وارنر، توماس تومكينز (2010). التنبؤ العددي بالطقس والمناخ. مطبعة جامعة كامبريدج . ص 259. ISBN 978-0-521-51389-0.
  53. ^ لينش، بيتر (2006). "المعادلات الأساسية". ظهور التنبؤ العددي بالطقس . مطبعة جامعة كامبريدج . ص 45-46. رقم ISBN 978-0-521-85729-1.
  54. ^ أهرينز، سي دونالد (2008). أساسيات علم الأرصاد الجوية: دعوة إلى الغلاف الجوي. سينجيج ليرنينج. ص. 10. ISBN 978-0-495-11558-8.
  55. ^ Janjic, Zavisa; Gall, Robert; Pyle, Matthew E. (February 2010). "Scientific Documentation for the NMM Solver" (PDF) . المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي . ص 12-13. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2011-08-23 . تم الاسترجاع في 2011-01-03 .
  56. ^ Pielke, Roger A. (2002). Meteorological Modeling Mesoscale . Academic Press . ص 131-132. ISBN 978-0-12-554766-6.
  57. ^ بوم، مارشا ل. (2007). عندما تضرب الطبيعة: الكوارث الجوية والقانون. مجموعة جرينوود للنشر. ص. 189. ISBN 978-0-275-22129-4.
  58. ^ جلاهن، هاري ر.؛ لوري، ديل أ. (ديسمبر 1972). "استخدام إحصائيات مخرجات النموذج (MOS) في التنبؤ بالطقس الموضوعي". مجلة الأرصاد الجوية التطبيقية . 11 (8): 1203-1211. رمز Bibcode : 1972JApMe..11.1203G. doi : 10.1175/1520-0450(1972)011<1203:TUOMOS>2.0.CO;2 .
  59. ^ جولتبه، إسماعيل (2007). الضباب وسحب الطبقة الحدودية: مدى رؤية الضباب والتنبؤ به. سبرينغر. ص. 1144. ISBN 978-3-7643-8418-0. تم الاسترجاع بتاريخ 2011-02-11 .
  60. ^ باري، روجر جراهام؛ تشورلي، ريتشارد جيه. (2003). الغلاف الجوي والطقس والمناخ. دار نشر سايكولوجي. ص. 172. رقم ISBN 978-0-415-27171-4. تم الاسترجاع بتاريخ 2011-02-11 .
  61. ^ ab Cox, John D. (2002). Storm Watchers. John Wiley & Sons, Inc. ص 222-224. ISBN 978-0-471-38108-2.
  62. ^ ab Manousos, Peter (2006-07-19). "Ensemble Prediction Systems". مركز التنبؤ بالطقس المائي . تم الاسترجاع في 2010-12-31 .
  63. ^ وايكمان، كلاوس؛ جيف وايتاكر؛ أندريس روبيسك؛ كاثرين سميث (2001-12-01). "استخدام التنبؤات المجمعة لإنتاج تنبؤات جوية محسنة متوسطة المدى (3-15 يومًا)". مركز تشخيص المناخ . مؤرشف من الأصل في 2010-05-28 . تم الاسترجاع في 2007-02-16 .
  64. ^ تشاكرابورتي، أريندام (أكتوبر 2010). "مهارة التنبؤات متوسطة المدى من المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى خلال عام الحمل الحراري الاستوائي 2008". مراجعة الطقس الشهرية . 138 (10): 3787–3805. رمز Bibcode : 2010MWRv..138.3787C. doi : 10.1175/2010MWR3217.1 .
  65. ^ إبستين ، إس (ديسمبر 1969). “التنبؤ الديناميكي العشوائي”. تيلوس أ . 21 (6): 739-759. بيب كود :1969أخبر...21..739E. دوى :10.1111/j.2153-3490.1969.tb00483.x.
  66. ^ Leith, CE (يونيو 1974). "Theoretical Skill of Monte Carlo Forecasts". Monthly Weather Review . 102 (6): 409–418. Bibcode :1974MWRv..102..409L. doi : 10.1175/1520-0493(1974)102<0409:TSOMCF>2.0.CO;2 .
  67. ^ "MOGREPS". Met Office . مؤرشف من الأصل في 2012-10-22 . تم استرجاعه في 2012-11-01 .
  68. ^ ab Warner, Thomas Tomkins (2010). Numerical Weather and Climate Prediction. Cambridge University Press . pp. 266–275. ISBN 978-0-521-51389-0.
  69. ^ بالمر، تي إن ؛ شوتس، جي جي؛ هاجيدورن، آر؛ دوبلاس-رايس، إف جيه؛ يونج، تي؛ لوتبيشر، إم. (مايو 2005). "تمثيل عدم اليقين في النماذج في التنبؤ بالطقس والمناخ". المراجعة السنوية لعلوم الأرض والكواكب . 33 : 163-193. رمز Bibcode :2005AREPS..33..163P. doi :10.1146/annurev.earth.33.092203.122552.
  70. ^ Grimit, Eric P.; Mass, Clifford F. (October 2004). "Redefining the Ensemble Spread-Skill Relationship from a Probabilistic Perspective" (PDF) . جامعة واشنطن . مؤرشف من الأصل (PDF) في 2008-10-12 . تم الاسترجاع في 2010-01-02 .
  71. ^ تشو، بينبين؛ دو، جون (فبراير 2010). "التنبؤ بالضباب من نظام التنبؤ بالمجموعات متعدد النماذج على نطاق متوسط" (PDF) . الطقس والتنبؤ . 25 (1): 303. رمز Bibcode :2010WtFor..25..303Z. doi :10.1175/2009WAF2222289.1. S2CID  4947206. تم الاسترجاع في 2011-01-02 .
  72. ^ كين، د.؛ ميليلي، م. (2010-02-12). "تقنية مجموعة النماذج المتعددة للتنبؤات الكمية لهطول الأمطار في منطقة بييمونتي" (PDF) . المخاطر الطبيعية وعلوم نظام الأرض . 10 (2): 265. رمز Bibcode :2010NHESS..10..265C. doi : 10.5194/nhess-10-265-2010 . تم الاسترجاع في 2011-01-02 .
  73. ^ دالي، آرون وباولو زانيتي (2007). تلوث الهواء المحيط (PDF) . المدرسة العربية للعلوم والتكنولوجيا ومعهد إنفيروكومب. ص. 16. تم الاسترجاع في 24 فبراير 2011 .
  74. ^ ab Baklanov, Alexander; Rasmussen, Alix; Fay, Barbara; Berge, Erik; Finardi, Sandro (سبتمبر 2002). "إمكانات وعيوب نماذج التنبؤ بالطقس العددي في توفير البيانات الجوية للتنبؤ بتلوث الهواء في المناطق الحضرية". تلوث المياه والهواء والتربة: التركيز . 2 (5): 43-60. doi :10.1023/A:1021394126149. S2CID  94747027.
  75. ^ مارشال، جون؛ بلامب، ر. آلان (2008). ديناميكيات الغلاف الجوي والمحيط والمناخ: نص تمهيدي . أمستردام: دار إلسيفير للنشر الأكاديمي. ص 44-46. رقم ISBN 978-0-12-558691-7.
  76. ^ المكتب الأسترالي للإحصاء (2005). الكتاب السنوي، أستراليا، العدد 87. ص 40. تم استرجاعه في 2011-02-18 .
  77. ^ احتفال الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي بالذكرى المئوية الثانية (2008-05-22). "النموذج المناخي الأول". الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . تم الاسترجاع في 2010-04-20 .{{cite web}}:CS1 maint: أسماء رقمية: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  78. ^ بريدجمان، هوارد أ.، جون إي. أوليفر، مايكل إتش. جلانتز (2006). نظام المناخ العالمي: الأنماط والعمليات والترابطات عن بعد. مطبعة جامعة كامبريدج. ص 284-289. رقم ISBN 978-0-521-82642-6. تم الاسترجاع بتاريخ 2011-02-18 .{{cite book}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  79. ^ Chalikov, DV (أغسطس 1978). "المحاكاة العددية لتفاعل الرياح والموجات". مجلة ميكانيكا الموائع . 87 (3): 561-82. Bibcode :1978JFM....87..561C. doi :10.1017/S0022112078001767. S2CID  122742282.
  80. ^ لين، بينجزي (2008). النمذجة العددية لموجات المياه. دار نشر سايكولوجي. ص 270. ISBN 978-0-415-41578-1.
  81. ^ بندر، ليزلي سي. (يناير 1996). "تعديل الفيزياء والأرقام في نموذج الموجة المحيطية من الجيل الثالث". مجلة تكنولوجيا الغلاف الجوي والمحيطات . 13 (3): 726-750. رمز Bibcode : 1996JAtOT..13..726B. doi : 10.1175/1520-0426(1996)013<0726:MOTPAN>2.0.CO;2 .
  82. ^ المركز الوطني للأعاصير (يوليو 2009). "الملخص الفني لنماذج المسار والشدة للمركز الوطني للأعاصير" (PDF) . الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . تم الاسترجاع في 19 فبراير 2011 .
  83. ^ فرانكلين، جيمس (2010-04-20). "التحقق من توقعات المركز الوطني للأعاصير". المركز الوطني للأعاصير . تم الاسترجاع في 2011-01-02 .
  84. ^ رابابورت، إدوارد ن.؛ فرانكلين، جيمس ل.؛ أفيلا، ليكسيون أ.؛ بيج، ستيفن ر.؛ بيفين الثاني، جون ل.؛ بليك، إريك س.؛ بور، كريستوفر أ.؛ جيينغ، جيان-جوو؛ جوكينز، كريستوفر أ.؛ كناب، ريتشارد د.؛ لاندسيا، كريستوفر دبليو.؛ ماينلي، ميشيل؛ مايفيلد، ماكس؛ ماكادي، كولين ج.؛ باش، ريتشارد ج.؛ سيسكو، كريستوفر؛ ستيوارت، ستايسي ر.؛ تريبل، أهشا ن. (أبريل 2009). "التقدم والتحديات في المركز الوطني للأعاصير". الطقس والتنبؤ . 24 (2): 395-419. رمز Bibcode : 2009WtFor..24..395R. CiteSeerX 10.1.1.207.4667 . doi :10.1175/2008WAF2222128.1. S2CID  14845745. 
  85. ^ ab Sullivan, Andrew L. (يونيو 2009). "نمذجة انتشار حرائق سطح الأراضي البرية، 1990-2007. 1: النماذج الفيزيائية وشبه الفيزيائية". المجلة الدولية لحرائق الأراضي البرية . 18 (4): 349. arXiv : 0706.3074 . doi :10.1071/WF06143. S2CID  16173400.
  86. ^ Asensio, MI & L. Ferragut (2002). "On a wildland fire model with radio". International Journal for Numerical Methods in Engineering . 54 (1): 137–157. Bibcode :2002IJNME..54..137A. doi :10.1002/nme.420. S2CID  122302719.
  87. ^ ماندل، جان، لين إس. بينيثوم ، جوناثان دي. بيزلي، جانيس إل. كوين ، كريج سي. دوغلاس، مينجيونج كيم، وأنتوني فوداسيك (2008). "نموذج حرائق الغابات مع استيعاب البيانات". الرياضيات والحواسيب في المحاكاة . 79 (3): 584-606. arXiv : 0709.0086 . Bibcode :2007arXiv0709.0086M. doi :10.1016/j.matcom.2008.03.015. S2CID  839881.{{cite journal}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  88. ^ كلارك، تي إل، إم إيه جينكينز، جيه. كوين، وديفيد باكهام (1996). "نموذج النار المقترن بالغلاف الجوي: رقم فرويد الحملي والأصابع الديناميكية". المجلة الدولية لحرائق الأراضي البرية . 6 (4): 177-190. doi :10.1071/WF9960177.{{cite journal}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  89. ^ كلارك، تيري إل.، ماري آن جينكينز، جانيس كوين، وديفيد باكهام (1996). "نموذج مقترن للغلاف الجوي والنار: التغذية الراجعة الحملية على ديناميكيات خطوط النار". مجلة الأرصاد الجوية التطبيقية . 35 (6): 875-901. رمز Bibcode : 1996JApMe..35..875C. doi : 10.1175/1520-0450(1996)035<0875:ACAMCF>2.0.CO;2 .{{cite journal}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  90. ^ Rothermel, Richard C. (January 1972). "A mathematical model for prediction fire spread in wildland fires" (PDF) . United States Forest Service . Retrieved 2011-02-28 .

قراءة إضافية

  • بينيستون، مارتن (1998). من الاضطرابات إلى المناخ: دراسات عددية للغلاف الجوي باستخدام تسلسل هرمي من النماذج . برلين: سبرينغر. ISBN 978-3-540-63495-9.
  • بلوم، أندرو (2019). آلة الطقس: رحلة داخل التوقعات . نيويورك: هاربر كولينز. ​​ISBN 978-0-062-36861-4.
  • كالناي، يوجينيا (2003). النمذجة الجوية واستيعاب البيانات والقدرة على التنبؤ . نيويورك: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-0-521-79629-3.
  • رولستون، إيان ونوربيري، جون (2013). غير مرئي في العاصفة: دور الرياضيات في فهم الطقس. مطبعة جامعة برينستون. رقم ISBN 978-0691152721.
  • تومسون، فيليب (1961). التحليل العددي للطقس والتنبؤ به . نيويورك: شركة ماكميلان.
  • وزارة التجارة الأمريكية؛ الإدارة الوطنية للمحيطات؛ الإدارة الجوية؛ الخدمة الوطنية للأرصاد الجوية، المحررون (1979). دليل الخدمة الوطنية للأرصاد الجوية رقم 1 - منتجات الفاكس . واشنطن العاصمة: وزارة التجارة.من الاضطراب إلى sCl
  • ترقية الحاسوب العملاق NOAA
  • مختبر موارد الهواء
  • مركز الأرصاد الجوية العددية وعلوم المحيطات للأسطول
  • المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى
  • مكتب الأرصاد الجوية في المملكة المتحدة


تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=التنبؤ_الرقمي_بالطقس&oldid=1241874927"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate