Laika prognožu skaitliskie modeļi un to izpratne

Laika prognožu skaitliskie modeļi un to izpratne

Domāju, ka nekļūdīšos, ja teikšu, ka absolūti lielākajai daļai šī resursa apmeklētāju interesē gan tas, kādi laikapstākļi šobrīd ir Latvijā, gan tas, kas sagaidāms turpmākajās dienās vai pat ilgtermiņā. Tā kā līdz šim dažādu iemeslu dēļ meteolapa.lv vēl nav pieejams neviens raksts, kas censtos izskaidrot ikdienas interneta lietotājam informāciju par laikapstākļu prognožu iegūšanu, izmantojamiem modeļiem, prognožu ticamību un citiem ar šo tēmu saistītajiem jautājumiem, centos apkopot citos resursos pieejamās informācijas klāstu. Kā galvenais avots ar tā autora maikla atļauju ir izmantots meteoziņu blogs, kur tostarp radās ideja par meteolapa.lv veidošanu.

Pieļauju, ka vairums interneta lietotāju informāciju par gaidāmajiem laikapstākļiem iegūst jau gatavā veidā, aplūkojot dažāda termiņa prognozes attiecīgos resursos. Tie, kas internetu šim nolūkam neizmanto, klausās laika ziņas radio un televīzijā. Resursā meteolapa.lv bieži ir diskutēts par mediju nozīmi un faktu piepušķošanu, lai piesaistītu lasītāju interesi. Līdzīgi mēdz būt atsevišķos televīzijas kanālos – laika ziņu diktori ne vienmēr pārzina ar meteoroloģiju saistītos jautājumus, mēdz pārteikties un, lai informācija daļai auditorijas būtu vieglāk uztverama, izmanto šova cienīgus elementus. Pēc tam no sabiedrības izskan pārmetumi par prognožu neatbilstību un to straujo mainīšanos. Turpinājumā aplūkoti vairāki, savstarpēji saistīti temati par laika prognozēm un ar to saistīto informāciju.

LAIKA PROGNOŽU IZPRATNE - SKAITLISKIE PROGNOŽU MODEĻI

Lai gan jau apkopotās un sagatavotās laika ziņu prognozes ir vieglāk uztveramas, tās ne vienmēr ir precīzas un laikam atbilstošas. Sabiedrība bez īpašas ieinteresētības meteoroloģijā šīs prognozes bieži neizprot vai tajās neiedziļinās, atceroties vien tad, kad teiktais nesakrīt ar reālo situāciju. Tāpēc ikvienam iedzīvotājam ar interneta pieslēgumu ir iespēja sastādīt pašam savu laika prognozi, izmantojot skaitlisko laika modeļu datus. Globālie modeļi ir algoritmi, kas risina matemātiskos vienādojumus un vadoties no atmosfēras procesiem, paredz laika apstākļus. Parasti šos aprēķinus veic ar datoru palīdzību. Turpinājumā aplūkoti daži no biežāk izmantotajiem modeļiem.

Modelis Raksturojums Prognozes
GFS
  • ASV Nacionālās okeānu un atmosfēras datormodelis
  • Viens no populārākajiem brīvi pieejamajiem modeļiem
  • Balstās lielākā daļa bezmaksas prognožu internetā
  • Dati tiek atjaunoti ik pēc 6 stundām
  • Tendence pārspīlēt un veidot ekstremālākus scenārijus
skatīt šeit
ECMWF
  • Eiropas vidēja termiņa laika prognožu centra modelis
  • Latvijā uz šīm prognozēm balstās LVĢMC
  • Prognozes tiek atjaunotas 2 reizes diennaktī
  • Atzīts par vienu no precīzākajiem

skatīt šeit

skatīt šeit

NMM
  • Prognozes tiek atjaunotas 2 reizes diennaktī
skatīt šeit
HIRLAM
  • Plašāk pazīstams kā Lietuvas modelis
  • Salīdzinoši augsta izšķirtspēja (Baltijas valstis)
  • Iespējams aplūkot prognozi ik pa stundai
  • Prognozes periods kartē - aptuveni 48 stundas
  • Neprecīzas prognozes skaidra laika un bezvēja naktīm
skatīt šeit
UM
  • Plašāk pazīstams kā Polijas modelis
  • Iespējams aplūkot prognozi ik pa 3 stundām
  • Prognozes periods kartē - aptuveni 2 diennaktis
skatīt šeit

Būtībā visi tabulā salīdzinātie modeļi sniedz prognozēto informāciju par:

  • gaisa temperatūru;
  • vēja virzienu un ātrumu, brāzmām;
  • atmosfēras spiedienu;
  • nokrišņu daudzumu un virzību;
  • mākoņu segas biezumu.

Atsevišķu modeļu prognozēs ir iespējams aplūkot arī citus raksturlielumus, kā miglas iespējamību, negaisu prognozi, 850 hPa temperatūru (paskaidrojumus skatīt tālāk). Plašāku modeļu salīdzinājumu ar konkrētiem piemēriem karšu veidā var skatīt zemāk. Turpinājumā vispirms atsevišķi raksturoti daži būtiskākie GFS modeļa prognožu raksturlielumi:

1. Atmosfēras spiediens /500hPa,Bodendruck/

  • spiediens ~ 5 km augstumā, kur atmosfēras viļņi ietekmē to, kas notiek uz zemes;
  • informācija par ciklonu (T) un anticiklonu (H) atrašanās vietām un to virzību;
  • ar baltu krāsu parādīts spiediens hPa, lai to iegūtu mmHg, jāpareizina ar 0,75.
     

2. Temperatūra 850 hPa augstumā /850hPa Temperatur/

  • informācija par gaisa masas siltumu vai aukstumu;
  • šāds spiediens parasti atrodas 1000 - 1700 m augstumā;
  • palīdz precīzāk prognozēt gaisa temperatūru uz zemes (vasarā klāt +14 ... +18 C);
  • palīdz noteikt gaidāmo nokrišņu veidu (virs 0 C - lietus, nedaudz zem nulles - sniegs);
  • ar krāsām kartē attēlota temperatūra, ar baltām līnijām augstums dekametros;
  • tendences ilgākā laika periodā 850 hPa temperatūrai var apskatīt šajā saitē.
     

3. Negaisu prognoze /CAPE+Lifted Index/

  • vēsta par konvekcijas procesiem pieejamo enerģiju (sarkanā un dzeltenā krāsa);
  • vislabāk, prognozējot to iespējamību, salīdzināt negaisu un nokrišņu prognozes.
     

4. Minimālā un maksimālā temperatūra /Min Max-Temperaturen/

  • prognoze temperatūrai 2 metru augstumā;
  • min. temp. attiecināta no pl. 18-24 un 0-6, bet maksimālā no pl. 6-12 un 12-18.
     

Iegūstot informāciju par gaidāmajiem laikapstākļiem, nepieciešams salīdzināt vairāku odeļu prognozes un izdarīt secinājumus! Neviena atsevišķi ņemta modeļa prognoze nav uzskatāma par precīzu.

Turpinājumā salīdzinātas tabulā aplūkoto modeļu prognozes atsevišķos raksturlielumos, lai lasītājiem, kas ar šāda veida informāciju saskaras pirmo reizi, rastos plašāks priekšstats. Attēli no konkrētajām kartēm ņemti 8.03., pulksten 11:45 - 12:10.

MODEĻU PROGNOŽU KARŠU SALĪDZINĀJUMS

Modeļu kartes ir sagrupētas pēc konkrēta lieluma - temperatūras, vēja prognozēm u.tml.. Klāt pievienotos attēlus ir iespējams apskatīt pilnā izmērā, uz tiem noklikšķinot. Jāņem vērā, ka līdz ar dažādo karšu izšķirtspēju, atšķiras prognožu precizitāte (ja runājam tieši par kartēm, nevis jau "gatavām" prognozēm ar cipariem un vārdiem). Tāpat ne visās mājaslapās ir pieejams konkrētais raksturlielums, un atšķiras arī iespējas dažādos reģionos (Eiropa, Ziemeļeiropa).

Visos attēlos redzamās prognozes ir pēc iespējas pietuvinātas 9.03. pulksten 12 - 13. Protams, līdz ar laika nobīdi, mainās arī laika apstākļi, bet kopumā šie attēli dod pietiekamu priekšstatu un sniedz iespēju salīdzināt dažādās iespējas, izvērtējot tās.

Temperatūra

 GFS  ECMWF  NMM
 
HIRLAM  UM 

Šajā gadījumā GFS modelim izvēlēta minimālās un maksimālās temperatūras karte, pārējiem - temperatūras prognožu kartes. Katrā kartē atšķiras izšķirtspēja, un nedaudz arī prognozētās gaisa temperatūras. Apkopojot šos rādījumus, var secināt, ka sestdienā augstākā gaisa temperatūra gaidāma Latvijas DR (ap -2 ... -3 C), bet zemākā - Latvijas ZA (ap -8 C).


Atmosfēras spiediens

 GFS  ECMWF  NMM
 
HIRLAM  UM   

Atmosfēras spiediena prognozes jūras līmenī ir visnotaļ līdzīgas. Redzams, ka Latvijā atmosfēras spiediens gaidāms ~ 1015 - 1020 hPa jeb ~ 765 mmHg. Atsevišķu modeļu kartēs redzami augsta spiediena apgabali, kas prognozēti Skandināvijā un netālu no Reikjavīkas. Zema spiediena apgabals (~ 735 mmHg) turpretī varētu atrasties uz R, DR no Lielbritānijas.

Nokrišņi

 GFS  ECMWF  NMM
 
HIRLAM   UM  

Aplūkojot nokrišņu prognozes, līdzīgi kā ar temperatūrām, būtiskāku informāciju varētu sniegt modeļu prognozes ar augstu izšķirtspēju. It sevišķi labi to var novērtēt vasarās, prognozējot negaisu rašanos un temperatūras izmaiņas, mainoties gaisa masām.

Runājot par sestdienas prognozi, atsevišķi modeļi paredz nelielu nokrišņu iespējamību valsts Z, ZA un A daļā. Lietuvas modelis turpretī paredz sniega nokrišņu iespējamību arī vietām valsts centrālajos un rietumu rajonos. Laika prognozēs, visticamāk, šie dati atspoguļosies kā "vietām neliels sniegs".

Mākoņainība

 

GFS ECMWF  NMM
 
HIRLAM UM  

 

Mākoņainības kartes varētu salīdzināt ar nokrišņu prognozēm. Visi modeļi ir gandrīz vienisprātis, ka sestdienā Latvijā būs neliels mākoņu daudzums, lielākā mākoņu iespējamība, tāpat kā sniega nokrišņu varbūtība - valsts A, ZA daļā un Kurzemes A daļā.

 

Vējš

 GFS  ECMWF  NMM
 
HIRLAM   UM  

Vēja prognozes visiem modeļiem ir visnotaļ līdzīgas. Skatoties pēc bultām, kas attēlotas karšu fragmentos, vējš pūtīs no Z un ZA puses. Spēcīgāks tas paredzēts valsts R, DR daļā - līdz 12 m/s. Šeit gan jāpiemin, ka kartēs nav aplūkotas vēja brāzmu prognozes. Tās visnotaļ labi var aplūkot, piemēram, HIRLAM modelī.

 

"GATAVĀS" PROGNOZES UN MODEĻU NEPRECIZITĀTES

Tā sauktās gatavās un jau apstrādātās prognozes no dažādu modeļu datiem ir pieejamas dažādos interneta resursos – www.gismeteo.lv (GFS) www.foreca.com (ECMWF u.c.) un citur. Šādu, gatavu prognožu aplūkošana bieži nesniedz pilnvērtīgu informāciju par gaidāmajiem laika apstākļiem. Ne vienmēr var saprast, vai prognozētais lietus radīsies uz vietas, vai gaidāma plaša nokrišņu zona.

Tieši tāpēc, lai precīzāk varētu noteikt gaidāmos laikapstākļus, ieteicams pašiem aplūkot modeļu prognozes un sekot līdzi faktiskajiem notikumiem gan meteoroloģiskajā radarā, gan satelītā un temperatūru kartē. Tajā pašā laikā, arī modeļu prognozes karšu veidā bieži var būt neprecīzas. Ir dažādi faktori, kas jāņem vērā:

  • modeļa izšķirtspēja - GFS rodas grūtības noteikt laika apstākļus, piemēram, piekrastes rajonos (situācija var tikt prognozēta tāda, kā jūrā);
  • vēja un mākoņu ietekme - var būt novērojamas ievērojamas gaisa temperatūras atšķirības, un modeļi ne vienmēr spēj noteikt mākoņu esamību, to rašanos un izklīšanu, piemēram, anticiklona zīmē, kas asociējas ar zilām debesīm un spožu sauli;
  • vēja norimšana vai virziena maiņa - tam iegriežoties no jūras, piekrastē var uzrasties bieza migla, vai, tam norimstot, strauji pazemināties gaisa temperatūra;
  • jūras ietekme - piekrastes rajonos, norimstot vējam no jūras, ziemā var strauji pazemināties gaisa temperatūra, kamēr citviet sauszemē var būt siltāks;
  • Latvijas reljefa ietekme - tā var būt nepietiekami izvērtēta, jo reljefs ietekmē gan gaisa temperatūru, gan vēja stiprumu un nokrišņu daudzumu;
  • bārisko veidojumu kustība un noturība - ne vienmēr ir iespējams precīzi prognozēt ciklonu stiprumu, anticiklonu noturību un to pārvietošanos;
  • prognožu mainība - tās mainās gandrīz nepārtraukti, un, kamēr vakarā TV ekrānā laika ziņās tiek stāstīts par vienu scenāriju, prognozes visbiežāk jau ir mainījušās, tāpēc atsevišķos gadījumos visa minētā prognoze var būt nepareiza;
  • īstermiņa ticamība - mūsu klimatā ticamas laika prognozes var aplūkot tikai pāris dienas uz priekšu, nemaz nerunājot par dekādi vai mēnesi - atkarībā no atmosfērā notiekošajiem procesiem, ir brīži, kad ar augstu ticamības pakāpi visnotaļ precīzi var prognozēt laikapstākļus 5 dienas uz priekšu, bet ir reizes, kad precīzi nevar pateikt, kas gaidāms pēc vairākām stundām.

Atcerieties, turklāt, arī to, ka prognoze bieži neatbildīs Jūsu termometra rādījumam. Temperatūra būtu jāmēra 2 metru augstumā virs zemes, vietā, kur to neiespaido, piemēram, saule. Tieši tāpēc pie ēku sienām uzstādītie termometri var rādīt vismaz 2 grādus virs reālās temperatūras, nemaz nerunājot par saulainām dienām ēku dienvidu pusē.

Līdz ar atsevišķām modeļu grūtībām prognozēt laikapstākļus, ilgtermiņa prognožu maznozīmību, Latvijas reljefa ietekmi un citiem faktoriem, iesaku pašiem aplūkot publiski pieejamo modeļu prognožu kartes tuvākajām dienām, un izdarīt secinājumus.

 

Piebilde: Katram lasītājam var būt savs iecienītākais veids, kā aplūkot modeļu prognozes, tāpat arī modeļu izvēle ir atrarīga no katra paša. Šeit apkopotā informācija galvenokārt ir balstīta uz savu pieredzi un citur publicēto, vairāk paredzēta ikdienas interneta lietotājam bez plašām zināšanām par meteoroloģiju. Tāpēc tie, kas ar modeļu karšu izpēti nodarbojas ikdienā, nenoliedzami, to var veikt savādāk, tāpat arī plašāk zināt dažādās atšķirības un atsevišķas īpatnības. Bet,kā līdz šim meteolapa.lv vēl nekas tamlīdzīgs nav bijis publicēts, ir izveidots vismaz kāds iesākums. Ceru, ka nākotnē zinošie pārstāvji paši pievērsīsies šīs tēmas atspoguļošanai. Tāpat lūgums speciālistiem atstāt komentāru, kas šajā rakstā būtu jālabo.

Kā Tu vērtē šo rakstu?
  1. 09.03.2013 11:51

    Jā, man šos modeļus nākas kā minimums 2x dienā skatīt.

    Ielādē...
  2. Daumants - Liepāja
    09.03.2013 12:27

    Labi uzrakstīts. Interesanti un paskaidrojoši. Tikai nerada nekādu izpratni par hPa temperatūrām. Piemēram ļoti bieži pieminēta temperatūra 850 hPa augstumā, kas apzīmē gaisa spiedienu aptuveni 1,5 kilometra augstumā.
    Un 500 hPa itin nemaz nav jūras līmenis, bet gan 5 kilometru augstumā virs jūras līmeņa. Jūras līmeņā standarta spiediens ir 1013 hektopaskāli (hPa).

    Maikls visbiežāk izmanto 850 hpa gaisa temperatūras prognozes, jo tās precīzāk ataino gaisa masu temperatūras. Šajā augstumā prognozētās temperatūras ir precīzākas, jo daudzi vietējie (lokālie) faktori, kā ,piemēram, jūras brīze un zemie mākoņi neiespaido šo gaisa slāni 1,5 kilometra augstumā.

    Ielādē...
    1. 09.03.2013 14:28

      Paldies par komentāru! Pameklēju informāciju un izlaboju arī rakstā.

      Veidojot rakstu, informāciju par 850 hPa temperatūru centos krietni saīsināt - varbūt nebija labi tā darīt, bet būtiskākie fakti (izņemot augstumu, ko iepriekš neuzrakstīju), minēti ir.

      Ielādē...
  3. lightning - Līvāni
    09.03.2013 19:35

    Manā uztverē - ļoti labs izskaidrojošs un izglītojošs raksts! :)

    Ielādē...
  4. Weatherman - Dikļu pag.
    09.03.2013 19:40

    Paldies par izsmeļošo rakstu. Domāju uzrakstīt izglītojošu rakstu par meteoroloģiskajiem radariem un vēl daudz ko citu

    Ielādē...
  5. Lauma - Mālpils nov.
    10.03.2013 08:21

    Es šorīt aizdomājos par to "pareizo" grādu mērīšanu - man tomēr interesē tā temperatūra, kurā uzturos, un es neesmu divu metru augstumā no zemes. Tā sanāk tāda zinātniska mērīšana, atrauta no tā, ko mēs jūtam. Mani daudz vairāk interesē pusmetru zemāki grādi, kuros "braucu" ar seju. To, ka nevar ņemt mērījumus vietā, kur saule spīd virsū vai blakus ir apšaubāmas noslēgtības logs, to es saprotu, bet kāpēc ir pieņemts, ka temperatūru mēra 2m augstumā?

    Ielādē...
    1. maikls - Jēkabpils
      10.03.2013 10:00

      Starptautiskie standarti nosaka, ka gaisa temperatūru mēra 1,5-2 metrus virs zemes virsmas. Ja mēra zemāk, tad temperatūra vairāk svārstās, it īpaši skaidrā laikā, bet dažādos nolūkos mēra arī gaisa temperatūru pāris centimetru virs zemes un uz pašas augsnes, kas īpaši svarīgi ir salnu laikā pavasarī.

      Gaisa temperatūru ietekmē katrs koks, māja, peļķe, asfaltētais laukums u.c., un meteostacijām ir īpaši noteikumi par izvietojumu, lai šo lokālo faktoru ietekmi mazinātu, lai gan realitātē tos bieži vien neievēro (ne tikai Latvijā, bet visā pasaulē).

      Un tā kā gaisa temperatūra ir tik ļoti svārstīgs lielums gan telpā, gan laikā, liela precizitāte pēc būtības nav svarīga, cilvēks jau tāpat uz savas ādas nespēj izjust, vai ir -2 vai -5 grādi, turklāt pie -2 grādiem vējainā un mākoņainā laikā liksies daudz aukstāks nekā pie -5 grādiem saulainā laikā ar lēnu vēju.

      Ielādē...
  6. Mulkari - Saulkrastu nov.
    10.03.2013 11:03

    Labs raksts. Ar modeļu kļūdainajām prognozēm piekrastes rajonos bieži esmu saskāries, īpaši pavasarī kad anticiklona apstākļos prognozēto +20 grādu vietā ir +10, A vēja vietā iepūš ZR vējš un reizēm vēl bonusā uznāk drēgna migla no līča ko neviens modelis neprognozēja.

    Pavasarī un vasaras sākumā ja piekrastē prognozēts silts anticiklonāls laiks ar lēniem A puses vējiem, tad droši var prognozi palabot, ka ap pulksten 11 00 - 12 00 vējš iegriezīsies no R - ZR un gaisa temperatūra būs tuva ūdens temperatūrai.

    Ielādē...
  7. 10.03.2013 13:03

    Veicot prgonozes ļoti būtisku info dod "Jet stream" prognozes. Piem, pēc tām var spriest, par ciklonu:
    * iespējamām trajektorijām
    * to stiprumu,
    * kur tie var rasties.

    Vēl Jet Stream ir būtisks prognozējot konvektiivos procesus. Piemeram par to kaa var attīstīties negaisi iespejamību (piem supershunu iespejamiiba).

    Ja CAPE, rāda cik ir pieejama energija, LI cik stipras nestabilitāte līdz 5km, tad Jet Stream būtiksa loma kāda veida negaisi var rasties. Vispār jau ir vēl citas svaīgas lietas(piem. low/mid/deep level wind shear, stabilitāte dažādos augstumos, uc), bet klasiskais 300 mb Jet stream, jau dot daudz informācijas.

    Ielādē...
    1. 10.03.2013 13:53

      Jā, vai ir kāda saite- kur tieši "jet stream" virs Eiropas redzamas (patreiz un tuvējā prognozē)? Daļēji laikam tas ir GFSsā?

      15:03: Atradu šeit- bet droši vien ne vienīgā karte.

      Ielādē...
      1. 10.03.2013 15:31

        Ieksh Wetterzentrale

        Tur ieksg GFS karteem var skatiities 300 hPa Stromlinien/Wind. Tas arii buus klasiskais Jet Stream. :)


        Aizmirsu piemineet, ka ir 2 Jet stream: polārā un subtropiskā. Polārā parasi ir intesīvāka 300 mb(hPa) augstumām kamēr subpolaaraa 200 mb(hPa) augstumā. Dažreiz Polārā un Suptropiskās jet stream savienojas. Patreiz subtropiskā ir diezgan spēcīga un labi redzama(āfrikas ziemeļi un vidusjūra) suptropiskā jet stream. Savukārt polārā ir diezgan vāja. Vasarā subtropiskā jet stream gandriiz izzūd.


        Ielādē...
  8. 13.03.2013 10:58

    Paldies par rakstu! Uzzināju vairākas jaunas un noderīgas lietas. :)

    Ielādē...