Прагноз надвор'я ад Гідраметцэнтра Расіі самы няякасны сярод канкурэнтаў. А якія мадэлі прадказваюць надвор’е найлепш?

Мадэлі прагнозу надвор’я — гэта складаныя камп’ютарныя алгарытмы, якія выкарыстоўваюць матэматычныя ўраўненні для мадэлявання і прадказання стану атмасферы. Гэтыя мадэлі апрацоўваюць звесткі метэаназіранняў, спадарожнікавыя здымкі і паказчыкі радараў, каб стварыць лічбавую копію зямной атмасферы. Праз імітацыю атмасферных працэсаў яны дазваляюць складаць прагнозы для розных рэгіёнаў і прамежкаў часу.

У аснове любой мадэлі ляжыць падзел атмасферы на трохмерную сетку, падобную да гіганцкага слоенага пірага. Для кожнай ячэйкі гэтай сеткі камп’ютар рашае сістэму складаных дыферэнцыяльных ураўненняў Наўе—Стокса. Яны ўлічваюць усё: рух паветраных мас, цеплаабмен, фазавыя пераходы вады (пара, кроплі, лёд) і сонечную радыяцыю.

Дакладнасць прагнозу напрамую залежыць ад разрознення — памеру гэтай ячэйкі. Аднак тут існуе жорсткая матэматычная пастка: калі мы хочам паменшыць памер ячэйкі ў два разы, магутнасць камп’ютара трэба павялічыць у 8—10 разоў (а часам і больш — у залежнасці ад алгарытмаў і аб’ёмаў выходных даных). Менавіта таму ўтрыманне метэаралагічных суперкамп’ютараў і сістэм збору назіранняў каштуе сотні мільёнаў долараў.

Паводле інфармацыі расійскага Гідраметцэнтра, аналіз дакладнасці прагнозаў надвор’я па Расіі на 5 сутак (120 гадзін) за снежань паказаў, што самай надзейнай крыніцай застаецца мадэль, распрацаваная Еўрапейскім цэнтрам сярэднетэрміновых прагнозаў надвор’я (ECMWF).

Сетка гэтай мадэлі мае крок усяго каля 9 кіламетраў, а па вертыкалі атмасфера падзелена на 137 узроўняў (да вышыні каля 80 км). Гэта дазваляе мадэлі філігранна ўлічваць уплыў гор і ўзвышшаў на патокі паветра. Хоць доступ да поўных даных IFS каштуе дорага, менавіта яна з’яўляецца арыенцірам для вялікай часткі прафесійнай супольнасці і часта выкарыстоўваецца як адзін з эталонаў у міжнародных параўнаннях.

Эксперты адзначаюць, што ECMWF на гарызонце 3‑7 сутак мае перавагу ў дакладнасці над канкурэнтамі ў адзін дзень. Яе сістэма з 51 складніка дае вельмі моцныя інструменты для ацэнкі верагоднасці экстрэмальных пагодных з’яў.

На другім месцы апынулася нямецкая мадэль ICON (Icosahedral Non-hydrostatic). У адрозненне ад іншых, яна выкарыстоўвае не прамавугольную сетку, а сетку з трыкутнікаў (ікасаэдральную). Гэта вырашае праблему сыходжання мерыдыянаў на палюсах, дзе звычайныя мадэлі могуць сутыкацца з дадатковымі геаметрычнымі складанасцямі і патрабуюць спецыяльных рашэнняў. Акрамя таго, ICON улічвае вертыкальныя паскарэнні паветра, што крытычна важна для прагназавання навальніц.

На трэцім месцы апынулася гібрыдная сістэма, якая спалучае нямецкую ICON і амерыканскую GFS (Global Forecast System). GFS — адна з самых распаўсюджаных глабальных мадэляў у свеце, у тым ліку таму, што яе вынікі шырока даступныя і часта выкарыстоўваюцца як базавы пласт для розных сэрвісаў. GFS выкарыстоўвае сучаснае дынамічнае ядро FV3, якое прадстаўляе Зямлю ў выглядзе куба, спраектаванага на сферу. GFS абнаўляецца чатыры разы на суткі, што дазваляе аператыўна рэагаваць на змены ў атмасферы.

На чацвёртым месцы апынулася мадэль UKMO Брытанскай метэаралагічнай службы. Глабальная версія гэтай мадэлі мае разрозненне каля 10 кіламетраў у сярэдніх шыротах і каля 70 вертыкальных узроўняў. Галоўная асаблівасць брытанскага падыходу — інтэграцыя глабальнай мадэлі з лакальнымі версіямі звышвысокага разрознення (да 1,5 км над тэрыторыяй Вялікабрытаніі), якія працуюць на адзіным фізічным ядры і ў ідэале даюць больш «бясшвоўны» пераход ад глабальнага да рэгіянальнага прагнозу.

Гэта дазваляе мадэлі UKMO вельмі дакладна працаваць у сцэнарах, звязаных са складаным атлантычным надвор’ем, цыклонамі і франтальнымі раздзеламі.

Відавочным аўтсайдарам стала мадэль ПЛАВ10, распрацаваная Расійскай акадэміяй навук і Гідраметцэнтрам Расіі. Сучасная версія працуе з дэталізацыяй каля 20—25 кіламетраў і падзяляе атмасферу на 85—100 узроўняў па вертыкалі.

Павялічыць

Якія мадэлі стаяць у нашых тэлефонах?

Сёння большасць людзей глядзіць прагноз надвор’я не на сайтах нацыянальных метэаслужбаў, а ў дадатку, які стаіць па змоўчванні ў смартфоне.

На iPhone па змоўчанні працуе Apple Weather. Пасля таго як Apple купіла сервіс Dark Sky, кампанія фактычна перабудавала ўласную метэасістэму, і ключавым момантам стала тое, што галоўнай глабальнай мадэллю для разлікаў зрабілі еўрапейскую ECMWF, дапаўняючы яе назіраннямі і ўласнай апрацоўкай.

Улічваючы, што мадэль ECMWF з’яўляецца сусветным лідарам у сярэднетэрміновых прагнозах, уладальнікі iPhone часта могуць атрымліваць вельмі дакладны прагноз. Праўда, недахопам самой мадэлі з'яўляецца яе абнаўленне толькі двойчы на суткі. Аднак прыкладанне можа абнаўляць карыстальніцкую карцінку часцей за кошт дадатковых крыніц і постапрацоўкі, таму ў інтэрфейсе гэта не заўсёды выглядае як толькі два абнаўленні.

З сістэмай Android усё складаней. Тут многае залежыць ад вытворцы і ўсталяванай праграмы: у розных брэндаў могуць быць розныя пастаўшчыкі метэаданых, і ў выніку два смартфоны на Android могуць паказваць розны прагноз у адным і тым жа горадзе.

У смартфонах Pixel і ў стандартным дадатку Google крыніцы надвор’я — гэта, як правіла, не «адна мадэль», а камбінацыя некалькіх патокаў даных і алгарытмаў; у розных краінах і версіях сэрвісу набор крыніц можа адрознівацца, а канчатковая формула часта не раскрываецца поўнасцю. У масавых агрэгатарах часта выкарыстоўваюцца як еўрапейскія, так і амерыканскія глабальныя мадэлі (у тым ліку ECMWF і GFS), а таксама ўласныя прадукты і алгарытмы дадатковай апрацоўкі — карэкцыя ападкаў, лакальная прывязка да рэльефу).

Акрамя таго, Google актыўна ўкараняе ўласныя нейрасеткавыя распрацоўкі (напрыклад, GraphCast і MetNet). Яны могуць выкарыстоўвацца як дадатковы пласт: сістэма аналізуе спадарожнікавыя здымкі і іншыя масівы даных, каб удакладняць прагноз ападкаў або развіццё воблачнасці на кароткіх гарызонтах.

Што тычыцца іншых папулярных брэндаў, такіх як Samsung, то яны часта выкарыстоўваюць па змоўчванні даныя альбо таго ж The Weather Channel, альбо сэрвісу AccuWeather буйной прыватнай амерыканскай кампаніі, якая ў сваёй працы можа абапірацца на некалькі глабальных мадэляў (у тым ліку GFS, а таксама іншыя даступныя крыніцы), але пры гэтым глыбока карэктуе вынікі з дапамогай уласных алгарытмаў, назіранняў і дадатковых даных, у тым ліку даных мадэляў, якія лічацца лідарскімі на рынку (напрыклад, ECMWF). Гэта дапамагае зрабіць канчатковы прагноз больш дакладным.

Такім чынам, галоўная выснова для карыстальніка простая: назва дадатку не так важная, як мадэль (або сумесь мадэляў) і алгарытмы апрацоўкі, на якіх ён працуе. На пяцідзённым гарызонце найбольш надзейныя вынікі звычайна даюць сэрвісы, дзе ў аснове ёсць ECMWF (самастойна або ў камбінацыі), а таксама дзе добра наладжана дадатковая апрацоўка і ўлік назіранняў. Таму iPhone з Apple Weather і Google Weather на Android часта выглядаюць як адзін з найбольш удалых выбараў для Еўропы і Беларусі.

• 9
• 0
• 0
• 0
• 0
• 0
• 0
• 0