Language
Country/Area
No result found
من عشرينيات القرن الماضي وحتى اليوم: كيف تغير التنبؤ العددي بالطقس بشكل كبير خلال 60 عامًا؟
يستخدم التنبؤ العددي بالطقس (NWP) نماذج رياضية لمحاكاة الغلاف الجوي والمحيطات للتنبؤ بالطقس بناءً على الظروف الجوية الحالية. تم استكشاف هذه التقنية لأول مرة في عشرينيات القرن العشرين، ولكن لم يبدأ التنبؤ العددي بالطقس في إنتاج نتائج موثوقة إلا بعد ظهور المحاكاة الحاسوبية في الخمسينيات. واليوم، تقوم البلدان بتشغيل نماذج تنبؤية عالمية وإقليمية متعددة باستخدام أحدث عمليات رصد الطقس الواردة من مجسات الطقس والأقمار الصناعية الخاصة بالطقس وأنظمة الرصد الأخرى.
"يمكن للنماذج الرياضية المبنية على نفس المبادئ الفيزيائية أن تولد تنبؤات مناخية قصيرة أو طويلة المدى ولها نطاق واسع من التطبيقات في فهم تغير المناخ والتنبؤ به."
مع تقدم النماذج الإقليمية، تحسنت أيضًا تنبؤات مسار الأعاصير المدارية وجودة الهواء بشكل ملحوظ. ومع ذلك، يكون أداء النماذج المناخية ضعيفًا عند التعامل مع العمليات في مناطق مركزة نسبيًا مثل حرائق الغابات. يعد دعم تقنية التنبؤ العددي بالطقس الحالية أقوى كمبيوتر فائق السرعة في العالم اليوم. وحتى مع تزايد قوة الحوسبة للحواسيب العملاقة، فإن نماذج التنبؤ العددي لا تزال قادرة على توفير فترات تنبؤ دقيقة تبلغ حوالي ستة أيام فقط.
"تشمل العوامل التي تؤثر على دقة التنبؤات الرقمية كثافة وجودة بيانات الرصد المستخدمة للتنبؤ، فضلاً عن أوجه القصور في النماذج الرقمية نفسها."
مع تحسين تكنولوجيا المراقبة، أصبحت عملية تهيئة النموذج ذات أهمية متزايدة. لا يتطلب التنبؤ العددي الحالي بالطقس إدخال بيانات المراقبة في النموذج لتوليد الظروف الأولية فحسب، بل يتطلب أيضًا استخدام استيعاب البيانات وطرق التحليل الموضوعي لمراقبة الجودة لاستخراج قيم مفيدة من بيانات المراقبة غير المنتظمة كنقطة انطلاق للتنبؤ.
لقد أدى مرور الوقت إلى تقدم نماذج الأرصاد الجوية منذ عام 1922 عندما استخدم ريتشاردسون لأول مرة الحسابات اليدوية لتوليد توقعات الطقس لمدة ست ساعات حتى عام 1950 عندما استخدم ENIAC أجهزة الكمبيوتر لأول مرة لإنشاء تنبؤات جوية بناءً على معادلات جوية مبسطة. لقد قطعت التنبؤات العددية بالطقس شوطًا طويلاً، مع التطور السريع للقدرة الحاسوبية.
"في عام 1956، طور نورمان فيليبس نموذجًا رياضيًا يصور بشكل واقعي التغيرات الشهرية والموسمية داخل طبقة التروبوسفير."
من منظور تاريخي، أدى البحث والتطوير بين الخمسينيات والثمانينيات من القرن الماضي إلى تحسينات كبيرة، مقترنة ببداية التنبؤ المتكامل في التسعينيات، استجابةً لأوجه عدم اليقين في النظام المناخي. لقد بدأنا تدريجيًا في استخدام تنبؤات المجموعة لزيادة الثقة في التنبؤات وإجراء تنبؤات أكثر أهمية في المستقبل.
تعتمد نماذج التنبؤ العددي بالطقس حاليًا على مدخلات دقيقة للظروف الأولية وتستخدم معادلات ديناميكا الموائع والديناميكا الحرارية للتنبؤ بحالات الأرصاد الجوية المستقبلية. ومع ذلك، فإن هذه المعادلات فوضوية بطبيعتها، بحيث يمكن للأخطاء الأولية الصغيرة أن تؤثر على نتائج التنبؤ بطريقة أسية، مما يشكل تحديات للتنبؤات طويلة المدى.
"حتى في حالة البيانات الملموسة والنماذج المثالية، فإن السلوك الفوضوي يضع الحد الأقصى للتنبؤات الدقيقة عند حوالي 14 يومًا."
بالنسبة لعمليات الأرصاد الجوية صغيرة الحجم أو مفرطة التعقيد، تلعب عملية تحديد المعلمات في النموذج دورًا مهمًا. يسمح ذلك بربط العملية بالمتغيرات التي يحلها النموذج دون إظهار عمليتها الفعلية بشكل واضح. مع تقدم التكنولوجيا، تتحسن تدريجياً دقة وعمليّة التنبؤات العددية بالطقس، وهو ما تم توسيعه ليشمل نماذج مختلفة للتنبؤات المناخية.
في تطوير نماذج التنبؤ، يكمن التحدي الإضافي في كيفية التعامل مع مشكلة إحصاءات مخرجات النموذج (MOS). ظهرت هذه العملية على وجه التحديد لمراعاة العيوب في مخرجات نموذج الطقس العددي، من خلال الجمع بين ملاحظات أجهزة الاستشعار والظروف المناخية لإجراء تعديلات على التوقعات. ومع ذلك، فإن مخرجات هذه النماذج قد لا تعكس بشكل كامل التغيرات في ظروف الأرض، مما يجعل الأساليب الإحصائية ذات أهمية خاصة.
"تتضمن طرق التنبؤ الجماعي تحليل تنبؤات متعددة باستخدام معلمات فيزيائية مختلفة أو ظروف أولية مختلفة."
في مواجهة تغير المناخ والتحديات المتزايدة، لا يزال الطلب على البيانات وتطوير تكنولوجيا التنبؤ العددي بالطقس يتقدم بسرعة. كيف ستستجيب التنبؤات المستقبلية للأحداث الجوية المتطرفة، والتفاعلات بين المحيط والغلاف الجوي، والتأثيرات البيئية الأوسع؟ دعونا نتطلع ونفكر في مستقبل التكنولوجيا التنبؤية مع مرور الوقت؟
