الطقس يقلق الناس كل يوم: فهو بمثابة ألم يومي عندما لا يكون هناك ما يرتديه للعمل،
رحلة قصيرة في التاريخ
تم اتخاذ الخطوات الأولى في التنبؤ بالطقسفي بابل القديمة حوالي عام 650 قبل الميلاد. ه. تنبأ السكان المحليون بتغيرات الطقس بناءً على ملاحظات الكواكب والسحب والأوهام البصرية. فقط في القرن الرابع قبل الميلاد. ه. وحولها أرسطو إلى نظرية علمية في إطار أطروحة “الأرصاد الجوية” التي تحدث فيها عن الظواهر الجوية والجفاف والزلازل والارتباط بين هطول الأمطار والبرد. ثم أخطأ العالم في اعتقاده أن الشمس والنجوم والمذنبات والأمطار هي ظواهر من نفس الطبيعة، وأن الأرض هي مركز الكون.
في السابق، كان الناس يعتمدون على التنبؤ بالطقسعلامات. على سبيل المثال، كان يعتقد أن غناء الحسون عند الفجر ولون السماء المحمر يشير إلى اقتراب المطر. ومع ذلك، وفقًا لدراسة أجرتها Yandex Weather، فإن 20٪ فقط من البشائر تتحقق بالفعل. تبين أن 75 تنبؤًا شعبيًا فقط من أصل 188 تنبؤًا موثوقًا به في أكثر من 50٪ من الحالات: غالبًا ما تعكس غالبية العلامات، على العكس من ذلك، الصورة المعاكسة.
علامات مقابل. بيانات
تم إصدار أول تنبؤات جوية رسميةضابط البحرية روبرت فيتزروي ونشرت في صحيفة التايمز عام 1860. ثم بدأت إدارة الأرصاد الجوية العمل في إنجلترا، والتي استندت توقعاتها إلى مفهوم مبتكر - جمع البيانات باستخدام زجاج العواصف، ومراقبة قيم درجات الحرارة، وقوة الرياح واتجاهها، بالإضافة إلى قراءات البارومتر. في القرن التاسع عشر، طور عالم الأرصاد الجوية الأمريكي آبي كليفلاند منهجًا رياضيًا للتنبؤ بالطقس يسمى "الأساس الفيزيائي للتنبؤ بالطقس بعيد المدى". تم تنقيح بحثه لاحقًا من قبل العالم النرويجي فيلهلم بييركنيس، الذي أنشأ نظامًا لا يزال مستخدمًا حتى اليوم. كان مسؤولاً عن اكتشاف الجبهات الجوية، والتي مكنت في المستقبل من إنشاء نظرية لحدوث وتغيرات الأعاصير، وكذلك الخرائط السينوبتيكية.
بدأت روسيا في جمع بيانات الطقس بشكل منهجيحتى في عهد بيتر الأول، وفي عام 1724، تم افتتاح أول محطة للأرصاد الجوية. ثم، في أكاديمية العلوم، تم إجراء ملاحظات تقلب الطقس باستخدام البارومتر ومقياس الحرارة. وفي وقت لاحق، في عام 1856، تم تنظيم جمع بيانات التلغراف، ولكن التاريخ الرسمي لبدء الخدمة المتخصصة ونشر النشرات الخاصة كان 13 يناير 1872. وبحلول منتصف القرن التاسع عشر، كان هناك 50 محطة للأرصاد الجوية في البلاد، وبحلول بداية القرن العشرين أصبحت الشبكة الأوسع في العالم.
مساعدو جمع البيانات
في بداية القرن العشرين أصبحوا مطلوبينمحطات الأرصاد الجوية. اليوم، الشركة الرائدة في عددها هي الصين - حيث يوجد حوالي 15000 محطة هناك. ويوجد منها 4500 فقط في روسيا، ومعظمها غير مجهز بأجهزة المراقبة والتحكم عن بعد.
كيف يتم تحديد الطقس
هناك ثلاثة أنواع من محطات الطقس:
- احترافي تلقائي (يرسل البيانات بشكل مستقل إلى مراكز الطقس)؛
— عوامات الطقس (جمع معلومات عن درجة حرارة الماء والجو على سطحه)؛
- محترف شبه آلي (يعني وجود اختصاصي أرصاد جوية يتحكم في العمل ويقوم باستكشاف أخطاء المعدات).
بالإضافة إلى ذلك، كل يوم في تمام الساعة 12 ظهرًا وظهرًابالتوقيت العالمي المنسق، يطلق خبراء الأرصاد الجوية بالونات الطقس في السماء - بالونات مملوءة بالهيليوم أو الهيدروجين والتي يمكن أن ترتفع إلى ارتفاع 35 كم فوق سطح الأرض (ضعف ارتفاع الطائرات). بعد الوصول إلى النقطة المحددة، ينقل المسبار اللاسلكي بيانات عن درجة الحرارة الحرجة والضغط الجوي والرطوبة والرياح في الغلاف الجوي العلوي. وبدون ذلك، من المستحيل إجراء توقعات قبل عدة ساعات.
لتتبع تشكيلات السحابة والمناطقهطول الأمطار الشديدة والظواهر الخطيرة (العواصف الرعدية والأعاصير والبرد)، وتستخدم رادارات الطقس على أساس تأثير دوبلر. يختلف تردد الإشارة المنعكسة من الأجسام المتحركة حسب سرعة حركتها. لذلك، من خلال مقارنة النبضات المرسلة والمستقبلة، يمكنك معرفة المنطقة التي يتراكم فيها هطول الأمطار.
هناك عدة أنواع من رادارات الطقس:
- يعمل رادار الكشف عن هطول الأمطار في النطاقين S وC أو في النطاق X على مسافات قصيرة؛
— رادار لكشف السحب (النطاق K أو W)؛
— يعمل MST بترددات منخفضة لقياس ارتفاع حدود طبقات الهواء ذات الكثافات المختلفة;
- يُستخدم رادار طقس الطيران في النطاق X كملاح لتجنب الاصطدام؛
- رادار الطقس دوبلريسمح لك بإرسال واستقبال الموجات المستقطبة أفقيًا وعموديًا في نفس الوقت، بالإضافة إلى إجراء مراقبة دورية (من 3 إلى 15 دقيقة) داخل دائرة نصف قطرها عرض تبلغ 250-300 كم. نرى المعلومات الرسومية التي تم الحصول عليها من DMRL-S في العديد من مواقع الطقس.
بالإضافة إلى ذلك، لرصد ونقل البيانات حولتُستخدم أقمار الأرصاد الجوية لقياس درجة حرارة سطح الأرض والغطاء السحابي والثلجي والجليدي: الثابت بالنسبة للأرض والقطبي. الارتفاع الأول إلى ارتفاع 36 ألف كيلومتر فوق سطح البحر في اتجاه دوران الأرض وتطور سرعة تعادل سرعة دوران الكوكب. وهي تغطي 42% من نصف الكرة الأرضية وتظهر بشكل مستمر الوضع في مناطق واسعة. تتحرك الأقمار الصناعية القطبية في مدارات منخفضة تتراوح من 850 إلى 1000 كيلومتر وتوفر مناظر للمنطقة على فترات مدتها ست ساعات.
تم تجهيز كل قمر صناعي للطقس بنوعين من الأجهزة.توفر المسوحات صورًا تلفزيونية وصورًا فوتوغرافية لأسطح الأرض والمحيطات، بالإضافة إلى الغطاء السحابي والثلجي والجليدي. تقوم أدوات القياس بجمع الخصائص الكمية حول حالة الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف المغناطيسي.
منهجية التنبؤ الحديثة
العالم الإنجليزي لويس ريتشاردسون عام 1910اقترح طريقة لحل معادلات بييركنيس التفاضلية باستخدام الطرق العددية. ونظرًا للتعقيد الكبير للحسابات ونقص قوة الآلة، لم تحظ فكرته بالاعتراف إلا بعد عدة سنوات.
أطلق عالم الرياضيات جون فون نيومان المشروعمشروع الكمبيوتر الإلكتروني لتطوير وزيادة إنتاج الأجهزة القادرة على حل المشكلات الرياضية المعقدة. تم إطلاق أول آلة ENIAC (التكامل العددي الإلكتروني والحوسبة) في عام 1946. وفقًا للمعايير الحديثة، كانت قدرتها الحاسوبية ضئيلة (357 عملية ضرب أو 5000 عملية جمع في الثانية)، وهو ما كان مختلفًا تمامًا عن بياناتها الخارجية. تتكون الآلة من آلاف الأنابيب المفرغة ومئات الآلاف من المقاومات والمكثفات والمحاثات، وكان وزنها أكثر من 30 طنًا. بالفعل في عام 1950، بمساعدة ENIAC، تم إجراء أول تنبؤ رياضي للطقس باستخدام صيغة لويس ريتشاردسون. لكن المشكلة كانت أن السيارة لم تتمكن من مواكبة الطقس المتغير: للحصول على توقعات الطقس للـ 24 ساعة القادمة، استغرق الأمر نفس المقدار بالضبط.
بعد ما يقرب من 30 عاما من إنتاج الأولالكمبيوتر قام سيمور كراي، مؤسس شركة Cray Research، بإنشاء أول كمبيوتر فائق السرعة - Cray-1. على عكس ENIAC، كان Cray-1 قادرًا على أداء ما يصل إلى 180 مليون عملية في الثانية، مما أدى إلى تقليل زمن الوصول بشكل كبير. واليوم شركة Cray Inc. لا تزال واحدة من الشركات المصنعة الرئيسية لأجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم.
الكمبيوتر العملاق الرئيسي في روسيا، والذي يحاكيالطقس، وتقع في مركز الأرصاد الجوية الهيدرولوجية. تم تصنيف أدائه بـ 1.2 PFLOPS. تتكون الأداة من 976 عقدة حوسبة، تحتوي كل منها على معالجي خادم Intel Xeon E5-2697 الإصدار 4 وذاكرة وصول عشوائي (RAM) سعة 128 جيجابايت.
كمبيوتر عملاق
كيف تقوم الخدمات الشائعة بجمع البيانات
الخدمات الأكثر شعبية في روسيا هي Yandex Weather وGismeteo.
يقوم Gismeteo بجمع بيانات الطقس من خلال شبكة الويب العالميةهيئة الأرصاد الجوية، الرادارات، الأقمار الصناعية، محطات الأرصاد الجوية. بعد المعالجة الكاملة في النماذج الرياضية، يقوم المتنبئ بضبط التوقعات النهائية ووضعها على خريطة المستخدمين.
يستخدم ياندكس تطويره الخاص "Meteum"،استنادًا إلى أربعة تنبؤات أجنبية وواحدة خاصة بنا، والتي تم إجراؤها باستخدام نموذج WRF (أبحاث الطقس والتنبؤات). تم تصميم هذا النظام لكل من أبحاث الغلاف الجوي والتنبؤ التشغيلي. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم الخدمة تقنية البث الآني، والتي تتيح لك عمل توقعات قصيرة المدى (من 2 إلى 6 ساعات). ونتيجة لذلك، تنعكس توقعات الطقس المفصلة بيانياً على خريطة هطول الأمطار.
لماذا التوقعات خاطئة
السبب الأول للتنبؤات غير الدقيقة هو الأخطاء فيبيانات الطقس. عندما ينتهي الكمبيوتر العملاق من حساباته النموذجية، تصبح التنبؤات الجوية الحتمية لبعض الوقت معروفة. يمكن أن يعمل "تأثير الفراشة" هنا: إذا كان هناك خطأ مجهري في البيانات الأولية، فسوف يتحول في غضون أيام قليلة إلى عدم دقة كبيرة. لمكافحة هذه المشكلة، يمكنك استخدام تنبؤات المجموعة، أي إدراج أخطاء مصطنعة في النموذج باستخدام مولدات الأرقام. على سبيل المثال، إذا سجلت محطة الطقس درجة حرارة +10 درجات، فيمكنك تحميل قيمة أقل قليلاً في النموذج. ونتيجة للحسابات المتكررة، يتم تشكيل رسم بياني للطقس: إذا أشارت إحدى التوقعات إلى ارتفاع درجة الحرارة، وتشير جميع التوقعات الأخرى إلى التبريد، فستكون هذه البيانات خاطئة.
هناك أيضًا طريقة متعددة النماذج تستخدم متوسط توقعات النماذج المتعددة لتحديد الظروف الجوية المستقبلية.
التحدي الآخر هو نقص بيانات الطقس.لا يوجد سوى 4500 محطة أرصاد جوية عاملة في روسيا (أقل بـ 1.5 مرة مما أوصت به المنظمة العالمية للأرصاد الجوية). المسافة المثلى بين النقاط هي 50 كم في التضاريس المسطحة و 25 كم في الجبال. وفي ظل الظروف العادية، ينبغي تركيب ما لا يقل عن 7000 محطة أرصاد جوية في روسيا. يتم تخفيف هذه المشكلة إلى حد ما من خلال البيانات الواردة من المستخدمين العاديين من خلال المسوحات أو محطات الطقس المنزلية، بالإضافة إلى المعلومات المفتوحة من مراكز الطقس الأخرى.
السبب الثالث هو عفوية الطقس.يكاد يكون من المستحيل أن تأخذ في الاعتبار جميع الفروق الدقيقة. كلما كانت التوقعات طويلة المدى، زادت الأخطاء التي تحتوي عليها. ولذلك ينصح الناس بمراقبة التغيرات الجوية يوميا. على سبيل المثال، ستكون التوقعات عند الساعة 12 ظهرًا صحيحة باحتمال 95%. وفي الوقت نفسه، فإن التوقعات طويلة المدى التي تم تشكيلها قبل عدة أيام سوف يتبين أنها صحيحة مع احتمال بنسبة 65%.
قليلاً عن تسويق الطقس، أو ما علاقة البرغر به؟!
الطقس يحدد المزاج.وفقًا لدراسة أجرتها منصة Joys.Loyalty، فإن حوالي 84% من الأشخاص يقومون بعمليات شراء اندفاعية. يحاول المسوقون تحديد الأنماط باستخدام أدوات البيانات الضخمة التي تبحث عن الارتباطات بين الإيرادات والظروف الجوية.
على سبيل المثال، أكبر سلسلة بيع بالتجزئة Walmartقرر أن الريح تؤثر على بيع التوت. أطلقت الشركة حملة إعلانية في مناطق ذات مناخ مماثل - وبالتالي زادت مبيعات العلامة التجارية بمقدار ثلاثة أضعاف. بالإضافة إلى ذلك، لاحظ المسوقون أن اللحوم المفرومة تباع بشكل جيد في الطقس المشمس الدافئ عندما تكون الرياح قليلة في الخارج. ساعد هذا البحث على زيادة مبيعات البرجر بنسبة 18%.
كيف يؤثر الطقس على المبيعات
القناة التلفزيونية الأمريكية The Weather Channelيتتبع تأثير الطقس على الخلفية العاطفية لمشاهدي التلفزيون. ساعد تعاونه مع علامة Pantene التجارية على زيادة مبيعات المنتجات بنسبة 10% خلال شهرين. قررت الشركة بالتعاون مع سلسلة صيدليات Walgreens الإعلان عن منتج للشعر المجعد خلال فترات الرطوبة العالية. وقد أثر ذلك على سوق العناية بالشعر بأكمله، حيث ارتفع إجمالي المبيعات في هذا القطاع بنسبة 4%.
من خلال مقارنة بيانات الطقس وجداول الرحلات،استهدفت سلسلة فنادق Red Roof حملة تسويقية لتلك المناطق التي يتم فيها إلغاء الرحلات الجوية أو إعادة جدولتها غالبًا بسبب الظروف الجوية. ومن خلال توفير أماكن إقامة للمسافرين في فنادق قريبة من المطارات، زادت أرباح الشركة بنسبة 10%.
التكنولوجيا اليوم قادرة على القيام بأشياء كثيرة، بما في ذلكبما في ذلك التكيف مع الظروف الجوية في منطقة معينة. على سبيل المثال، أصدرت Spotify أغنية لفرقة White Denim، والتي يمكن للمستخدمين الاستماع إليها فقط عندما تمطر.
قراءة المزيد:
ابتكر مهندس يبلغ من العمر 17 عامًا محركًا غير مغناطيسي: يمكن استخدامه في السيارات الكهربائية
تم العثور على كواكب ليست بعيدة عن الأرض. ربما هم مأهولون
أعاد نيزك فريد كتابة تاريخ النظام الشمسي: من أين أتى