Времето тревожи хората всеки ден: действа като ежедневна болка, когато няма какво да облечете на работа,
Кратка екскурзия в историята
Направени са първите стъпки в прогнозирането на времетов древен Вавилон около 650 г. пр.н.е. д. Местните прогнозираха промени във времето въз основа на наблюдения на планети, облаци и оптични илюзии. Едва през 4 век пр.н.е. д. Аристотел ги трансформира в научна теория в рамките на трактата „Метеорология“, в който говори за метеорологичните явления, сушата, земетресенията и връзката между валежите и студа. Тогава ученият погрешно смята, че Слънцето, звездите, кометите, дъждовете са явления от едно и също естество, а Земята е центърът на Вселената.
Преди хората разчитаха на прогнозата за времетознаци. Например, вярваше се, че пеенето на чинка на зазоряване и червеникавото небе показват приближаването на дъжда. Въпреки това, според проучване на Yandex Weather, само 20% от поличбите наистина се сбъдват. Само 75 от 188 народни прогнози се оказаха надеждни в повече от 50% от случаите: често повечето знаци, напротив, отразяват обратната картина.
Знаци vs. Факти
Направена е първата официална прогноза за времетовоенноморски офицер Робърт Фицрой и публикуван във вестник "Таймс" през 1860 г. След това метеорологичният отдел започва работа в Англия, чиито прогнози се основават на новаторска концепция - събиране на данни с помощта на stormglass, наблюдение на температурни стойности, сила и посока на вятъра, както и показания на барометър. През 19 век американският метеоролог Абе Кливланд разработи математически подход за прогнозиране на времето, наречен „Физическата основа на дългосрочното прогнозиране на времето“. Изследванията му по-късно са усъвършенствани от норвежкия учен Вилхелм Бьеркнес, който създава система, която се използва и днес. Той е отговорен за откриването на атмосферните фронтове, което в бъдеще направи възможно създаването на теория за появата и промените на циклоните, както и синоптични карти.
Русия започна систематично да събира данни за времетооще при Петър I, а още през 1724 г. е открита първата метеорологична станция. Тогава в Академията на науките бяха извършени наблюдения на променливостта на времето с помощта на барометър и термометър. По-късно, през 1856 г., е организирано събиране на телеграфна информация, но официалната дата за стартиране на специализираната услуга и издаването на специални бюлетини е 13 януари 1872 г. До средата на 19 век в страната има 50 метеорологични станции, а в началото на 20 век тя се превръща в най-широката мрежа в света.
Асистенти за събиране на данни
В началото на 20 век те стават търсениметеорологични станции. Днес лидер по броя им е Китай - там има около 15 000 станции. В Русия има само 4500 от тях и повечето от тях не са оборудвани с дистанционно наблюдение и контрол.
Как се определя времето
Има три вида метеорологични станции:
— автоматичен професионален (автономно изпращане на данни до метеорологичните центрове);
— метеорологични шамандури (събират информация за температурата на водата и атмосферата на нейната повърхност);
- полуавтоматични професионални (предполагат присъствието на метеоролог, който контролира работата и отстранява неизправностите на оборудването).
Освен това всеки ден в 12 и 12 часаUTC, метеоролозите изстрелват метеорологични балони в небето - балони, пълни с хелий или водород, които могат да се издигнат на височина от 35 км над земята (два пъти по-висока от самолетите). След като достигне определената точка, радиосондата предава данни за критичната температура, атмосферното налягане, влажността и вятъра в горния слой на атмосферата. Без това е невъзможно да се правят прогнози няколко часа предварително.
За проследяване на облачни образувания, зониинтензивни валежи и опасни явления (гръмотевична буря, ураган, градушка), използват се метеорологични радари, базирани на ефекта на Доплер. Честотата на сигнала, отразен от движещи се обекти, варира в зависимост от скоростта на тяхното движение. Така че, като сравните предавания и получения импулс, можете да разберете в коя област се намира натрупването на валежи.
Има няколко вида метеорологични радари:
— радарът за откриване на валежи работи в S- и C-обхватите или в X-обхвата на къси разстояния;
— радар за откриване на облаци (K- или W-обхват);
— MST работи на ниски честоти, за да измерва височината на границите на въздушните слоеве с различна плътност;
- авиационният метеорологичен радар се използва в X-обхвата като навигатор за избягване на сблъсък;
- Доплеров метеорологичен радарви позволява едновременно да предавате и приемате хоризонтално и вертикално поляризирани вълни, както и да извършвате периодично наблюдение (от 3 до 15 минути) в радиус на гледане от 250–300 km. Виждаме графична информация, получена от DMRL-S в много сайтове за времето.
В допълнение, за наблюдение и предаване на данни заМетеорологичните спътници се използват за измерване на температурата на земната повърхност и облаците, снежната и ледената покривка: геостационарни и полярни. Първите се издигат на височина 36 хиляди км над морското равнище по посока на въртене на Земята и развиват скорост, равна на скоростта на въртене на планетата. Те покриват 42% от полукълбото и непрекъснато показват ситуацията в големи региони. Полярните спътници се движат в по-ниски орбити от 850 до 1000 км и осигуряват изглед на района на интервали от шест часа.
Всеки метеорологичен сателит е оборудван с два вида инструменти.Проучванията предоставят телевизионни и фотографски изображения на земни и океански повърхности, както и облачна, снежна и ледена покривка. Измервателните инструменти събират количествени характеристики за състоянието на атмосферата, хидросферата и магнитосферата.
Съвременна методология за прогнозиране
Английският учен Люис Ричардсън през 1910гпредложи метод за решаване на диференциални уравнения на Bjerknes с помощта на числени методи. Поради голямата сложност на изчисленията и липсата на мощност на машината, идеята му получава признание едва след няколко години.
Математикът Джон фон Нойман стартира проектаЕлектронен компютърен проект за разработване и по-нататъшно производство на устройства, способни да решават сложни математически проблеми. Първата машина ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Compute) е пусната през 1946 г. Според съвременните стандарти изчислителната му мощност беше незначителна (357 операции за умножение или 5000 операции за събиране в секунда), което беше много различно от външните данни. Машината се състоеше от хиляди вакуумни тръби и стотици хиляди резистори, кондензатори и индуктори и тежеше повече от 30 тона. Още през 1950 г. с помощта на ENIAC е направена първата математическа прогноза за времето по формулата на Люис Ричардсън. Но проблемът беше, че колата не можеше да се справи с променящото се време: за да получи прогноза за следващите 24 часа, беше необходимо точно същото време.
Почти 30 години след производството на първиякомпютър Сиймор Крей, основател на Cray Research, създава първия суперкомпютър - Cray-1. За разлика от ENIAC, Cray-1 беше способен да извършва до 180 милиона операции в секунда, което значително намали латентността. И днес Cray Inc. остава един от основните производители на суперкомпютри в света.
Основният руски суперкомпютър, който симулиравремето, разположен в Хидрометеорологичния център. Производителността му е оценена на 1,2 PFLOPS. Инструментът се състои от 976 изчислителни възли, всеки от които има два сървърни процесора Intel Xeon E5-2697 версия 4 и 128 GB RAM.
Суперкомпютър
Как популярните услуги събират данни
Най-популярните услуги в Русия са Yandex Weather и Gismeteo.
Gismeteo събира данни за времето чрез World Wide Webметеорологична организация, радари, сателити, метеорологични станции. След пълна обработка в математически модели, прогнозистът коригира готовата прогноза и я поставя на картата на потребителите.
Yandex използва собствената си разработка „Meteum“,на базата на четири чужди прогнози и една наша, която е направена по модела WRF (Weather Research and Forecasting). Тази система е предназначена както за изследване на атмосферата, така и за оперативно прогнозиране. Освен това услугата използва технологията Nowcasting, която ви позволява да направите краткосрочна прогноза (от 2 до 6 часа). В резултат на това подробна прогноза за времето се отразява графично на картата на валежите.
Защо прогнозите са грешни
Първата причина за неточни прогнози са грешките вданни за времето Когато суперкомпютърът завърши своите моделни изчисления, става известна детерминистична прогноза за времето за определен период от време. Тук може да работи „ефектът на пеперудата“: ако е имало микроскопична грешка в първоначалните данни, в течение на няколко дни тя ще се превърне в огромна неточност. За да се преборите с този проблем, можете да използвате ансамбъл прогнози, тоест да вмъкнете изкуствени грешки в модела с помощта на генератори на числа. Например, ако метеорологична станция регистрира температура от +10 градуса, можете да заредите малко по-ниска стойност в модела. В резултат на многократни изчисления се формира метеорологична графика: ако една прогноза показва затопляне, а всички останали показват охлаждане, тези данни ще бъдат грешни.
Съществува и метод с множество модели, който използва средната стойност на множество прогнози на модели, за да определи бъдещите метеорологични условия.
Друго предизвикателство е липсата на данни за времето.В Русия работят само 4500 метеорологични станции (1,5 пъти по-малко от препоръчваното от Световната метеорологична организация). Оптималното разстояние между точките е 50 км в равнинен терен и 25 км в планина. При нормални обстоятелства в Русия трябва да бъдат инсталирани поне 7000 метеорологични станции. Този проблем е донякъде облекчен от данни, идващи от обикновени потребители чрез проучвания или домашни метеорологични станции, както и от отворена информация от други метеорологични центрове.
Третата причина е спонтанността на времето.Почти невъзможно е да се вземат предвид всички нюанси. Колкото по-дълга е прогнозата, толкова повече грешки съдържа. Затова хората се съветват да следят ежедневно промените във времето. Например, прогноза за 12 часа ще бъде вярна с вероятност от 95%. В същото време дългосрочните прогнози, формирани няколко дни предварително, ще се окажат верни с вероятност от 65%.
Малко за маркетинга на времето или какво общо имат бургерите?!
Времето създава настроение.Според проучване на платформата Joys.Loyalty около 84% от хората правят импулсивни покупки. Маркетолозите се опитват да идентифицират модели с помощта на инструменти за големи данни, които търсят корелации между приходите и метеорологичните условия.
Например най-голямата търговска верига Walmartустанови, че вятърът влияе върху продажбата на плодове. Компанията стартира рекламна кампания в региони с подобен климат - по този начин марката увеличи продажбите три пъти. Освен това търговците са забелязали, че каймата се продава добре при топло, слънчево време, когато навън духа слаб вятър. Това изследване помогна за увеличаване на продажбите на бургери с 18%.
Как времето влияе върху продажбите
Американски телевизионен канал The Weather Channelпроследява влиянието на времето върху емоционалния фон на телевизионните зрители. Сътрудничеството му с марката Pantene помогна за увеличаване на продажбите на продукти с 10% за два месеца. Заедно с веригата аптеки Walgreens, компанията реши да рекламира продукт за къдрава коса по време на периоди на висока влажност. Това повлия на целия пазар за грижа за косата, като общите продажби в сегмента се увеличиха с 4%.
Чрез сравняване на данни за времето и графици на полети,Веригата хотели Red Roof насочи маркетингова кампания към онези региони, където полетите често се отменят или пренасрочват поради метеорологичните условия. Предлагайки на пътниците настаняване в хотели в близост до летища, компанията увеличи печалбите си с 10%.
Днес технологиите са способни на много неща, вклвключително адаптиране към метеорологичните условия в определен регион. Например Spotify пусна песен на групата White Denim, която потребителите могат да слушат само когато вали.
Прочетете още:
17-годишен инженер излезе с безмагнитен двигател: той може да се използва в електрически превозни средства
Недалеч от Земята са открити две планети. Може би са населени
Уникален метеор пренаписа историята на Слънчевата система: откъде идва