Počasí trápí lidi každý den: působí jako každodenní bolest, když není co na sebe do práce,
Krátký exkurz do historie
Byly učiněny první kroky v předpovědi počasíve starověkém Babylonu kolem roku 650 př.n.l. E. Místní obyvatelé předpovídali změny počasí na základě pozorování planet, mraků a optických klamů. Teprve ve 4. století př. Kr. E. Aristoteles je převedl do vědecké teorie v rámci pojednání „Meteorologie“, ve kterém hovořil o povětrnostních jevech, suchu, zemětřesení a souvislosti srážek a chladu. Pak se vědec mylně domníval, že Slunce, hvězdy, komety, deště jsou jevy stejné povahy a Země je středem Vesmíru.
Dříve se lidé spoléhali na předpověď počasíznamení. Například se věřilo, že zpěv pěnkavy za svítání a načervenalá obloha naznačují blížící se déšť. Podle studie Yandex Weather se však ve skutečnosti splní pouze 20 % předzvěstí. Pouze 75 ze 188 lidových předpovědí se ukázalo jako spolehlivých ve více než 50 % případů: často naopak většina znaků odrážela opačný obraz.
Známky vs. Data
Byla zveřejněna první oficiální předpověď počasínámořní důstojník Robert FitzRoy a publikoval v novinách Times v roce 1860. Poté v Anglii začalo pracovat meteorologické oddělení, jehož předpovědi byly založeny na inovativním konceptu – sběr dat pomocí bouřkových skel, sledování teplotních hodnot, síly a směru větru a také barometrů. V 19. století vyvinul americký meteorolog Abbe Cleveland matematický přístup k předpovědi počasí nazvaný „Fyzický základ dlouhodobého předpovídání počasí“. Jeho výzkum později zdokonalil norský vědec Vilhelm Bjerknes, který vytvořil systém, který se používá dodnes. Zasloužil se o objevy atmosférických front, které v budoucnu umožnily vytvořit teorii výskytu a změn cyklón a také synoptické mapy.
Rusko začalo systematicky sbírat data o počasíještě za Petra I. a již v roce 1724 byla otevřena první meteorologická stanice. Poté se v Akademii věd prováděla pozorování proměnlivosti počasí pomocí barometru a teploměru. Později, v roce 1856, byl organizován telegrafní sběr dat, ale oficiálním datem zahájení specializované služby a vydávání zvláštních bulletinů byl 13. leden 1872. Do poloviny 19. století bylo v zemi 50 meteorologických stanic a začátkem 20. století se stala nejširší sítí na světě.
Asistenti sběru dat
Začátkem 20. století se po nich stala poptávkameteorologické stanice. Dnes je lídrem v jejich počtu Čína – je tam asi 15 000 stanic. V Rusku jich je jen 4500 a většina z nich není vybavena dálkovým sledováním a ovládáním.
Jak se určuje počasí
Existují tři typy meteorologických stanic:
— automatický profesionální (autonomně odesílá data do meteorologických center);
— meteorologické bóje (shromažďují informace o teplotě vody a atmosféry na jejím povrchu);
- poloautomatický profesionál (předpokládá přítomnost meteorologa, který kontroluje práci a řeší problémy se zařízením).
Navíc každý den ve 12 a v poledneUTC, meteorologové vypouštějí na oblohu meteorologické balony - balony naplněné heliem nebo vodíkem, které mohou stoupat až do výšky 35 km nad zemí (dvakrát vyšší než letadla). Po dosažení určeného bodu radiosonda vysílá údaje o kritické teplotě, atmosférickém tlaku, vlhkosti a větru v horní vrstvě atmosféry. Bez toho není možné provádět předpovědi několik hodin předem.
Ke sledování oblačnosti, zónintenzivní srážky a nebezpečné jevy (bouřka, orkán, krupobití), využívají se meteorologické radary založené na Dopplerově jevu. Frekvence signálu odraženého od pohybujících se objektů se mění v závislosti na rychlosti jejich pohybu. Takže porovnáním vyslaného a přijatého impulsu zjistíte, v jaké oblasti se akumulace srážek nachází.
Existuje několik typů meteorologických radarů:
— radar pro detekci srážek pracuje v pásmu S a C nebo v pásmu X na krátké vzdálenosti;
— radar pro detekci oblačnosti (pásmo K nebo W);
— MST pracuje na nízkých frekvencích pro měření výšky hranic vzduchových vrstev s různou hustotou;
- letecký meteorologický radar se používá v pásmu X jako navigátor pro předcházení kolizím;
- Dopplerův meteorologický radarumožňuje současně vysílat a přijímat horizontálně a vertikálně polarizované vlny a také provádět periodické pozorování (od 3 do 15 minut) v dosahu 250–300 km. Grafické informace získané z DMRL-S vidíme na mnoha stránkách o počasí.
Kromě toho sledovat a přenášet data oMeteorologické družice slouží k měření teploty zemského povrchu a oblačnosti, sněhové a ledové pokrývky: geostacionární a polární. První stoupá do výšky 36 tisíc km nad mořem ve směru rotace Země a vyvine rychlost rovnající se rychlosti rotace planety. Pokrývají 42 % polokoule a průběžně ukazují situaci ve velkých regionech. Polární družice se pohybují na nižších drahách 850 až 1 000 km a poskytují výhledy do oblasti v šestihodinových intervalech.
Každá meteorologická družice je vybavena dvěma typy přístrojů.Průzkumy poskytují televizní a fotografické snímky pevninských a oceánských povrchů, stejně jako oblačnosti, sněhu a ledové pokrývky. Měřicí přístroje shromažďují kvantitativní charakteristiky o stavu atmosféry, hydrosféry a magnetosféry.
Moderní metodika prognóz
Anglický vědec Lewis Richardson v roce 1910navrhl metodu řešení Bjerknesových diferenciálních rovnic pomocí numerických metod. Vzhledem k vysoké složitosti výpočtů a nedostatku strojového výkonu se jeho nápadu dostalo uznání až po několika letech.
Matematik John von Neumann zahájil projektElektronický počítačový projekt pro vývoj a další výrobu zařízení schopných řešit složité matematické problémy. První stroj ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Compute) byl uveden na trh v roce 1946. Podle moderních standardů byl jeho výpočetní výkon zanedbatelný (357 operací násobení nebo 5 000 operací sčítání za sekundu), což se velmi lišilo od jeho externích dat. Stroj se skládal z tisíců elektronek a stovek tisíc rezistorů, kondenzátorů a induktorů a vážil více než 30 tun. Již v roce 1950 byla s pomocí ENIAC vytvořena první matematická předpověď počasí pomocí vzorce Lewis Richardson. Problém byl ale v tom, že auto nemohlo držet krok s měnícím se počasím: získat předpověď na dalších 24 hodin trvalo přesně stejnou dobu.
Téměř 30 let po výrobě prvníhopočítač Seymour Cray, zakladatel Cray Research, vytvořil první superpočítač - Cray-1. Na rozdíl od ENIAC byl Cray-1 schopen provádět až 180 milionů operací za sekundu, což výrazně snížilo latenci. A dnes Cray Inc. zůstává jedním z hlavních výrobců superpočítačů na světě.
Hlavní ruský superpočítač, který simulujepočasí, která se nachází v Hydrometeorologickém centru. Jeho výkon je hodnocen na 1,2 PFLOPS. Nástroj se skládá z 976 výpočetních uzlů, z nichž každý má dva serverové procesory Intel Xeon E5-2697 verze 4 a 128 GB paměti RAM.
Superpočítač
Jak oblíbené služby shromažďují data
Nejoblíbenějšími službami v Rusku jsou Yandex Weather a Gismeteo.
Gismeteo shromažďuje údaje o počasí prostřednictvím World Wide Webmeteorologická organizace, radary, satelity, meteorologické stanice. Po kompletním zpracování v matematických modelech prognostik upraví hotovou předpověď a vloží ji na mapu uživatelů.
Yandex používá svůj vlastní vývojový „Meteum“,na základě čtyř zahraničních předpovědí a jedné vlastní, která je provedena pomocí modelu WRF (Weather Research and Forecasting). Tento systém je určen jak pro výzkum atmosféry, tak pro provozní předpovědi. Služba navíc využívá technologii Nowcasting, která umožňuje provádět krátkodobou předpověď (od 2 do 6 hodin). Díky tomu se podrobná předpověď počasí graficky promítne do mapy srážek.
Proč jsou předpovědi špatné
Prvním důvodem nepřesných předpovědí jsou chyby vúdaje o počasí Když superpočítač dokončí své modelové výpočty, je známa deterministická předpověď počasí na určité časové období. Zde může fungovat „motýlí efekt“: pokud byla v počátečních datech mikroskopická chyba, během pár dní se změní v obrovskou nepřesnost. Chcete-li tento problém vyřešit, můžete použít předpovědi souboru, to znamená vložit umělé chyby do modelu pomocí generátorů čísel. Pokud například meteostanice zaznamenala teplotu +10 stupňů, můžete do modelu načíst hodnotu o něco nižší. V důsledku opakovaných výpočtů se vytvoří graf počasí: pokud jedna předpověď ukazuje oteplení a všechny ostatní ochlazení, budou taková data chybná.
Existuje také metoda více modelů, která používá průměr předpovědí více modelů k určení budoucích povětrnostních podmínek.
Dalším problémem je nedostatek údajů o počasí.V Rusku je pouze 4 500 meteorologických stanic (1,5krát méně, než doporučuje Světová meteorologická organizace). Optimální vzdálenost mezi body je 50 km v rovinatém terénu a 25 km v horách. Za normálních okolností by mělo být v Rusku instalováno alespoň 7000 meteostanic. Tento problém poněkud zmírňují data pocházející od běžných uživatelů prostřednictvím průzkumů či domácích meteostanic a také otevřené informace z jiných meteorologických center.
Třetím důvodem je spontánnost počasí.Je téměř nemožné vzít v úvahu všechny nuance. Čím delší je předpověď, tím více chyb obsahuje. Proto se lidem doporučuje sledovat změny počasí denně. Například předpověď na 12 hodin bude správná s pravděpodobností 95 %. Dlouhodobé předpovědi vytvořené několik dní předem se přitom ukáží jako správné s pravděpodobností 65 %.
Něco málo o marketingu počasí aneb co s tím mají společného burgery?!
Počasí nastavuje náladu.Podle studie platformy Joys.Loyalty asi 84 % lidí nakupuje impulzivně. Marketéři se snaží identifikovat vzorce pomocí nástrojů Big Data, které hledají korelace mezi příjmy a povětrnostními podmínkami.
Například největší obchodní řetězec Walmartzjistil, že vítr ovlivňuje prodej bobulí. Společnost spustila reklamní kampaň v regionech s podobným klimatem - značka tak zvýšila tržby třikrát. Obchodníci si navíc všimli, že mleté maso se dobře prodává za teplého slunečného počasí, kdy venku málo fouká. Tento výzkum pomohl zvýšit prodej burgerů o 18 %.
Jak počasí ovlivňuje prodej
Americký televizní kanál The Weather Channelsleduje vliv počasí na emoční pozadí televizních diváků. Jeho spolupráce se značkou Pantene pomohla během dvou měsíců zvýšit prodej produktů o 10 %. Společně s lékárenským řetězcem Walgreens se společnost rozhodla inzerovat produkt na kudrnaté vlasy v období vysoké vzdušné vlhkosti. To ovlivnilo celý trh vlasové péče, přičemž celkové tržby v tomto segmentu vzrostly o 4 %.
Porovnáním údajů o počasí a letových řádůHotelový řetězec Red Roof zacílil marketingovou kampaň na ty regiony, kde jsou lety často rušeny nebo překládány kvůli povětrnostním podmínkám. Nabídkou ubytování cestujícím v hotelech poblíž letišť společnost zvýšila zisk o 10 %.
Dnešní technologie umí mnoho věcí, včetněvčetně přizpůsobení se povětrnostním podmínkám v konkrétní oblasti. Spotify například zveřejnilo skladbu od kapely White Denim, kterou si uživatelé mohou poslechnout, jen když prší.
Přečtěte si více:
17letý inženýr přišel s motorem bez magnetu: lze jej použít v elektrických vozidlech
Nedaleko od Země byly nalezeny dvě planety. Možná jsou obydlené
Unikátní meteor přepsal historii sluneční soustavy: odkud se vzal