Das Wetter bereitet den Menschen jeden Tag Sorgen: Es wirkt wie eine tägliche Plage, wenn es zur Arbeit nichts zum Anziehen gibt,
Ein kurzer Ausflug in die Geschichte
Die ersten Schritte in der Wettervorhersage wurden gemachtim alten Babylon um 650 v. Chr. e. Die Einheimischen sagten Wetterveränderungen anhand von Beobachtungen von Planeten, Wolken und optischen Täuschungen voraus. Erst im 4. Jahrhundert v. Chr. e. Aristoteles überführte sie im Rahmen der Abhandlung „Meteorologie“ in eine wissenschaftliche Theorie, in der er über Wetterphänomene, Dürre, Erdbeben und den Zusammenhang zwischen Niederschlag und Kälte sprach. Dann glaubte der Wissenschaftler fälschlicherweise, dass Sonne, Sterne, Kometen und Regen Phänomene derselben Natur seien und die Erde das Zentrum des Universums sei.
Früher verließen sich die Menschen auf WettervorhersagenZeichen. Man glaubte beispielsweise, dass der Gesang eines Finkens im Morgengrauen und der rötliche Himmel auf den bevorstehenden Regen hinweisen. Laut einer Studie von Yandex Weather werden jedoch nur 20 % der Vorzeichen tatsächlich wahr. Nur 75 von 188 Volksvorhersagen erwiesen sich in mehr als 50 % der Fälle als zuverlässig; oft spiegelten die meisten Zeichen im Gegenteil das gegenteilige Bild wider.
Zeichen vs. Daten
Die erste offizielle Wettervorhersage wurde erstelltMarineoffizier Robert FitzRoy und 1860 in der Zeitung Times veröffentlicht. Dann begann die meteorologische Abteilung in England mit der Arbeit, deren Vorhersagen auf einem innovativen Konzept basierten – dem Sammeln von Daten mithilfe von Sturmglas, der Überwachung von Temperaturwerten, Windstärke und -richtung sowie Barometerwerten. Im 19. Jahrhundert entwickelte der amerikanische Meteorologe Abbe Cleveland einen mathematischen Ansatz zur Wettervorhersage mit dem Namen „The Physical Basis of Long-Range Weather Forecasting“. Seine Forschung wurde später vom norwegischen Wissenschaftler Vilhelm Bjerknes verfeinert, der ein System entwickelte, das noch heute verwendet wird. Er war für die Entdeckung atmosphärischer Fronten verantwortlich, die es später ermöglichte, eine Theorie über das Auftreten und die Veränderungen von Wirbelstürmen sowie synoptische Karten zu erstellen.
Russland hat begonnen, systematisch Wetterdaten zu sammelnschon unter Peter I. wurde bereits 1724 die erste Wetterstation eröffnet. Anschließend wurden an der Akademie der Wissenschaften Beobachtungen der Wettervariabilität mithilfe eines Barometers und eines Thermometers durchgeführt. Später, im Jahr 1856, wurde die Telegrafendatenerfassung organisiert, das offizielle Datum für den Beginn des Spezialdienstes und die Veröffentlichung von Sonderbulletins war jedoch der 13. Januar 1872. Mitte des 19. Jahrhunderts gab es im Land 50 Wetterstationen und zu Beginn des 20. Jahrhunderts war es das größte Netzwerk der Welt.
Assistenten zur Datenerfassung
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden sie immer gefragterMeteorologische Stationen. Spitzenreiter in ihrer Zahl ist heute China – dort gibt es etwa 15.000 Stationen. In Russland gibt es davon nur 4.500, und die meisten von ihnen sind nicht mit Fernüberwachung und -steuerung ausgestattet.
Wie das Wetter bestimmt wird
Es gibt drei Arten von Wetterstationen:
— automatischer Profi (autonomes Senden von Daten an Wetterzentren);
— Wetterbojen (Informationen über die Temperatur des Wassers und die Atmosphäre an seiner Oberfläche sammeln);
- Halbautomatischer Fachmann (setzt die Anwesenheit eines Meteorologen voraus, der die Arbeit kontrolliert und Fehler an der Ausrüstung behebt).
Zusätzlich täglich um 12 und 12 UhrUTC starten Meteorologen Wetterballons in den Himmel – mit Helium oder Wasserstoff gefüllte Ballons, die bis zu einer Höhe von 35 km über dem Boden aufsteigen können (doppelt so hoch wie Flugzeuge). Am gewünschten Punkt angekommen, übermittelt die Radiosonde Daten über die kritische Temperatur, den Luftdruck, die Luftfeuchtigkeit und den Wind in der oberen Atmosphärenschicht. Ohne dies ist es unmöglich, mehrere Stunden im Voraus Prognosen zu erstellen.
Zur Verfolgung von Wolkenformationen und ZonenBei starken Niederschlägen und gefährlichen Phänomenen (Gewitter, Hurrikan, Hagel) werden Wetterradare auf Basis des Doppler-Effekts eingesetzt. Die Frequenz des von sich bewegenden Objekten reflektierten Signals variiert je nach Geschwindigkeit ihrer Bewegung. Durch den Vergleich der gesendeten und empfangenen Impulse können Sie also herausfinden, in welchem Gebiet sich die Niederschlagsansammlung befindet.
Es gibt verschiedene Arten von Wetterradargeräten:
— Das Radar zur Niederschlagserkennung arbeitet im S- und C-Band oder im X-Band auf kurze Distanz;
— Radar zur Wolkenerkennung (K- oder W-Band);
— MST arbeitet bei niedrigen Frequenzen, um die Höhe der Grenzen von Luftschichten unterschiedlicher Dichte zu messen;
- Flugwetterradar wird im X-Band als Navigator zur Kollisionsvermeidung eingesetzt;
- Doppler-Wetterradarermöglicht das gleichzeitige Senden und Empfangen horizontal und vertikal polarisierter Wellen sowie die Durchführung periodischer Beobachtungen (von 3 bis 15 Minuten) in einem Sichtradius von 250–300 km. Auf vielen Wetterseiten sehen wir von DMRL-S erhaltene grafische Informationen.
Darüber hinaus zur Überwachung und Übermittlung von Daten überMeteorologische Satelliten werden verwendet, um die Temperatur der Erdoberfläche sowie der Wolken-, Schnee- und Eisbedeckung zu messen: geostationär und polar. Die ersten steigen in Richtung der Erdrotation auf eine Höhe von 36.000 km über dem Meeresspiegel und entwickeln eine Geschwindigkeit, die der Geschwindigkeit der Planetenrotation entspricht. Sie decken 42 % der Hemisphäre ab und zeigen kontinuierlich die Situation in großen Regionen. Polarsatelliten bewegen sich in niedrigeren Umlaufbahnen von 850 bis 1.000 km und liefern in Abständen von sechs Stunden Einblicke in das Gebiet.
Jeder Wettersatellit ist mit zwei Arten von Instrumenten ausgestattet.Vermessungen liefern Fernseh- und Fotobilder von Land- und Meeresoberflächen sowie von Wolken-, Schnee- und Eisbedeckungen. Messgeräte erfassen quantitative Merkmale über den Zustand der Atmosphäre, Hydrosphäre und Magnetosphäre.
Moderne Prognosemethodik
Der englische Wissenschaftler Lewis Richardson im Jahr 1910schlug eine Methode zur Lösung von Bjerknes-Differentialgleichungen mit numerischen Methoden vor. Aufgrund der hohen Komplexität der Berechnungen und der fehlenden Maschinenleistung fand seine Idee erst nach mehreren Jahren Anerkennung.
Der Mathematiker John von Neumann hat das Projekt ins Leben gerufenElektronisches Computerprojekt zur Entwicklung und weiteren Produktion von Geräten, die komplexe mathematische Probleme lösen können. Die erste ENIAC-Maschine (Electronic Numerical Integrator and Compute) wurde 1946 auf den Markt gebracht. Nach modernen Maßstäben war seine Rechenleistung vernachlässigbar (357 Multiplikationsoperationen oder 5.000 Additionsoperationen pro Sekunde), was sich stark von seinen externen Daten unterschied. Die Maschine bestand aus Tausenden Vakuumröhren und Hunderttausenden Widerständen, Kondensatoren und Induktivitäten und wog mehr als 30 Tonnen. Bereits 1950 wurde mit Hilfe von ENIAC die erste mathematische Wettervorhersage mithilfe der Lewis-Richardson-Formel erstellt. Das Problem war jedoch, dass das Auto mit dem wechselnden Wetter nicht mithalten konnte: Um eine Vorhersage für die nächsten 24 Stunden zu erhalten, brauchte es genau die gleiche Zeit.
Fast 30 Jahre nach der Produktion des erstenComputer Seymour Cray, Gründer von Cray Research, schuf den ersten Supercomputer – Cray-1. Im Gegensatz zu ENIAC war Cray-1 in der Lage, bis zu 180 Millionen Operationen pro Sekunde durchzuführen, was die Latenz deutlich reduzierte. Und heute Cray Inc. ist nach wie vor einer der größten Hersteller von Supercomputern weltweit.
Russlands wichtigster Supercomputer, der simuliertWetter, befindet sich im Hydrometeorologischen Zentrum. Seine Leistung wird mit 1,2 PFLOPS bewertet. Das Tool besteht aus 976 Rechenknoten, die jeweils über zwei Intel Xeon E5-2697 Version 4 Serverprozessoren und 128 GB RAM verfügen.
Supercomputer
Wie beliebte Dienste Daten sammeln
Die beliebtesten Dienste in Russland sind Yandex Weather und Gismeteo.
Gismeteo sammelt Wetterdaten über das World Wide WebMeteorologische Organisation, Radare, Satelliten, Wetterstationen. Nach vollständiger Verarbeitung in mathematischen Modellen passt der Prognostiker die fertige Prognose an und platziert sie auf der Karte der Benutzer.
Yandex nutzt seine eigene Entwicklung „Meteum“,Basierend auf vier ausländischen Vorhersagen und einer eigenen, die auf dem WRF-Modell (Weather Research and Forecasting) basiert. Dieses System ist sowohl für die Atmosphärenforschung als auch für die operative Vorhersage konzipiert. Darüber hinaus nutzt der Dienst die Nowcasting-Technologie, die es Ihnen ermöglicht, eine kurzfristige Prognose (von 2 bis 6 Stunden) zu erstellen. Dadurch wird eine detaillierte Wettervorhersage grafisch auf der Niederschlagskarte dargestellt.
Warum Prognosen falsch sind
Der erste Grund für ungenaue Vorhersagen sind Fehler inWetterdaten Wenn der Supercomputer seine Modellrechnungen abgeschlossen hat, ist eine deterministische Wettervorhersage für einen bestimmten Zeitraum bekannt. Hier kann der „Schmetterlingseffekt“ wirken: Wenn in den Ausgangsdaten ein mikroskopischer Fehler vorlag, wird dieser im Laufe einiger Tage zu einer großen Ungenauigkeit. Um diesem Problem entgegenzuwirken, können Sie Ensemble-Prognosen verwenden, also mithilfe von Zahlengeneratoren künstliche Fehler in das Modell einfügen. Wenn eine Wetterstation beispielsweise eine Temperatur von +10 Grad aufgezeichnet hat, können Sie einen etwas niedrigeren Wert in das Modell laden. Als Ergebnis wiederholter Berechnungen entsteht ein Wetterdiagramm: Wenn eine Vorhersage eine Erwärmung anzeigt und alle anderen eine Abkühlung anzeigen, sind diese Daten fehlerhaft.
Es gibt auch eine Multi-Modell-Methode, die den Durchschnitt mehrerer Modellvorhersagen verwendet, um zukünftige Wetterbedingungen zu bestimmen.
Eine weitere Herausforderung ist der Mangel an Wetterdaten.In Russland gibt es nur 4.500 Wetterstationen (1,5-mal weniger als von der Weltorganisation für Meteorologie empfohlen). Der optimale Abstand zwischen den Punkten beträgt 50 km im Flachland und 25 km im Gebirge. Unter normalen Umständen sollten in Russland mindestens 7.000 Wetterstationen installiert sein. Dieses Problem wird etwas gemildert durch Daten, die von normalen Benutzern aus Umfragen oder Heimwetterstationen stammen, sowie durch offene Informationen von anderen Wetterzentren.
Der dritte Grund ist die Spontaneität des Wetters.Es ist fast unmöglich, alle Nuancen zu berücksichtigen. Je länger die Prognose ist, desto mehr Fehler enthält sie. Daher wird den Menschen empfohlen, Wetteränderungen täglich zu überwachen. Beispielsweise wird eine Prognose für 12 Uhr mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 % richtig sein. Gleichzeitig werden sich Langzeitprognosen, die mehrere Tage im Voraus erstellt wurden, mit einer Wahrscheinlichkeit von 65 % als richtig erweisen.
Ein bisschen zum Thema Wettermarketing, oder was haben Burger damit zu tun?!
Das Wetter bestimmt die Stimmung.Laut einer Studie der Plattform Joys.Loyalty tätigen etwa 84 % der Menschen Impulskäufe. Vermarkter versuchen, Muster mithilfe von Big-Data-Tools zu erkennen, die nach Korrelationen zwischen Umsatz und Wetterbedingungen suchen.
Zum Beispiel die größte Einzelhandelskette Walmartfestgestellt, dass der Wind den Verkauf von Beeren beeinflusst. Das Unternehmen startete eine Werbekampagne in Regionen mit ähnlichem Klima – so steigerte die Marke den Umsatz um das Dreifache. Darüber hinaus haben Vermarkter festgestellt, dass sich Hackfleisch bei warmem, sonnigem Wetter und wenig Wind draußen gut verkauft. Diese Forschung trug dazu bei, den Burgerverkauf um 18 % zu steigern.
Wie das Wetter den Umsatz beeinflusst
Amerikanischer Fernsehsender The Weather Channelverfolgt den Einfluss des Wetters auf den emotionalen Hintergrund der Fernsehzuschauer. Seine Zusammenarbeit mit der Marke Pantene trug dazu bei, den Produktumsatz in zwei Monaten um 10 % zu steigern. Gemeinsam mit der Apothekenkette Walgreens beschloss das Unternehmen, in Zeiten hoher Luftfeuchtigkeit ein Produkt gegen lockiges Haar zu bewerben. Dies wirkte sich auf den gesamten Haarpflegemarkt aus, der Gesamtumsatz in diesem Segment stieg um 4 %.
Durch den Vergleich von Wetterdaten und Flugplänen,Die Hotelkette Red Roof zielte mit einer Marketingkampagne auf die Regionen ab, in denen Flüge aufgrund der Wetterbedingungen häufig gestrichen oder verschoben werden. Durch die Unterbringung von Passagieren in Hotels in der Nähe von Flughäfen steigerte das Unternehmen seinen Gewinn um 10 %.
Heutzutage ist die Technologie zu vielem fähig, unter anderemeinschließlich der Anpassung an die Wetterbedingungen in einer bestimmten Region. Beispielsweise hat Spotify einen Song der Band White Denim veröffentlicht, den Nutzer nur bei Regen hören können.
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