La météo inquiète les gens au quotidien : elle agit comme une douleur quotidienne lorsqu'il n'y a rien à porter au travail,
Une courte excursion dans l'histoire
Les premiers pas en matière de prévision météorologique ont été faitsdans l'ancienne Babylone vers 650 avant JC. e. Les habitants ont prédit les changements météorologiques sur la base d'observations de planètes, de nuages et d'illusions d'optique. Seulement au 4ème siècle avant JC. e. Aristote les a transformés en théorie scientifique dans le cadre du traité « Météorologie », dans lequel il parle des phénomènes météorologiques, de la sécheresse, des tremblements de terre et du lien entre les précipitations et le froid. Ensuite, le scientifique a cru à tort que le Soleil, les étoiles, les comètes, les pluies sont des phénomènes de même nature et que la Terre est le centre de l'Univers.
Auparavant, les gens comptaient sur les prévisions météorologiquespanneaux. Par exemple, on croyait que le chant d'un pinson à l'aube et le ciel rougeâtre indiquaient l'approche de la pluie. Cependant, selon une étude de Yandex Weather, seuls 20 % des présages se réalisent. Seules 75 prédictions populaires sur 188 se sont révélées fiables dans plus de 50 % des cas : souvent, la majorité des signes, au contraire, reflétaient l'image opposée.
Signes contre Données
Les premières prévisions météorologiques officielles ont été faitesofficier de marine Robert FitzRoy et publié dans le journal Times en 1860. Ensuite, le département météorologique a commencé à travailler en Angleterre, dont les prévisions étaient basées sur un concept innovant : collecter des données à l'aide de Stormglass, surveiller les valeurs de température, la force et la direction du vent, ainsi que les lectures du baromètre. Au XIXe siècle, le météorologue américain Abbe Cleveland a développé une approche mathématique de la prévision météorologique appelée « La base physique de la prévision météorologique à long terme ». Ses recherches ont ensuite été affinées par le scientifique norvégien Vilhelm Bjerknes, qui a créé un système encore utilisé aujourd'hui. Il est responsable de la découverte des fronts atmosphériques, qui permettront à l'avenir de créer une théorie de l'apparition et des changements des cyclones, ainsi que des cartes synoptiques.
La Russie a commencé à collecter systématiquement des données météorologiquesmême sous Pierre Ier, et déjà en 1724, la première station météorologique a été ouverte. Puis, à l’Académie des Sciences, des observations de la variabilité météorologique ont été réalisées à l’aide d’un baromètre et d’un thermomètre. Plus tard, en 1856, la collecte des données télégraphiques fut organisée, mais la date officielle du début du service spécialisé et de la publication des bulletins spéciaux était le 13 janvier 1872. Au milieu du XIXe siècle, le pays comptait 50 stations météorologiques et, au début du XXe siècle, il était devenu le réseau le plus étendu au monde.
Assistants de collecte de données
Au début du 20e siècle, ils sont devenus très demandésstations météorologiques. Aujourd'hui, le leader en nombre est la Chine - il y a environ 15 000 stations. Il n'y en a que 4 500 en Russie, et la plupart d'entre eux ne sont pas équipés de surveillance et de contrôle à distance.
Comment le temps est déterminé
Il existe trois types de stations météo :
— professionnel automatique (envoi autonome de données aux centres météorologiques);
— bouées météorologiques (collectent des informations sur la température de l'eau et l'atmosphère à sa surface);
- professionnel semi-automatique (implique la présence d'un météorologue qui contrôle les travaux et dépanne le matériel).
De plus, tous les jours à 12h et midiUTC, les météorologues lancent dans le ciel des ballons météorologiques - des ballons remplis d'hélium ou d'hydrogène qui peuvent s'élever à une hauteur de 35 km au-dessus du sol (deux fois plus haut que les avions). Après avoir atteint le point désigné, la radiosonde transmet des données sur la température critique, la pression atmosphérique, l'humidité et le vent dans la couche supérieure de l'atmosphère. Sans cela, il est impossible de faire des prévisions plusieurs heures à l'avance.
Pour suivre les formations nuageuses, les zonesprécipitations intenses et phénomènes dangereux (orage, ouragan, grêle), des radars météorologiques basés sur l'effet Doppler sont utilisés. La fréquence du signal réfléchi par les objets en mouvement varie en fonction de la vitesse de leur mouvement. Ainsi, en comparant les impulsions transmises et reçues, vous pouvez découvrir dans quelle zone se situe l'accumulation de précipitations.
Il existe plusieurs types de radars météorologiques :
— le radar de détection des précipitations fonctionne dans les bandes S et C ou dans la bande X à courtes distances ;
— radar pour la détection des nuages (bande K ou W);
— MST fonctionne à basses fréquences pour mesurer la hauteur des limites de couches d'air ayant différentes densités ;
- Le radar météorologique pour l'aviation est utilisé dans la bande X comme navigateur pour éviter les collisions ;
- Radar météo Dopplervous permet de transmettre et de recevoir simultanément des ondes polarisées horizontalement et verticalement, ainsi que d'effectuer des observations périodiques (de 3 à 15 minutes) dans un rayon de vision de 250 à 300 km. Nous voyons des informations graphiques obtenues à partir du DMRL-S sur de nombreux sites météorologiques.
De plus, pour surveiller et transmettre des données surLes satellites météorologiques sont utilisés pour mesurer la température de la surface de la Terre et de la couverture nuageuse, neigeuse et glaciaire : géostationnaires et polaires. Les premiers s'élèvent à une hauteur de 36 000 km au-dessus du niveau de la mer dans le sens de rotation de la Terre et développent une vitesse égale à la vitesse de rotation de la planète. Ils couvrent 42 % de l’hémisphère et montrent en permanence la situation dans de grandes régions. Les satellites polaires se déplacent sur des orbites inférieures de 850 à 1 000 km et fournissent des vues de la zone à intervalles de six heures.
Chaque satellite météorologique est équipé de deux types d'instruments.Les enquêtes fournissent des images télévisées et photographiques des surfaces terrestres et océaniques, ainsi que de la couverture nuageuse, neigeuse et glaciaire. Les instruments de mesure collectent des caractéristiques quantitatives sur l'état de l'atmosphère, de l'hydrosphère et de la magnétosphère.
Méthodologie de prévision moderne
Le scientifique anglais Lewis Richardson en 1910a proposé une méthode pour résoudre les équations différentielles de Bjerknes à l'aide de méthodes numériques. En raison de la grande complexité des calculs et du manque de puissance des machines, son idée n'a été reconnue qu'après plusieurs années.
Le mathématicien John von Neumann a lancé le projetProjet informatique électronique pour le développement et la production ultérieure d'appareils capables de résoudre des problèmes mathématiques complexes. La première machine ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Compute) a été lancée en 1946. Selon les normes modernes, sa puissance de calcul était négligeable (357 opérations de multiplication ou 5 000 opérations d'addition par seconde), ce qui était très différent de ses données externes. La machine était composée de milliers de tubes à vide et de centaines de milliers de résistances, condensateurs et inductances et pesait plus de 30 tonnes. Déjà en 1950, avec l'aide de l'ENIAC, la première prévision météorologique mathématique était réalisée à l'aide de la formule de Lewis Richardson. Mais le problème était que la voiture ne parvenait pas à suivre les changements météorologiques : pour obtenir une prévision pour les prochaines 24 heures, il fallait exactement la même quantité.
Près de 30 ans après la production du premierordinateur Seymour Cray, fondateur de Cray Research, a créé le premier supercalculateur - Cray-1. Contrairement à ENIAC, Cray-1 était capable d'effectuer jusqu'à 180 millions d'opérations par seconde, ce qui réduisait considérablement la latence. Et aujourd'hui Cray Inc. reste l'un des principaux fabricants de supercalculateurs au monde.
Le principal supercalculateur russe, qui simulemétéo, situé au Centre Hydrométéorologique. Ses performances sont évaluées à 1,2 PFLOPS. L'outil se compose de 976 nœuds de calcul, chacun doté de deux processeurs serveur Intel Xeon E5-2697 version 4 et de 128 Go de RAM.
Supercalculateur
Comment les services populaires collectent des données ?
Les services les plus populaires en Russie sont Yandex Weather et Gismeteo.
Gismeteo collecte des données météorologiques via le World Wide Weborganisation météorologique, radars, satellites, stations météorologiques. Après un traitement complet dans les modèles mathématiques, le prévisionniste ajuste la prévision terminée et la place sur la carte des utilisateurs.
Yandex utilise son propre développement "Meteum",basé sur quatre prévisions étrangères et une des nôtres, réalisée à partir du modèle WRF (Weather Research and Forecasting). Ce système est conçu à la fois pour la recherche atmosphérique et la prévision opérationnelle. De plus, le service utilise la technologie Nowcasting, qui permet de faire une prévision à court terme (de 2 à 6 heures). En conséquence, des prévisions météorologiques détaillées sont reflétées graphiquement sur la carte des précipitations.
Pourquoi les prévisions sont fausses
La première raison des prédictions inexactes réside dans les erreurs dedonnées météorologiques Lorsque le supercalculateur termine ses calculs de modèle, une prévision météorologique déterministe pour une certaine période de temps est connue. L’« effet papillon » peut ici fonctionner : s’il y avait une erreur microscopique dans les données initiales, elle se transformerait en quelques jours en une énorme inexactitude. Pour lutter contre ce problème, vous pouvez utiliser des prévisions d'ensemble, c'est-à-dire insérer des erreurs artificielles dans le modèle à l'aide de générateurs de nombres. Par exemple, si une station météo a enregistré une température de +10 degrés, vous pouvez charger une valeur légèrement inférieure dans le modèle. À la suite de calculs répétés, un graphique météorologique est formé : si une prévision indique un réchauffement et que toutes les autres indiquent un refroidissement, ces données seront erronées.
Il existe également une méthode multimodèle qui utilise la moyenne de plusieurs modèles de prévisions pour déterminer les conditions météorologiques futures.
Un autre défi est le manque de données météorologiques.Il n’existe en Russie que 4 500 stations météorologiques (1,5 fois moins que ce que recommande l’Organisation météorologique mondiale). La distance optimale entre les points est de 50 km en terrain plat et de 25 km en montagne. Dans des circonstances normales, au moins 7 000 stations météorologiques devraient être installées en Russie. Ce problème est quelque peu atténué par les données provenant d'utilisateurs ordinaires via des enquêtes ou des stations météorologiques domestiques, ainsi que par des informations ouvertes provenant d'autres centres météorologiques.
La troisième raison est la spontanéité de la météo.Il est quasiment impossible d’en prendre en compte toutes les nuances. Plus la prévision est longue, plus elle contient d’erreurs. Il est donc conseillé aux gens de surveiller quotidiennement les changements météorologiques. Par exemple, une prévision pour 12 heures sera correcte avec une probabilité de 95 %. Dans le même temps, les prévisions à long terme établies plusieurs jours à l'avance s'avéreront exactes avec une probabilité de 65 %.
Un peu de marketing météo, ou qu'est-ce que les hamburgers ont à voir avec ça ?!
La météo donne le ton.Selon une étude de la plateforme Joys.Loyalty, environ 84 % des personnes effectuent des achats impulsifs. Les spécialistes du marketing tentent d'identifier des modèles à l'aide d'outils Big Data qui recherchent des corrélations entre les revenus et les conditions météorologiques.
Par exemple, la plus grande chaîne de vente au détail Walmartdéterminé que le vent affecte la vente des baies. L'entreprise a lancé une campagne publicitaire dans des régions au climat similaire. Ainsi, la marque a triplé ses ventes. De plus, les commerçants ont remarqué que la viande hachée se vend bien par temps chaud et ensoleillé lorsqu'il y a peu de vent dehors. Cette recherche a contribué à augmenter les ventes de hamburgers de 18 %.
Comment la météo affecte les ventes
Chaîne de télévision américaine The Weather Channelsuit l'influence de la météo sur le fond émotionnel des téléspectateurs. Sa collaboration avec la marque Pantene a permis d'augmenter les ventes de produits de 10 % en deux mois. En collaboration avec la chaîne de pharmacies Walgreens, l'entreprise a décidé de faire la publicité d'un produit pour cheveux bouclés pendant les périodes de forte humidité de l'air. Cela a impacté l'ensemble du marché des soins capillaires, avec des ventes totales dans ce segment en hausse de 4 %.
En comparant les données météorologiques et les horaires des vols,La chaîne hôtelière Red Roof a ciblé une campagne marketing sur les régions où les vols sont souvent annulés ou reportés en raison des conditions météorologiques. En proposant à ses passagers un hébergement dans des hôtels à proximité des aéroports, l'entreprise a augmenté ses bénéfices de 10 %.
Aujourd'hui, la technologie est capable de beaucoup de choses, notammenty compris l'adaptation aux conditions météorologiques dans une région particulière. Par exemple, Spotify a publié une chanson du groupe White Denim, que les utilisateurs peuvent écouter uniquement lorsqu'il pleut.
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