מזג האוויר מדאיג אנשים כל יום: הוא פועל ככאב יומיומי כשאין מה ללבוש לעבודה,
טיול קצר בהיסטוריה
בוצעו הצעדים הראשונים בחיזוי מזג האווירבבבל העתיקה בסביבות 650 לפני הספירה. ה. המקומיים חזו שינויי מזג אוויר על סמך תצפיות על כוכבי לכת, עננים ואשליות אופטיות. רק במאה הרביעית לפני הספירה. ה. אריסטו הפך אותם לתיאוריה מדעית במסגרת החיבור "מטאורולוגיה", בו דיבר על תופעות מזג אוויר, בצורת, רעידות אדמה והקשר בין משקעים לקור. ואז המדען האמין בטעות שהשמש, הכוכבים, השביטים, הגשמים הם תופעות מאותו אופי, וכדור הארץ הוא מרכז היקום.
בעבר, אנשים הסתמכו על חיזוי מזג האווירשלטים. לדוגמה, האמינו ששירת חוחית עם עלות השחר והצבע האדמדם של השמיים מעידים על התקרבות הגשם. עם זאת, על פי מחקר Yandex Weather, רק 20% מהסימנים באמת מתגשמים. רק 75 מתוך 188 תחזיות עממיות התבררו כאמינות ביותר מ-50% מהמקרים: לעתים קרובות רוב הסימנים, להיפך, שיקפו את התמונה ההפוכה.
סימנים לעומת נתונים
תחזית מזג האוויר הרשמית הראשונה נעשתהקצין הצי רוברט פיצרוי ופורסם בעיתון טיימס ב-1860. אז החלה המחלקה המטאורולוגית לעבוד באנגליה, שתחזיותיה התבססו על תפיסה חדשנית - איסוף נתונים באמצעות זכוכית סערה, ניטור ערכי טמפרטורה, עוצמת הרוח וכיוונה, וכן קריאות ברומטר. במאה ה-19, המטאורולוג האמריקני אבי קליבלנד פיתח גישה מתמטית לחיזוי מזג אוויר בשם "הבסיס הפיזי של חיזוי מזג אוויר ארוך טווח". מחקרו שוכלל מאוחר יותר על ידי המדען הנורווגי Vilhelm Bjerknes, שיצר מערכת שעדיין נמצאת בשימוש היום. הוא היה אחראי לגילוי חזיתות אטמוספריות, אשר אפשרו בעתיד ליצור תיאוריה של התרחשות ושינויים של ציקלונים, וכן מפות סינופטיות.
רוסיה החלה לאסוף באופן שיטתי נתוני מזג אוויראפילו תחת פיטר הראשון, וכבר ב-1724 נפתחה תחנת מזג האוויר הראשונה. לאחר מכן, באקדמיה למדעים, בוצעו תצפיות על שונות מזג האוויר באמצעות ברומטר ומדחום. מאוחר יותר, בשנת 1856, אורגן איסוף נתוני טלגרף, אך התאריך הרשמי לתחילת השירות המיוחד ופרסום עלונים מיוחדים היה 13 בינואר 1872. עד אמצע המאה ה-19 היו בארץ 50 תחנות מטאורולוגיות, ועד תחילת המאה ה-20 היא הפכה לרשת הרחבה בעולם.
עוזרי איסוף נתונים
בתחילת המאה ה-20 הם הפכו מבוקשיםתחנות מטאורולוגיות. כיום, המובילה במספרם היא סין - יש שם כ-15,000 תחנות. יש רק 4,500 מהם ברוסיה, ורובם אינם מצוידים בניטור ובקרה מרחוק.
כיצד נקבע מזג האוויר
ישנם שלושה סוגים של תחנות מזג אוויר:
- מקצועי אוטומטי (שליחת נתונים באופן אוטונומי למרכזי מזג אוויר);
- מצופי מזג אוויר (איסוף מידע על טמפרטורת המים והאטמוספרה על פניהם);
- מקצוען חצי אוטומטי (מרמז על נוכחות מטאורולוג השולט בעבודה ופותר תקלות בציוד).
בנוסף, כל יום ב-12 בצהריים ובצהרייםUTC, מטאורולוגים משגרים בלוני מזג אוויר לשמיים - בלונים מלאים בהליום או מימן שיכולים להתרומם לגובה של 35 ק"מ מעל פני הקרקע (פי שניים ממטוסים). לאחר שהגיע לנקודה המיועדת, הרדיוסונד מעביר נתונים על הטמפרטורה הקריטית, הלחץ האטמוספרי, הלחות והרוח בשכבה העליונה של האטמוספירה. בלי זה, אי אפשר לעשות תחזיות מספר שעות מראש.
כדי לעקוב אחר תצורות ענן, אזוריםמשקעים עזים ותופעות מסוכנות (סופת רעמים, הוריקן, ברד), משמשים מכ"מי מזג אוויר המבוססים על אפקט דופלר. תדירות האות המוחזר מעצמים נעים משתנה בהתאם למהירות תנועתם. לכן, על ידי השוואת הדחף המשודר והנקלט, תוכל לגלות באיזה אזור ממוקמת הצטברות המשקעים.
ישנם מספר סוגים של מכ"מי מזג אוויר:
— מכ"ם לזיהוי משקעים פועל ברצועות S ו-C או ברצועת X במרחקים קצרים;
- מכ"ם לזיהוי עננים (רצועת K או W);
— MST פועלת בתדרים נמוכים למדידת גובה הגבולות של שכבות אוויר בעלות צפיפות שונה;
- מכ"ם מזג אוויר תעופתי משמש ב-X-band כנווט למניעת התנגשות;
- מכ"ם מזג אוויר דופלרמאפשר לך לשדר ולקבל בו זמנית גלים מקוטבים אופקית ואנכית, כמו גם לבצע תצפית תקופתית (מ-3 עד 15 דקות) ברדיוס צפייה של 250-300 ק"מ. אנו רואים מידע גרפי המתקבל מ-DMRL-S באתרי מזג אוויר רבים.
בנוסף, לנטר ולשדר נתונים אודותלוויינים מטאורולוגיים משמשים למדידת הטמפרטורה של פני כדור הארץ והעננים, השלג והקרח: גיאוסטציונרי וקוטב. העלייה הראשונה לגובה של 36 אלף ק"מ מעל פני הים בכיוון סיבוב כדור הארץ ומפתחת מהירות השווה למהירות סיבוב כוכב הלכת. הם מכסים 42% מחצי הכדור ומציגים ללא הרף את המצב באזורים גדולים. לווייני קוטב נעים במסלולים נמוכים יותר של 850 עד 1,000 ק"מ ומספקים תצוגות של האזור במרווחים של שש שעות.
כל לוויין מזג אוויר מצויד בשני סוגי מכשירים.סקרים מספקים תמונות טלוויזיה וצילום של משטחי יבשה ואוקיינוס, כמו גם עננים, שלג וקרח. מכשירי מדידה אוספים מאפיינים כמותיים לגבי מצב האטמוספירה, ההידרוספירה והמגנטוספירה.
מתודולוגיית חיזוי מודרנית
המדען האנגלי לואיס ריצ'רדסון בשנת 1910הציע שיטה לפתרון משוואות דיפרנציאליות של Bjerknes באמצעות שיטות מספריות. בשל מורכבות החישובים הגבוהה והיעדר כוח מכונה, הרעיון שלו זכה להכרה רק לאחר מספר שנים.
המתמטיקאי ג'ון פון נוימן השיק את הפרויקטפרויקט מחשבים אלקטרוניים לפיתוח וייצור נוסף של מכשירים המסוגלים לפתור בעיות מתמטיות מורכבות. מכונת ה-ENIAC הראשונה (Electronic Numerical Integrator and Compute) הושקה ב-1946. בסטנדרטים מודרניים, כוח המחשוב שלו היה זניח (357 פעולות כפל או 5,000 פעולות חיבור בשנייה), שהיה שונה מאוד מהנתונים החיצוניים שלו. המכונה הייתה מורכבת מאלפי צינורות ואקום ומאות אלפי נגדים, קבלים ומשרנים ומשקלה יותר מ-30 טון. כבר בשנת 1950, בעזרת ENIAC, נעשתה תחזית מזג האוויר המתמטית הראשונה באמצעות נוסחת לואיס ריצ'רדסון. אבל הבעיה הייתה שהמכונית לא הצליחה לעמוד בקצב מזג האוויר המשתנה: כדי לקבל תחזית ל-24 השעות הקרובות, נדרשה בדיוק אותה כמות.
כמעט 30 שנה לאחר הייצור של הראשוןהמחשב סימור קריי, מייסד Cray Research, יצר את מחשב העל הראשון - Cray-1. בניגוד ל-ENIAC, Cray-1 היה מסוגל לבצע עד 180 מיליון פעולות בשנייה, מה שהפחית משמעותית את השהיה. והיום Cray Inc. נותרה אחת מהיצרניות העיקריות של מחשבי-על בעולם.
מחשב העל הראשי של רוסיה, המדמהמזג האוויר, הממוקם במרכז ההידרומטאורולוגי. הביצועים שלו מדורגים ב-1.2 PFLOPS. הכלי מורכב מ-976 צמתי מחשוב, שלכל אחד מהם שני מעבדי שרת Intel Xeon E5-2697 גרסה 4 ו-128 GB של זיכרון RAM.
מחשב על
כיצד שירותים פופולריים אוספים נתונים
השירותים הפופולריים ביותר ברוסיה הם Yandex Weather ו-Gismeteo.
Gismeteo אוספת נתוני מזג אוויר דרך ה-World Wide Webארגון מטאורולוגי, מכ"מים, לוויינים, תחנות מזג אוויר. לאחר עיבוד מלא במודלים מתמטיים, החזאי מתאים את התחזית המוגמרת ומעלה אותה על המפה של המשתמשים.
Yandex משתמשת בפיתוח משלה "מטאום",מבוסס על ארבע תחזיות זרות ואחת משלנו, שנעשתה באמצעות מודל WRF (Weather Research and Forecasting). מערכת זו מיועדת הן למחקר אטמוספרי והן לחיזוי תפעולי. בנוסף, השירות משתמש בטכנולוגיית Nowcasting, המאפשרת לבצע תחזית קצרת טווח (בין שעתיים ל-6 שעות). כתוצאה מכך, תחזית מזג אוויר מפורטת משתקפת באופן גרפי על מפת המשקעים.
מדוע התחזיות שגויות
הסיבה הראשונה לתחזיות לא מדויקות היא שגיאות בנתוני מזג האוויר כאשר מחשב העל מסיים את חישובי המודל שלו, מתגלה תחזית מזג אוויר דטרמיניסטית לפרק זמן מסוים. "אפקט הפרפר" יכול לעבוד כאן: אם הייתה טעות מיקרוסקופית בנתונים הראשוניים, במהלך כמה ימים היא תהפוך לאי דיוק עצום. כדי להילחם בבעיה זו, אתה יכול להשתמש בתחזיות אנסמבל, כלומר, להכניס שגיאות מלאכותיות למודל באמצעות מחוללי מספרים. לדוגמה, אם תחנת מזג אוויר רשמה טמפרטורה של +10 מעלות, ניתן לטעון ערך מעט נמוך יותר לדגם. כתוצאה מחישובים חוזרים, נוצר גרף מזג אוויר: אם תחזית אחת מצביעה על התחממות, וכל האחרות מצביעות על התקררות, נתונים כאלה יהיו שגויים.
קיימת גם שיטה מרובת מודלים המשתמשת בממוצע של תחזיות מודלים מרובות כדי לקבוע תנאי מזג אוויר עתידיים.
אתגר נוסף הוא המחסור בנתוני מזג אוויר.יש רק 4,500 תחנות מזג אוויר ברוסיה (פי 1.5 פחות מהמומלץ על ידי הארגון המטאורולוגי העולמי). המרחק האופטימלי בין נקודות הוא 50 ק"מ בשטח מישור ו-25 ק"מ בהרים. בנסיבות רגילות, יש להתקין לפחות 7,000 תחנות מזג אוויר ברוסיה. בעיה זו מוקלת במידה מסוימת על ידי נתונים המגיעים ממשתמשים רגילים באמצעות סקרים או תחנות מזג אוויר ביתיות, וכן מידע פתוח ממרכזי מזג אוויר אחרים.
הסיבה השלישית היא הספונטניות של מזג האוויר.זה כמעט בלתי אפשרי לקחת בחשבון את כל הניואנסים. ככל שהתחזית ארוכה יותר, כך היא מכילה יותר שגיאות. לכן, מומלץ לאנשים לעקוב אחר שינויי מזג האוויר מדי יום. לדוגמה, תחזית לשעה 12 תהיה נכונה בהסתברות של 95%. יחד עם זאת, תחזיות ארוכות טווח שנוצרו מספר ימים מראש יתבררו כנכונות בסבירות של 65%.
קצת על שיווק מזג אוויר, או מה הקשר להמבורגרים?!
מזג האוויר קובע את מצב הרוח.על פי מחקר של פלטפורמת Joys.Loyalty, כ-84% מהאנשים מבצעים רכישות דחף. משווקים מנסים לזהות דפוסים באמצעות כלי Big Data שמחפשים מתאמים בין הכנסות ותנאי מזג האוויר.
למשל, רשת הקמעונאות הגדולה ביותר Walmartקבע שהרוח משפיעה על מכירת פירות יער. החברה השיקה קמפיין פרסומי באזורים עם אקלים דומה - וכך, המותג הגדיל את המכירות פי שלושה. בנוסף, משווקים שמו לב שבשר טחון נמכר היטב במזג אוויר חם ושטוף שמש כאשר יש מעט רוח בחוץ. מחקר זה עזר להגדיל את מכירות ההמבורגרים ב-18%.
איך מזג האוויר משפיע על המכירות
ערוץ הטלוויזיה האמריקאי The Weather Channelעוקב אחר השפעת מזג האוויר על הרקע הרגשי של צופי טלוויזיה. שיתוף הפעולה שלו עם המותג Pantene עזר להגדיל את מכירות המוצרים ב-10% תוך חודשיים. יחד עם רשת בתי המרקחת Walgreens החליטה החברה לפרסם מוצר לשיער מתולתל בתקופות של לחות אוויר גבוהה. הדבר השפיע על כל שוק טיפוח השיער, כאשר סך המכירות בפלח גדל ב-4%.
על ידי השוואת נתוני מזג אוויר ולוחות זמנים של טיסות,רשת מלונות הגג האדום מיקדה קמפיין שיווקי לאותם אזורים שבהם טיסות מבוטלות או מתוזמנות לעתים קרובות בשל תנאי מזג האוויר. בכך שהציעה לנוסעים לינה בבתי מלון ליד שדות תעופה, החברה הגדילה את הרווחים ב-10%.
היום הטכנולוגיה מסוגלת לדברים רבים, כוללכולל התאמה לתנאי מזג האוויר באזור מסוים. לדוגמה, Spotify הוציאה שיר של להקת White Denim, שמשתמשים יכולים להאזין לו רק כשיורד גשם.
קרא עוד:
מהנדס בן 17 המציא מנוע נטול מגנט: ניתן להשתמש בו בכלי רכב חשמליים
שני כוכבי לכת נמצאו לא הרחק מכדור הארץ. אולי הם מאוכלסים
מטאור ייחודי כתב מחדש את ההיסטוריה של מערכת השמש: מאיפה הוא הגיע