Het weer baart mensen elke dag zorgen: het is een dagelijkse pijn als er niets is om aan te trekken naar het werk,
Een korte excursie in de geschiedenis
De eerste stappen op het gebied van weersvoorspellingen zijn gezetin het oude Babylon rond 650 voor Christus. e. De lokale bevolking voorspelde weersveranderingen op basis van observaties van planeten, wolken en optische illusies. Pas in de 4e eeuw voor Christus. e. Aristoteles transformeerde ze in een wetenschappelijke theorie in het kader van de verhandeling ‘Meteorologie’, waarin hij sprak over weersverschijnselen, droogte, aardbevingen en het verband tussen neerslag en kou. Toen geloofde de wetenschapper ten onrechte dat de zon, sterren, kometen en regen verschijnselen van dezelfde aard zijn, en dat de aarde het centrum van het heelal is.
Vroeger vertrouwden mensen op weersvoorspellingentekenen. Men geloofde bijvoorbeeld dat het zingen van een vink bij zonsopgang en de roodachtige kleur van de lucht duiden op de nadering van regen. Volgens een onderzoek van Yandex Weather komt echter slechts 20% van de voortekenen daadwerkelijk uit. Slechts 75 van de 188 volksvoorspellingen bleken in meer dan 50% van de gevallen betrouwbaar: vaak weerspiegelde de meerderheid van de signalen het tegenovergestelde beeld.
Tekenen versus Gegevens
De eerste officiële weersvoorspelling werd gedaanmarineofficier Robert FitzRoy en gepubliceerd in de krant Times in 1860. Toen begon de Meteorologische Afdeling in Engeland te werken, waarvan de voorspellingen waren gebaseerd op een innovatief concept: het verzamelen van gegevens met behulp van stormglass, het monitoren van temperatuurwaarden, windsterkte en -richting, evenals barometermetingen. In de 19e eeuw ontwikkelde de Amerikaanse meteoroloog Abbe Cleveland een wiskundige benadering van weersvoorspelling, genaamd 'De fysieke basis van weersvoorspellingen op lange termijn'. Zijn onderzoek werd later verfijnd door de Noorse wetenschapper Vilhelm Bjerknes, die een systeem creëerde dat nog steeds wordt gebruikt. Hij was verantwoordelijk voor de ontdekking van atmosferische fronten, die het in de toekomst mogelijk maakten een theorie te creëren over het optreden en de veranderingen van cyclonen, evenals synoptische kaarten.
Rusland is begonnen met het systematisch verzamelen van weergegevenszelfs onder Peter I, en al in 1724 werd het eerste weerstation geopend. Vervolgens werden aan de Academie van Wetenschappen waarnemingen van de weersvariabiliteit uitgevoerd met behulp van een barometer en thermometer. Later, in 1856, werd de verzameling van telegraafgegevens georganiseerd, maar de officiële datum voor de start van de gespecialiseerde dienst en de publicatie van speciale bulletins was 13 januari 1872. Tegen het midden van de 19e eeuw waren er 50 meteorologische stations in het land, en tegen het begin van de 20e eeuw was het het grootste netwerk ter wereld geworden.
Assistenten voor gegevensverzameling
Aan het begin van de 20e eeuw kwamen ze in trekmeteorologische stations. Tegenwoordig is China de leider in hun aantal - er zijn daar ongeveer 15.000 stations. Er zijn er slechts 4.500 in Rusland, en de meeste zijn niet uitgerust met monitoring en controle op afstand.
Hoe het weer wordt bepaald
Er zijn drie soorten weerstations:
— automatische professional (autonoom gegevens verzenden naar weercentra);
— weerboeien (verzamelen informatie over de temperatuur van het water en de atmosfeer op het oppervlak);
- semi-automatische professional (impliciet de aanwezigheid van een meteoroloog die het werk controleert en problemen met de apparatuur oplost).
Daarnaast elke dag om 12.00 en 12.00 uurUTC lanceren meteorologen weerballonnen de lucht in - ballonnen gevuld met helium of waterstof die tot een hoogte van 35 km boven de grond kunnen stijgen (twee keer zo hoog als vliegtuigen). Nadat het aangewezen punt is bereikt, verzendt de radiosonde gegevens over de kritische temperatuur, atmosferische druk, vochtigheid en wind in de bovenste laag van de atmosfeer. Zonder dit is het onmogelijk om enkele uren van tevoren voorspellingen te doen.
Om wolkenformaties en zones te volgenBij hevige neerslag en gevaarlijke verschijnselen (onweer, orkaan, hagel) worden weerradars op basis van het Doppler-effect gebruikt. De frequentie van het signaal dat wordt gereflecteerd door bewegende objecten varieert afhankelijk van de snelheid van hun beweging. Door de uitgezonden en ontvangen impulsen te vergelijken, kunt u dus ontdekken in welk gebied de neerslagaccumulatie zich bevindt.
Er zijn verschillende soorten weerradars:
— de radar voor het detecteren van neerslag werkt in de S- en C-banden of in de X-band op korte afstanden;
— radar voor het detecteren van wolken (K- of W-band);
— MST werkt op lage frequenties om de hoogte van de grenzen van luchtlagen met verschillende dichtheden te meten;
- luchtvaartweerradar wordt in de X-band gebruikt als navigator om botsingen te vermijden;
- Doppler-weerradarHiermee kunt u tegelijkertijd horizontaal en verticaal gepolariseerde golven verzenden en ontvangen, en periodieke observaties uitvoeren (van 3 tot 15 minuten) binnen een kijkradius van 250-300 km. Op veel weersites zien we grafische informatie verkregen van DMRL-S.
Daarnaast om gegevens over te monitoren en te verzendenMeteorologische satellieten worden gebruikt om de temperatuur van het aardoppervlak en de wolken-, sneeuw- en ijsbedekking te meten: geostationair en polair. De eerste stijgen tot een hoogte van 36.000 km boven zeeniveau in de richting van de rotatie van de aarde en ontwikkelen een snelheid die gelijk is aan de snelheid van de rotatie van de planeet. Ze bestrijken 42% van het halfrond en geven voortdurend de situatie in grote regio's weer. Polaire satellieten bewegen zich in lagere banen van 850 tot 1.000 km en bieden elke zes uur uitzicht op het gebied.
Elke weersatelliet is uitgerust met twee soorten instrumenten.Enquêtes leveren televisie- en fotobeelden op van land- en oceaanoppervlakken, evenals van wolken-, sneeuw- en ijsbedekking. Meetinstrumenten verzamelen kwantitatieve kenmerken over de toestand van de atmosfeer, de hydrosfeer en de magnetosfeer.
Moderne voorspellingsmethodologie
Engelse wetenschapper Lewis Richardson in 1910stelde een methode voor voor het oplossen van Bjerknes-differentiaalvergelijkingen met behulp van numerieke methoden. Vanwege de hoge complexiteit van de berekeningen en het gebrek aan machinekracht kreeg zijn idee pas na enkele jaren erkenning.
Wiskundige John von Neumann lanceerde het projectElektronisch computerproject voor de ontwikkeling en verdere productie van apparaten die complexe wiskundige problemen kunnen oplossen. De eerste ENIAC-machine (Electronic Numerical Integrator and Compute) werd in 1946 gelanceerd. Volgens moderne normen was de rekenkracht verwaarloosbaar (357 vermenigvuldigingsbewerkingen of 5.000 optelbewerkingen per seconde), wat heel anders was dan de externe gegevens. De machine bestond uit duizenden vacuümbuizen en honderdduizenden weerstanden, condensatoren en inductoren en woog meer dan 30 ton. Al in 1950 werd met de hulp van ENIAC de eerste wiskundige weersvoorspelling gemaakt met behulp van de Lewis Richardson-formule. Maar het probleem was dat de auto het veranderende weer niet kon bijhouden: om een voorspelling voor de komende 24 uur te krijgen, was er precies hetzelfde bedrag nodig.
Bijna 30 jaar na de productie van de eerstecomputer Seymour Cray, oprichter van Cray Research, creëerde de eerste supercomputer: Cray-1. In tegenstelling tot ENIAC kon Cray-1 tot 180 miljoen bewerkingen per seconde uitvoeren, wat de latentie aanzienlijk verminderde. En vandaag Cray Inc. blijft een van de belangrijkste fabrikanten van supercomputers ter wereld.
De belangrijkste supercomputer van Rusland, die simuleertweer, gelegen in het Hydrometeorologisch Centrum. De prestaties worden beoordeeld op 1,2 PFLOPS. De tool bestaat uit 976 computerknooppunten, die elk twee Intel Xeon E5-2697 versie 4 serverprocessors en 128 GB RAM hebben.
Supercomputer
Hoe populaire services gegevens verzamelen
De meest populaire diensten in Rusland zijn Yandex Weather en Gismeteo.
Gismeteo verzamelt weergegevens via het World Wide Webmeteorologische organisatie, radars, satellieten, weerstations. Na volledige verwerking in wiskundige modellen past de voorspeller de voltooide voorspelling aan en plaatst deze op de kaart van de gebruiker.
Yandex gebruikt zijn eigen ontwikkeling “Meteum”,gebaseerd op vier buitenlandse voorspellingen en één van onze eigen voorspellingen, gemaakt met behulp van het WRF-model (Weather Research and Forecasting). Dit systeem is ontworpen voor zowel atmosferisch onderzoek als operationele voorspellingen. Daarnaast maakt de dienst gebruik van Nowcasting-technologie, waarmee u een kortetermijnvoorspelling (van 2 tot 6 uur) kunt maken. Hierdoor wordt een gedetailleerde weersvoorspelling grafisch weergegeven op de neerslagkaart.
Waarom voorspellingen verkeerd zijn
De eerste reden voor onnauwkeurige voorspellingen zijn fouten in de voorspellingenweergegevens Wanneer de supercomputer zijn modelberekeningen heeft afgerond, wordt een deterministische weersvoorspelling voor een bepaalde periode bekend. Het “vlindereffect” kan hier werken: als er een microscopisch kleine fout in de initiële gegevens zat, zal dit in de loop van een paar dagen veranderen in een enorme onnauwkeurigheid. Om dit probleem te bestrijden, kunt u ensemblevoorspellingen gebruiken, dat wil zeggen door kunstmatige fouten in het model in te voegen met behulp van getalgeneratoren. Als een weerstation bijvoorbeeld een temperatuur van +10 graden registreert, kun je een iets lagere waarde in het model laden. Als resultaat van herhaalde berekeningen wordt een weergrafiek gevormd: als één voorspelling opwarming aangeeft, en alle andere op afkoeling, zullen dergelijke gegevens onjuist zijn.
Er is ook een multi-modelmethode die het gemiddelde van meerdere modelvoorspellingen gebruikt om toekomstige weersomstandigheden te bepalen.
Een andere uitdaging is het gebrek aan weergegevens.Er zijn slechts 4.500 weerstations in Rusland (1,5 keer minder dan aanbevolen door de Wereld Meteorologische Organisatie). De optimale afstand tussen de punten is 50 km op vlak terrein en 25 km in de bergen. Onder normale omstandigheden zouden er in Rusland minstens 7.000 weerstations moeten worden geïnstalleerd. Dit probleem wordt enigszins verlicht door gegevens afkomstig van gewone gebruikers via enquêtes of weerstations thuis, maar ook door open informatie van andere weercentra.
De derde reden is de spontaniteit van het weer.Het is bijna onmogelijk om met alle nuances rekening te houden. Hoe langer de voorspelling, hoe meer fouten deze bevat. Daarom wordt mensen geadviseerd om de weersveranderingen dagelijks in de gaten te houden. Een voorspelling voor 12 uur zal bijvoorbeeld correct zijn met een waarschijnlijkheid van 95%. Tegelijkertijd zullen langetermijnvoorspellingen die enkele dagen van tevoren zijn opgesteld, blijken te kloppen met een waarschijnlijkheid van 65%.
Een beetje over weermarketing, of wat hebben hamburgers ermee te maken?!
Het weer bepaalt de sfeer.Volgens een onderzoek van het Joys.Loyalty-platform doet ongeveer 84% van de mensen impulsaankopen. Marketeers proberen patronen te identificeren met behulp van Big Data-tools die zoeken naar correlaties tussen omzet en weersomstandigheden.
Bijvoorbeeld de grootste winkelketen Walmartvastgesteld dat de wind de verkoop van bessen beïnvloedt. Het bedrijf lanceerde een reclamecampagne in regio's met een vergelijkbaar klimaat, waardoor de omzet van het merk verdrievoudigde. Daarnaast merken marketeers dat gehakt goed verkoopt bij warm, zonnig weer en buiten weinig wind. Dit onderzoek heeft ertoe bijgedragen dat de hamburgerverkoop met 18% is gestegen.
Hoe het weer de verkoop beïnvloedt
Amerikaanse tv-zender The Weather Channelvolgt de invloed van het weer op de emotionele achtergrond van televisiekijkers. Zijn samenwerking met het merk Pantene zorgde ervoor dat de productverkoop in twee maanden tijd met 10% steeg. Samen met apotheekketen Walgreens besloot het bedrijf reclame te maken voor een product voor krullend haar tijdens periodes van hoge luchtvochtigheid. Dit had gevolgen voor de gehele haarverzorgingsmarkt, waarbij de totale omzet in het segment met 4% toenam.
Door weergegevens en vluchtschema's te vergelijken,De hotelketen Red Roof richtte een marketingcampagne op die regio's waar vluchten vaak worden geannuleerd of verplaatst vanwege weersomstandigheden. Door passagiers accommodatie aan te bieden in hotels in de buurt van luchthavens, verhoogde het bedrijf de winst met 10%.
Tegenwoordig is technologie tot veel dingen in staat, waaronderinclusief aanpassing aan de weersomstandigheden in een bepaalde regio. Spotify heeft bijvoorbeeld een nummer van de band White Denim uitgebracht, waar gebruikers alleen naar kunnen luisteren als het regent.
Lees verder:
De 17-jarige ingenieur bedacht een magneetloze motor: hij kan worden gebruikt in elektrische voertuigen
Niet ver van de aarde zijn twee planeten gevonden. Misschien zijn ze bewoond
Een unieke meteoor herschreef de geschiedenis van het zonnestelsel: waar kwam het vandaan