Vädret oroar människor varje dag: det fungerar som en daglig smärta när det inte finns något att ha på sig till jobbet,
En kort utflykt till historien
De första stegen i väderprognoser togsi det antika Babylon omkring 650 f.Kr. e. Lokalbefolkningen förutspådde väderförändringar baserat på observationer av planeter, moln och optiska illusioner. Först på 300-talet f.Kr. e. Aristoteles förvandlade dem till en vetenskaplig teori inom ramen för avhandlingen "Meteorology", där han talade om väderfenomen, torka, jordbävningar och sambandet mellan nederbörd och kyla. Sedan trodde vetenskapsmannen felaktigt att solen, stjärnorna, kometerna, regnen är fenomen av samma natur, och att jorden är universums centrum.
Tidigare förlitade man sig på väderprognosertecken. Till exempel trodde man att sången av en fink i gryningen och den rödaktiga himlen indikerar att regnet närmar sig. Men enligt en Yandex Weather-studie är det bara 20 % av omen som faktiskt blir verklighet. Endast 75 av 188 folkliga förutsägelser visade sig vara tillförlitliga i mer än 50% av fallen: ofta återspeglade majoriteten av tecknen tvärtom den motsatta bilden.
Tecken vs. Data
Den första officiella väderprognosen gjordessjöofficer Robert FitzRoy och publicerades i tidningen Times 1860. Sedan började Meteorologiska avdelningen arbetet i England, vars prognoser baserades på ett innovativt koncept – insamling av data med hjälp av stormglas, övervakning av temperaturvärden, vindstyrka och vindriktning, samt barometeravläsningar. På 1800-talet utvecklade den amerikanske meteorologen Abbe Cleveland ett matematiskt tillvägagångssätt för väderförutsägelser som kallas "The Physical Basis of Long-Range Weather Forecasting". Hans forskning förfinades senare av den norske vetenskapsmannen Vilhelm Bjerknes, som skapade ett system som används än idag. Han var ansvarig för upptäckten av atmosfäriska fronter, vilket i framtiden gjorde det möjligt att skapa en teori om förekomsten och förändringarna av cykloner, såväl som synoptiska kartor.
Ryssland har börjat systematiskt samla in väderdataäven under Peter I, och redan 1724 öppnade den första väderstationen. Sedan, vid Vetenskapsakademien, utfördes observationer av vädervariationer med hjälp av en barometer och termometer. Senare, 1856, organiserades telegrafdatainsamling, men det officiella datumet för starten av den specialiserade tjänsten och publiceringen av specialbulletiner var den 13 januari 1872. Vid mitten av 1800-talet fanns det 50 meteorologiska stationer i landet och i början av 1900-talet hade det blivit världens bredaste nätverk.
Datainsamlingsassistenter
I början av 1900-talet blev de eftertraktademeteorologiska stationer. Idag är Kina ledande i deras antal - det finns cirka 15 000 stationer där. Det finns bara 4 500 av dem i Ryssland, och de flesta av dem är inte utrustade med fjärrövervakning och kontroll.
Hur vädret bestäms
Det finns tre typer av väderstationer:
— automatisk professionell (sänder automatiskt data till vädercentra);
— väderbojar (samla information om temperaturen på vattnet och atmosfären på dess yta);
- halvautomatisk professionell (antyder närvaron av en meteorolog som kontrollerar arbetet och felsöker utrustningen).
Dessutom varje dag kl 12 och klUTC, meteorologer skjuter upp väderballonger till himlen - ballonger fyllda med helium eller väte som kan stiga till en höjd av 35 km över marken (dubbelt så högt som flygplan). Efter att ha nått den angivna punkten sänder radiosonden data om kritisk temperatur, atmosfärstryck, luftfuktighet och vind i den övre atmosfären. Utan detta är det omöjligt att göra prognoser flera timmar i förväg.
För att spåra molnformationer, zonerintensiv nederbörd och farliga fenomen (åskväder, orkan, hagel), väderradar baserade på Dopplereffekten används. Frekvensen av signalen som reflekteras från rörliga föremål varierar beroende på hastigheten på deras rörelse. Så genom att jämföra den sända och mottagna impulsen kan du ta reda på i vilket område nederbördsackumuleringen finns.
Det finns flera typer av väderradar:
— radarn för att detektera nederbörd fungerar i S- och C-banden eller i X-bandet på korta avstånd;
— radar för att detektera moln (K- eller W-band);
— MST arbetar vid låga frekvenser för att mäta höjden på gränserna för luftlager med olika densitet;
- flygväderradar används i X-bandet som en navigator för att undvika kollisioner;
- Doppler väderradartillåter dig att samtidigt sända och ta emot horisontellt och vertikalt polariserade vågor, samt utföra periodisk observation (från 3 till 15 minuter) inom en synradie på 250–300 km. Vi ser grafisk information erhållen från DMRL-S på många vädersajter.
Dessutom att övervaka och överföra data omMeteorologiska satelliter används för att mäta temperaturen på jordens yta och moln, snö och istäcke: geostationära och polära. Den första stiger till en höjd av 36 tusen km över havet i riktning mot jordens rotation och utvecklar en hastighet som är lika med planetens rotationshastighet. De täcker 42 % av halvklotet och visar kontinuerligt situationen i stora regioner. Polära satelliter rör sig i lägre omloppsbanor på 850 till 1 000 km och ger utsikt över området med sex timmars intervall.
Varje vädersatellit är utrustad med två typer av instrument.Undersökningar ger tv- och fotografiska bilder av land- och havsytor, samt moln, snö och istäcke. Mätinstrument samlar in kvantitativa egenskaper om tillståndet i atmosfären, hydrosfären och magnetosfären.
Modern prognosmetodik
Engelske vetenskapsmannen Lewis Richardson 1910föreslagit en metod för att lösa Bjerknes differentialekvationer med numeriska metoder. På grund av den höga komplexiteten i beräkningar och bristen på maskinkraft fick hans idé erkännande först efter flera år.
Matematikern John von Neumann lanserade projektetElektroniskt datorprojekt för utveckling och vidareproduktion av enheter som kan lösa komplexa matematiska problem. Den första ENIAC-maskinen (Electronic Numerical Integrator and Compute) lanserades 1946. Med moderna standarder var dess beräkningskraft försumbar (357 multiplikationsoperationer eller 5 000 additionsoperationer per sekund), vilket skilde sig mycket från dess externa data. Maskinen bestod av tusentals vakuumrör och hundratusentals motstånd, kondensatorer och induktorer och vägde mer än 30 ton. Redan 1950, med hjälp av ENIAC, gjordes den första matematiska väderprognosen med hjälp av Lewis Richardson-formeln. Men problemet var att bilen inte kunde hänga med i det växlande vädret: för att få en prognos för de kommande 24 timmarna tog det exakt lika mycket.
Nästan 30 år efter tillverkningen av den förstadator Seymour Cray, grundare av Cray Research, skapade den första superdatorn - Cray-1. Till skillnad från ENIAC kunde Cray-1 utföra upp till 180 miljoner operationer per sekund, vilket avsevärt minskade latensen. Och idag Cray Inc. är fortfarande en av de största tillverkarna av superdatorer i världen.
Rysslands främsta superdator, som simulerarväder, beläget vid Hydrometeorological Center. Dess prestanda är rankad till 1,2 PFLOPS. Verktyget består av 976 datornoder, som var och en har två Intel Xeon E5-2697 version 4-serverprocessorer och 128 GB RAM.
Superdator
Hur populära tjänster samlar in data
De mest populära tjänsterna i Ryssland är Yandex Weather och Gismeteo.
Gismeteo samlar in väderdata via World Wide Webmeteorologisk organisation, radar, satelliter, väderstationer. Efter fullständig bearbetning i matematiska modeller, justerar prognosmakaren den färdiga prognosen och lägger den på användarnas karta.
Yandex använder sin egen utveckling "Meteum",baserad på fyra utlandsprognoser och en egen, som är gjord med hjälp av modellen WRF (Weather Research and Forecasting). Detta system är designat för både atmosfärisk forskning och driftprognoser. Dessutom använder tjänsten Nowcasting-teknik, vilket gör att du kan göra en kortsiktig prognos (från 2 till 6 timmar). Som ett resultat av detta reflekteras en detaljerad väderprognos grafiskt på nederbördskartan.
Varför prognoser är felaktiga
Den första orsaken till felaktiga förutsägelser är fel iväderdata När superdatorn slutfört sina modellberäkningar blir en deterministisk väderprognos för en viss tidsperiod känd. "Fjärilseffekten" kan fungera här: om det fanns ett mikroskopiskt fel i de ursprungliga uppgifterna, kommer det under loppet av några dagar att förvandlas till en enorm felaktighet. För att bekämpa detta problem kan du använda ensembleprognoser, det vill säga infoga konstgjorda fel i modellen med hjälp av nummergeneratorer. Om en väderstation till exempel registrerade en temperatur på +10 grader kan du ladda ett värde något lägre i modellen. Som ett resultat av upprepade beräkningar bildas en vädergraf: om en prognos indikerar uppvärmning, och alla andra indikerar nedkylning, kommer sådana uppgifter att vara felaktiga.
Det finns också en multimodellmetod som använder genomsnittet av flera modellprognoser för att bestämma framtida väderförhållanden.
En annan utmaning är bristen på väderdata.Det finns bara 4 500 väderstationer i drift i Ryssland (1,5 gånger mindre än vad Världsmeteorologiska organisationen rekommenderar). Det optimala avståndet mellan punkterna är 50 km i platt terräng och 25 km i bergen. Under normala omständigheter bör minst 7 000 väderstationer installeras i Ryssland. Detta problem lindras något av data som kommer från vanliga användare genom undersökningar eller hemmaväderstationer, samt öppen information från andra vädercentra.
Det tredje skälet är vädrets spontanitet.Det är nästan omöjligt att ta hänsyn till alla nyanser. Ju längre prognosen är, desto fler fel innehåller den. Därför rekommenderas människor att övervaka väderförändringar dagligen. Till exempel kommer en prognos för klockan 12 att vara korrekt med en sannolikhet på 95 %. Samtidigt kommer långtidsprognoser som skapats flera dagar i förväg att visa sig vara korrekta med en sannolikhet på 65%.
Немного о метеомаркетинге, или при чем здесь бургеры?!
Погода задает настроение. Согласно исследованию платформы Joys.Loyalty, около 84% людей совершают импульсивные покупки. Маркетологи стараются выявить закономерность с помощью инструментов Big Data, ищущих корреляцию между выручкой и метеоусловиями.
Например, крупнейшая торговая сеть Walmart определила, что ветер влияет на продажу ягод. Компания запустила рекламную кампанию в регионах с подобным климатом — так, бренд увеличил продажи в три раза. Кроме того, маркетологи заметили, что мясной фарш отлично продается в теплую солнечную погоду, когда на улице есть слабый ветер. Это исследование помогло увеличить продажи бургеров на 18%.
Hur vädret påverkar försäljningen
Американский телеканал The Weather Channel отслеживает влияние погоды на эмоциональный фон телезрителей. Его сотрудничество с брендом Pantene помогло увеличить продажи продукции за два месяца на 10%. Совместно с аптечной сетью Walgreens компания решила рекламировать средство для вьющихся волос в период высокой влажности воздуха. Это повлияло на весь рынок товаров для ухода за волосами — совокупные продажи в сегменте увеличились на 4%.
Сопоставляя метеоданные и расписание авиарейсов, гостиничная сеть Red Roof таргетировала маркетинговую кампанию на те регионы, где полеты часто отменяют или переносят из-за погодных условий. Предлагая пассажирам размещение в отелях вблизи аэропортов, компания увеличила прибыль на 10%.
Сегодня технологии способны на многое, в том числе подстраиваться под погодные условия в конкретном регионе. Например, сервис Spotify выпустил песню группы White Denim, которую пользователи могут прослушать только во время дождя.
Läs mer:
17-årig ingenjör kom med en magnetlös motor: den kan användas i elfordon
Två planeter har hittats inte långt från jorden. Kanske är de bebodda
En unik meteor skrev om solsystemets historia: var kom den ifrån