สภาพอากาศทำให้ผู้คนกังวลทุกวัน: มันทำหน้าที่เป็นความเจ็บปวดทุกวันเมื่อไม่มีอะไรจะสวมใส่ไปทำงาน
ทริปสั้น ๆ สู่ประวัติศาสตร์
ขั้นตอนแรกในการพยากรณ์อากาศเกิดขึ้นในบาบิโลนโบราณประมาณ 650 ปีก่อนคริสตกาล จ. คนในพื้นที่คาดการณ์การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศโดยอาศัยการสังเกตดาวเคราะห์ เมฆ และภาพลวงตา เฉพาะในศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสต์ศักราช จ. อริสโตเติลเปลี่ยนสิ่งเหล่านี้ให้เป็นทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ภายใต้กรอบของบทความ "อุตุนิยมวิทยา" ซึ่งเขาพูดถึงปรากฏการณ์สภาพอากาศ ความแห้งแล้ง แผ่นดินไหว และการเชื่อมโยงระหว่างการตกตะกอนและความหนาวเย็น จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็เข้าใจผิดว่าดวงอาทิตย์ ดวงดาว ดาวหาง ฝนเป็นปรากฏการณ์ที่มีลักษณะเดียวกัน และโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล
เมื่อก่อนผู้คนอาศัยการพยากรณ์อากาศสัญญาณ ตัวอย่างเช่น เชื่อกันว่าเสียงนกร้องในยามเช้าและท้องฟ้าสีแดงบ่งบอกถึงการที่ฝนกำลังจะมา อย่างไรก็ตามจากการศึกษาของ Yandex Weather มีเพียง 20% ของลางบอกเหตุเท่านั้นที่เป็นจริง คำทำนายพื้นบ้านเพียง 75 จาก 188 คำทำนายที่เชื่อถือได้ในกรณีมากกว่า 50% ในทางกลับกัน สัญญาณส่วนใหญ่มักจะสะท้อนภาพที่ตรงกันข้าม
สัญญาณเทียบกับ ข้อมูล
มีการพยากรณ์อากาศอย่างเป็นทางการครั้งแรกนายทหารเรือ Robert FitzRoy และตีพิมพ์ในหนังสือพิมพ์ Times ในปี พ.ศ. 2403 จากนั้น กรมอุตุนิยมวิทยาเริ่มทำงานในอังกฤษ ซึ่งการคาดการณ์อยู่บนพื้นฐานของแนวคิดที่เป็นนวัตกรรมใหม่ โดยรวบรวมข้อมูลโดยใช้สตอร์มกลาส ตรวจสอบค่าอุณหภูมิ ความแรงและทิศทางของลม รวมถึงการอ่านค่าบารอมิเตอร์ ในศตวรรษที่ 19 นักอุตุนิยมวิทยาชาวอเมริกัน แอบบี คลีฟแลนด์ ได้พัฒนาแนวทางทางคณิตศาสตร์ในการพยากรณ์อากาศที่เรียกว่า "พื้นฐานทางกายภาพของการพยากรณ์อากาศระยะไกล" งานวิจัยของเขาได้รับการปรับปรุงในเวลาต่อมาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวนอร์เวย์ Vilhelm Bjerknes ผู้สร้างระบบที่ยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน เขาเป็นผู้รับผิดชอบในการค้นพบแนวชั้นบรรยากาศซึ่งในอนาคตทำให้สามารถสร้างทฤษฎีการเกิดขึ้นและการเปลี่ยนแปลงของพายุไซโคลนได้ตลอดจนแผนที่สรุป
รัสเซียได้เริ่มรวบรวมข้อมูลสภาพอากาศอย่างเป็นระบบแม้แต่ภายใต้ Peter I และในปี 1724 สถานีตรวจอากาศแห่งแรกก็เปิดขึ้น จากนั้น ที่ Academy of Sciences การสังเกตความแปรปรวนของสภาพอากาศได้ดำเนินการโดยใช้บารอมิเตอร์และเทอร์โมมิเตอร์ ต่อมาในปี พ.ศ. 2399 ได้มีการจัดระเบียบการรวบรวมข้อมูลทางโทรเลข แต่วันที่อย่างเป็นทางการในการเริ่มบริการพิเศษและการเผยแพร่กระดานข่าวพิเศษคือวันที่ 13 มกราคม พ.ศ. 2415 ภายในกลางศตวรรษที่ 19 มีสถานีอุตุนิยมวิทยา 50 แห่งในประเทศ และต้นศตวรรษที่ 20 ก็กลายเป็นเครือข่ายที่กว้างที่สุดในโลก
ผู้ช่วยรวบรวมข้อมูล
ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 พวกเขากลายเป็นที่ต้องการสถานีอุตุนิยมวิทยา ปัจจุบันผู้นำในจำนวนนี้คือจีน - มีสถานีประมาณ 15,000 แห่ง ในรัสเซียมีเพียง 4,500 แห่ง และส่วนใหญ่ไม่ได้ติดตั้งระบบตรวจสอบและควบคุมระยะไกล
วิธีการกำหนดสภาพอากาศ
สถานีตรวจอากาศมีสามประเภท:
— มืออาชีพอัตโนมัติ (ส่งข้อมูลไปยังศูนย์พยากรณ์อากาศโดยอัตโนมัติ)
— ทุ่นตรวจอากาศ (เก็บข้อมูลอุณหภูมิของน้ำและบรรยากาศบนพื้นผิว)
- มืออาชีพกึ่งอัตโนมัติ (หมายถึงมีนักอุตุนิยมวิทยาที่ควบคุมงานและแก้ไขปัญหาอุปกรณ์)
นอกจากนี้ทุกวันเวลา 12.00 น. และ 12.00 นUTC นักอุตุนิยมวิทยาปล่อยบอลลูนตรวจอากาศขึ้นสู่ท้องฟ้า - บอลลูนที่เต็มไปด้วยฮีเลียมหรือไฮโดรเจนที่สามารถลอยขึ้นไปได้สูงเหนือพื้นดิน 35 กม. (สูงสองเท่าของเครื่องบิน) เมื่อถึงจุดที่กำหนด เครื่องเรดิโอซอนเด้จะส่งข้อมูลอุณหภูมิวิกฤต ความดันบรรยากาศ ความชื้น และลมในชั้นบนของบรรยากาศ หากไม่มีสิ่งนี้ คุณจะไม่สามารถพยากรณ์ล่วงหน้าหลายชั่วโมงได้
เพื่อติดตามการก่อตัวของเมฆโซนการตกตะกอนที่รุนแรงและปรากฏการณ์ที่เป็นอันตราย (พายุฝนฟ้าคะนอง พายุเฮอริเคน ลูกเห็บ) มีการใช้เรดาร์ตรวจอากาศตามเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์ ความถี่ของสัญญาณที่สะท้อนจากวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่ ดังนั้น โดยการเปรียบเทียบแรงกระตุ้นที่ส่งและรับ คุณจะสามารถทราบได้ว่าฝนที่สะสมอยู่บริเวณใด
เรดาร์ตรวจอากาศมีหลายประเภท:
— เรดาร์สำหรับตรวจจับการตกตะกอนทำงานในย่านความถี่ S และ C หรือในย่านความถี่ X ในระยะทางสั้นๆ
— เรดาร์สำหรับตรวจจับเมฆ (K- หรือ W-band)
— MST ทำงานที่ความถี่ต่ำเพื่อวัดความสูงของขอบเขตของชั้นอากาศที่มีความหนาแน่นต่างกัน
- เรดาร์ตรวจอากาศการบินใช้ใน X-band เป็นตัวนำทางสำหรับการหลีกเลี่ยงการชน;
- เรดาร์ตรวจอากาศดอปเปลอร์ช่วยให้คุณสามารถส่งและรับคลื่นโพลาไรซ์แนวนอนและแนวตั้งได้พร้อมกันรวมถึงการสังเกตเป็นระยะ (จาก 3 ถึง 15 นาที) ภายในรัศมีการรับชม 250–300 กม. เราเห็นข้อมูลกราฟิกที่ได้รับจาก DMRL-S ในเว็บไซต์พยากรณ์อากาศหลายแห่ง
นอกจากนี้เพื่อติดตามและส่งข้อมูลเกี่ยวกับดาวเทียมอุตุนิยมวิทยาใช้ในการวัดอุณหภูมิของพื้นผิวโลกและเมฆ หิมะ และน้ำแข็งปกคลุม: ค้างฟ้าและขั้วโลก การเพิ่มขึ้นครั้งแรกสู่ความสูง 36,000 กม. เหนือระดับน้ำทะเลในทิศทางการหมุนของโลกและพัฒนาความเร็วเท่ากับความเร็วการหมุนของดาวเคราะห์ ครอบคลุม 42% ของซีกโลกและแสดงสถานการณ์ในภูมิภาคขนาดใหญ่อย่างต่อเนื่อง ดาวเทียมขั้วโลกเคลื่อนที่ในวงโคจรต่ำกว่า 850 ถึง 1,000 กม. และให้ทัศนียภาพของพื้นที่ในช่วงเวลาหกชั่วโมง
ดาวเทียมตรวจอากาศแต่ละดวงมีเครื่องมือสองประเภทการสำรวจนำเสนอภาพถ่ายทางโทรทัศน์และภาพถ่ายของพื้นผิวพื้นดินและมหาสมุทร ตลอดจนเมฆ หิมะ และน้ำแข็งที่ปกคลุม เครื่องมือวัดจะรวบรวมคุณลักษณะเชิงปริมาณเกี่ยวกับสถานะของบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ และแมกนีโตสเฟียร์
วิธีการพยากรณ์สมัยใหม่
นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Lewis Richardson ในปี 1910เสนอวิธีการแก้สมการเชิงอนุพันธ์บีเจิร์กเนสโดยใช้วิธีเชิงตัวเลข เนื่องจากการคำนวณมีความซับซ้อนสูงและขาดกำลังของเครื่องจักร ความคิดของเขาจึงได้รับการยอมรับหลังจากผ่านไปหลายปีเท่านั้น
นักคณิตศาสตร์ จอห์น ฟอน นอยมันน์ เป็นผู้ริเริ่มโครงการนี้โครงการคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อการพัฒนาและการผลิตอุปกรณ์ที่สามารถแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนได้ เครื่อง ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Compute) เครื่องแรกเปิดตัวในปี พ.ศ. 2489 ตามมาตรฐานสมัยใหม่ พลังการประมวลผลมีน้อยมาก (การดำเนินการคูณ 357 ครั้งหรือการดำเนินการบวก 5,000 ครั้งต่อวินาที) ซึ่งแตกต่างจากข้อมูลภายนอกอย่างมาก เครื่องจักรนี้ประกอบด้วยหลอดสุญญากาศหลายพันหลอด ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และตัวเหนี่ยวนำหลายแสนตัว และมีน้ำหนักมากกว่า 30 ตัน ในปี 1950 ด้วยความช่วยเหลือของ ENIAC การพยากรณ์อากาศทางคณิตศาสตร์ครั้งแรกถูกสร้างขึ้นโดยใช้สูตรของ Lewis Richardson แต่ปัญหาคือรถไม่สามารถตามสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงได้ กว่าจะได้พยากรณ์อากาศ 24 ชั่วโมงข้างหน้าก็ใช้ปริมาณเท่ากันทุกประการ
เกือบ 30 ปีหลังจากการผลิตครั้งแรกSeymour Cray ผู้ก่อตั้ง Cray Research ได้สร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์เครื่องแรก - Cray-1 Cray-1 ต่างจาก ENIAC ตรงที่สามารถดำเนินการได้ถึง 180 ล้านการดำเนินการต่อวินาที ซึ่งลดเวลาแฝงลงอย่างมาก และวันนี้ Cray Inc. ยังคงเป็นหนึ่งในผู้ผลิตซูเปอร์คอมพิวเตอร์รายใหญ่ของโลก
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์หลักของรัสเซียซึ่งจำลองสภาพอากาศ ตั้งอยู่ที่ศูนย์อุตุนิยมวิทยา ประสิทธิภาพได้รับการจัดอันดับที่ 1.2 PFLOPS เครื่องมือนี้ประกอบด้วยโหนดประมวลผล 976 โหนด ซึ่งแต่ละโหนดมีโปรเซสเซอร์เซิร์ฟเวอร์ Intel Xeon E5-2697 เวอร์ชัน 4 สองตัว และ RAM ขนาด 128 GB
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์
บริการยอดนิยมรวบรวมข้อมูลอย่างไร
บริการยอดนิยมในรัสเซียคือ Yandex Weather และ Gismeteo
Gismeteo รวบรวมข้อมูลสภาพอากาศผ่านเวิลด์ไวด์เว็บองค์กรอุตุนิยมวิทยา เรดาร์ ดาวเทียม สถานีตรวจอากาศ หลังจากประมวลผลแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เสร็จแล้ว นักพยากรณ์จะปรับการพยากรณ์ที่เสร็จสิ้นแล้วและวางลงบนแผนที่ของผู้ใช้
ยานเดกซ์ใช้การพัฒนา "Meteum" ของตัวเองอิงตามการคาดการณ์จากต่างประเทศ 4 รายการและรายการหนึ่งของเราเอง ซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้แบบจำลอง WRF (การวิจัยและพยากรณ์อากาศ) ระบบนี้ออกแบบมาเพื่อการวิจัยบรรยากาศและการพยากรณ์การปฏิบัติงาน นอกจากนี้ บริการนี้ยังใช้เทคโนโลยี Nowcasting ซึ่งช่วยให้คุณสามารถพยากรณ์ระยะสั้นได้ (ตั้งแต่ 2 ถึง 6 ชั่วโมง) ด้วยเหตุนี้ การพยากรณ์อากาศโดยละเอียดจึงแสดงเป็นภาพกราฟิกบนแผนที่ปริมาณน้ำฝน
เหตุใดการคาดการณ์จึงผิด
สาเหตุแรกของการทำนายที่ไม่ถูกต้องคือข้อผิดพลาดข้อมูลสภาพอากาศ เมื่อซูเปอร์คอมพิวเตอร์เสร็จสิ้นการคำนวณแบบจำลอง จะทราบการพยากรณ์อากาศที่กำหนดในช่วงระยะเวลาหนึ่ง “เอฟเฟกต์ผีเสื้อ” สามารถทำงานได้ที่นี่: หากมีข้อผิดพลาดระดับจุลภาคในข้อมูลเริ่มต้น เมื่อเวลาผ่านไปสองสามวันจะกลายเป็นความคลาดเคลื่อนครั้งใหญ่ เพื่อต่อสู้กับปัญหานี้ คุณสามารถใช้การคาดการณ์ทั้งมวล นั่นคือ แทรกข้อผิดพลาดปลอมลงในโมเดลโดยใช้ตัวสร้างตัวเลข ตัวอย่างเช่น หากสถานีตรวจอากาศบันทึกอุณหภูมิ +10 องศา คุณสามารถโหลดค่าลงในแบบจำลองให้ต่ำลงเล็กน้อยได้ จากการคำนวณซ้ำ กราฟสภาพอากาศจึงถูกสร้างขึ้น: หากการคาดการณ์รายการหนึ่งระบุว่าร้อนขึ้น และรายการอื่นๆ ทั้งหมดระบุว่าเย็นลง ข้อมูลดังกล่าวจะผิดพลาด
นอกจากนี้ยังมีวิธีการหลายแบบจำลองที่ใช้ค่าเฉลี่ยของการคาดการณ์หลายแบบจำลองเพื่อกำหนดสภาพอากาศในอนาคต
ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือการขาดข้อมูลสภาพอากาศรัสเซียมีสถานีตรวจอากาศเพียง 4,500 แห่ง (น้อยกว่าที่แนะนำโดยองค์การอุตุนิยมวิทยาโลก 1.5 เท่า) ระยะห่างที่เหมาะสมที่สุดระหว่างจุดต่างๆ คือ 50 กม. ในพื้นที่ราบ และ 25 กม. บนภูเขา ภายใต้สถานการณ์ปกติ ควรติดตั้งสถานีตรวจอากาศอย่างน้อย 7,000 แห่งในรัสเซีย ปัญหานี้บรรเทาลงได้บ้างด้วยข้อมูลที่มาจากผู้ใช้ทั่วไปผ่านแบบสำรวจหรือสถานีตรวจอากาศที่บ้าน ตลอดจนข้อมูลที่เปิดจากศูนย์ตรวจอากาศอื่นๆ
เหตุผลที่สามคือความเป็นธรรมชาติของสภาพอากาศแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะคำนึงถึงความแตกต่างทั้งหมด ยิ่งการคาดการณ์นานเท่าไรก็ยิ่งมีข้อผิดพลาดมากขึ้นเท่านั้น จึงแนะนำให้ประชาชนติดตามการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศทุกวัน เช่น การพยากรณ์เวลา 12.00 น. จะถูกต้องโดยมีความน่าจะเป็น 95% ในเวลาเดียวกัน การคาดการณ์ระยะยาวที่เกิดขึ้นล่วงหน้าหลายวันจะออกมาถูกต้องโดยมีความน่าจะเป็น 65%
เกร็ดเล็กๆ น้อยๆ เกี่ยวกับการตลาดสภาพอากาศ หรือเบอร์เกอร์เกี่ยวอะไรด้วย!
สภาพอากาศเป็นตัวกำหนดอารมณ์จากการศึกษาของแพลตฟอร์ม Joys.Loyalty พบว่าผู้คนประมาณ 84% ซื้อสินค้าด้วยแรงกระตุ้น นักการตลาดพยายามระบุรูปแบบโดยใช้เครื่องมือข้อมูลขนาดใหญ่ที่มองหาความสัมพันธ์ระหว่างรายได้และสภาพอากาศ
ตัวอย่างเช่น เครือข่ายร้านค้าปลีกที่ใหญ่ที่สุดอย่าง Walmartระบุว่าลมส่งผลต่อการขายผลเบอร์รี่ บริษัทได้เปิดตัวแคมเปญโฆษณาในภูมิภาคที่มีสภาพอากาศใกล้เคียงกัน ทำให้แบรนด์มียอดขายเพิ่มขึ้นสามเท่า นอกจากนี้ นักการตลาดยังสังเกตเห็นว่าเนื้อสับขายดีในสภาพอากาศที่อบอุ่นและมีแดดจ้าเมื่อมีลมข้างนอกเพียงเล็กน้อย การวิจัยนี้ช่วยเพิ่มยอดขายเบอร์เกอร์ได้ 18%
สภาพอากาศส่งผลต่อการขายอย่างไร
ช่องทีวีอเมริกัน The Weather Channelติดตามอิทธิพลของสภาพอากาศที่มีต่อภูมิหลังทางอารมณ์ของผู้ดูโทรทัศน์ ความร่วมมือของเขากับแบรนด์ Pantene ช่วยเพิ่มยอดขายผลิตภัณฑ์ได้ 10% ภายในสองเดือน บริษัทร่วมกับเครือร้านขายยา Walgreens ตัดสินใจโฆษณาผลิตภัณฑ์สำหรับผมหยิกในช่วงที่มีความชื้นในอากาศสูง สิ่งนี้ส่งผลกระทบต่อตลาดผลิตภัณฑ์ดูแลเส้นผมทั้งหมด โดยมียอดขายรวมในกลุ่มนี้เพิ่มขึ้น 4%
โดยการเปรียบเทียบข้อมูลสภาพอากาศและตารางเที่ยวบินเครือโรงแรม Red Roof กำหนดเป้าหมายแคมเปญการตลาดไปยังภูมิภาคที่เที่ยวบินมักถูกยกเลิกหรือกำหนดเวลาใหม่เนื่องจากสภาพอากาศ ด้วยการเสนอที่พักผู้โดยสารในโรงแรมใกล้สนามบิน ทำให้บริษัทมีกำไรเพิ่มขึ้น 10%
ปัจจุบันเทคโนโลยีมีความสามารถหลายอย่างได้แก่รวมถึงการปรับตัวให้เข้ากับสภาพอากาศในภูมิภาคนั้นๆ ตัวอย่างเช่น Spotify ได้เปิดตัวเพลงของวง White Denim ซึ่งผู้ใช้สามารถฟังได้เฉพาะเวลาที่ฝนตกเท่านั้น
อ่านเพิ่มเติม:
วิศวกรอายุ 17 ปี คิดค้นมอเตอร์ไร้แม่เหล็ก: สามารถใช้กับยานพาหนะไฟฟ้าได้
พบดาวเคราะห์ 2 ดวงอยู่ไม่ไกลจากโลก บางทีพวกมันอาจอาศัยอยู่
อุกกาบาตที่ไม่เหมือนใครได้เขียนประวัติศาสตร์ของระบบสุริยะใหม่: มันมาจากไหน