Bedre nucasting kan afsløre, hvilket vejr der er ved at ramme inden for 500 meter

Luftmobilitetskommandoen

Vejrudsigten er imponerende nøjagtig i betragtning af, hvor foranderligt og kaotisk Jordens klima kan være. Det er ikke usædvanligt at få 10-dages prognoser med en rimelig grad af nøjagtighed.

Men der er stadig meget at gøre. En udfordring for meteorologer er at forbedre deres nucasting, evnen til at forudsige vejret i de næste seks timer eller deromkring ved en rumlig opløsning på en kvadratkilometer eller mindre.

I områder, hvor vejret kan skifte hurtigt, er det svært. Og der er meget på spil. Landbrugsaktivitet er i stigende grad afhængig af nowcasting, og sikkerheden ved mange sportsbegivenheder afhænger også af det. Så er der risikoen for, at pludselig nedbør kan føre til oversvømmelser, et voksende problem i mange områder på grund af klimaændringer og urbanisering. Det har konsekvenser for infrastrukturen, såsom spildevandshåndtering, og for sikkerheden, da denne form for oversvømmelser kan dræbe.

Så meteorologer ville elske at have en bedre måde at lave deres nowcasts på.

Indtast Blandine Bianchi fra EPFL i Lausanne, Schweiz, og et par kolleger, som har udviklet en metode til at kombinere meteorologiske data fra flere kilder for at producere nowcasts med forbedret nøjagtighed. Deres arbejde har potentialet til at ændre nytten af ​​denne form for prognoser for alle fra landmænd og gartnere til nødtjenester og kloakingeniører.

Nuværende prognoser er begrænset af dataene og den skala, hvorpå de indsamles og behandles. For eksempel har satellitdata en rumlig opløsning på 50 til 100 km og tillader sporing og prognose af store skyceller over en tidsskala på seks til ni timer. Derimod opdateres radardata hvert femte minut med en rumlig opløsning på omkring en kilometer og fører til forudsigelser på tidsskalaen fra en til tre timer. En anden datakilde er mikrobølgeforbindelserne, der bruges af teleselskaber, og som forringes af nedbør.

Det er klart, at radar har et stort potentiale til nucasting, og faktisk har meteorologer brugt betydelige ressourcer på at studere det. Den enkleste tilgang er at tage et øjebliksbillede af det aktuelle nedbørsmønster med dets hastighed og retning og derefter oversætte dette mønster i rummet.

Dette fungerer over korte tidsskalaer og en opløsning på omkring 4 km. Men efter 40 minutter eller deromkring er enhver forudsigelsesevne tabt, siger Bianchi og co. Og med en større opløsning på omkring 1 km falder forudsigelsesevnen til mindre end 15 minutter.

En måde at forbedre disse prognoser på er at korrelere radarbillederne med nedbørsmålinger på jorden. Dette giver en ekstra måde at begrænse vejrmodellen på og dermed forbedre den. Dette er i bund og grund den teknik, som Bianchi og co har udviklet.

Disse folk har kombineret dataene indsamlet i 2009 fra 14 regnmålere, 14 mikrobølgeforbindelser og radarregnmålingerne fra MeteoSwiss i 20x20 km-området omkring Zürich i Schweiz. Holdet bruger derefter disse data fra en bestemt tidsperiode til at forudsige nedbør over tidsskalaer på op til 30 minutter.

Da dataene er historiske, kan de sammenligne prognosen med den faktiske nedbør for at bestemme dens nøjagtighed.

Resultaterne er lovende. En vigtig antagelse, som vejrudsigterne gør, er, at atmosfæren vil fortsætte med at ændre sig på samme måde, som den gør nu. Dette kaldes Lagrangian persistens, og det er ofte spot on.

Når denne antagelse er korrekt, siger Bianchi og co, producerer deres nowcasts nøjagtige prognoser mere end 20 minutter ud i fremtiden på en skala på så lidt som 500 meter. Det er imponerende. Det ville have betydelige konsekvenser for realtidsstyringen af ​​vandafstrømning i byernes spildevandssystemer og i landbrugsaktiviteter.

Men antagelsen om Lagrangian persistens er ikke altid sand. Nogle gange undergår atmosfæren uventede ændringer - pludselige opvarmningshændelser, der for eksempel forårsager konvektionsceller. Og når dette sker, falder nøjagtigheden af ​​prognoserne dramatisk. I tilfælde af konvektive hændelser falder ydeevnen af ​​den nukastede algoritme hurtigt efter 15 minutter på grund af hurtig udvikling og bevægelse af regnceller, siger Bianchi og co.

Så det sætter nogle vigtige grænser for, hvad denne form for nowcasting kan gøre. Ikke desto mindre er selv evnen til at karakterisere usikkerheden ved en nowcast en vigtig udvikling, siger Bianchi og co.

Der er klart mere arbejde at gøre. Men i nogle områder er nøjagtige nu-casts på hundredvis af meters skala et mål, som meteorologer tydeligvis har i kikkerten.

Ref: arxiv.org/abs/1810.11811 : Nuudkastning af nedbør ved at kombinere radarer, mikrobølgeforbindelser og regnmålere

skjule