О прогнозе погоды на сайте POGODA.BY

Что такое численная модель прогноза погоды?

Численная модель прогнозирования погоды — это компьютерная программа, построенная на основе физической системы уравнений и составляющая на основе текущих данных метеорологический прогноз. Уравнения являются нелинейными и не имеют точного решения, поэтому для их решения используются численные методы. Эта модель может быть глобальной, покрывающей всю Землю, или локальной, покрывающей отдельный участок планеты.

Прогноз погоды для территории Беларуси
Чтобы получить прогноз погоды нужно обработать метеопараметры из узлов регулярной сетки (на карте — точками).

Основных метеопараметров 11: температура воздуха, атмосферное давление, влажность, ветер (направление и скорость, а также порывы), количество осадков и 4 вида облаков.

Чтобы спрогнозировать грозу, понадобятся еще 2 дополнительных параметра на 4 уровнях: температура воздуха и температура точки росы на высотах 1.5, 3, 5 и 7.5 км.

Для расчета фазового состояния осадков (дождь или снег) нужно еще 2 параметра: температура воздуха и точка росы на высоте 700 м.

Таким образом, чтобы получить качественный прогноз погоды для любого населенного пункта на территории Беларуси, необходимо запастись данными с 250 узлов сетки. Нужно вычислить 11 метеопараметров у земли и еще по 2 параметра на каждом из 5 уровней атмосферы.

В основе моделей лежат математические уравнения, описывающие термодинамические процессы в атмосфере и связывающие такие параметры как плотность, скорость, давление и температуру.

Исходные данные для расчета прогноза собираются к 00 и 12 часов по Всемирному координированному времени (UTC). Расчет прогноза делается для всего полушария на суперкомпьютерах Met Office в Великобритании (компьютерная модель UKMET) и продолжается несколько часов. Результаты расчетов упаковываются в двоичные GRIB-файлы. GRIB (GRIdded Binary) — математический формат сжатых данных, используемый в метеорологии для хранения исторических и прогнозируемых данных.

GRIB-файл — это массив значений метеопараметров в узлах регулярной сетки, т.е. в определённых точках пространства. В UKMET используется широтно-долготная сетка с шагом 0.56° по широте и 0.83° по долготе.
Модель UKMET позволяет получать прогноз погоды с заблаговременностью 144 часа и временным шагом 6 часов («утро», «день», «вечер» и «ночь»).

Как формируется прогноз погоды на POGODA.BY?

В Республиканский центр по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды данные расчетов за 00 UTC начинают поступать в 6 утра. В 08.30 запускается специальное программное обеспечение, которое декодирует GRIB-файлы и производит интерполяцию прогностических данных из регулярной сетки на точку с заданными географическими координатами.

Билинейная интерполяция
Билинейная интерполяция рассматривает квадрат 2×2 точки, окружающие неизвестную точку.
В качестве интерполированного значения используется взвешенное усреднение этих четырёх точек.
Билинейная интерполяция в Википедии.

Результаты интерполяции записываются в базу данных. В течение 5-10 минут прогнозная информация в базе будет обновлена, т.е. произойдёт апдейт базы данных. В 09.30 специальное программное обеспечение запускается вновь. Это делается для того, чтобы «подобрать» во время не поступившие GRIB-файлы.

Аналогично, в 20.30 и 21.30, обрабатываются данные расчетов за 12 часов UTC.

Если GRIB-файлов из Met Office недостаточно для формирования прогноза погоды, тогда программное обеспечение сайта загрузит прогноз, рассчитанный на основе данных, поступающих из NCEP, США (компьютерная модель GFS).
Модель GFS имеет пространственное разрешение 0.25° по широте и 0.25° по долготе, заблаговременность 144 часов, временной шаг 3 или 6 часов. Пересчет прогноза происходит 4 раза в сутки: в 00, 06, 12 и 18 ч по UTC.

Каждый раз, при обращении пользователя к страницам сайта, запускается программный модуль, в котором происходит преобразование прогностических полей, хранящихся в базе данных в понятные пользователю температуру воздуха, ветер, облака, осадки и явления погоды.

Сравнить прогнозы, поступающих гидрометеоцентр из различных источников можно здесь: GFS, UKMET и данные компьютерной модели NAVGEM — прогноз погоды для ВМФ США.

Со второй половины 2012 года в гидрометеоцентр поступают данные глобальной компьютерной модели GEM — прогноз CMC, Канада. Модель GEM имеет пространственное разрешение 0.24° по широте и 0.24° по долготе, заблаговременность 144 часа, временной шаг 3 часа.

Для построения карт, графиков и информеров запускается программное обеспечение, работающее на специализированном сервере («карт-сервер»), которое визуализирует метеорологические поля из GRIB-файлов. По мере готовности графическая продукция выкладывается здесь: http://meteoinfo.by/maps/ и http://pogoda.by/mg/.

С 2013 года в Республиканском центре по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды 3 раза в сутки производится расчет прогноза погоды по численной модели WRF. Прогноз имеет пространственное разрешение 15 км, заблаговременность 48 часов, временной шаг 1 час.

С 2014 года 3 раза в сутки производится расчет прогноза погоды по численной модели WRF. Прогноз имеет пространственное разрешение 3 км, заблаговременность 48 часов, временной шаг 1 час.

Результаты расчетов публикуются на сайте MeteoInfo.by в разделе «Карты» и на сервере wrf.pogoda.by. Данные в виде GRIB-файлов публикуются на FTP-сервере и доступны для скачивания.