211service.com
Bedre nåkasting kan avsløre hvilket vær som er i ferd med å treffe innen 500 meter
Luftmobilitetskommando
Værvarslingen er imponerende nøyaktig gitt hvor foranderlig og kaotisk klimaet på jorden kan være. Det er ikke uvanlig å få 10-dagers prognoser med et rimelig nivå av nøyaktighet.
Men det er fortsatt mye å gjøre. En utfordring for meteorologer er å forbedre nåkastingen deres, evnen til å varsle vær i løpet av de neste seks timene eller så med en romlig oppløsning på en kvadratkilometer eller mindre.
I områder der været kan endre seg raskt, er det vanskelig. Og det er mye som står på spill. Landbruksaktivitet er i økende grad avhengig av nåkasting, og sikkerheten til mange sportsbegivenheter avhenger også av det. Da er det risiko for at plutselig nedbør kan føre til oversvømmelser, et økende problem i mange områder på grunn av klimaendringer og urbanisering. Det har implikasjoner for infrastruktur, for eksempel kloakkhåndtering, og for sikkerhet, siden denne typen flom kan drepe.
Så meteorologer ville elsket å ha en bedre måte å lage sine nowcasts på.
Gå inn Blandine Bianchi fra EPFL i Lausanne, Sveits, og noen få kolleger, som har utviklet en metode for å kombinere meteorologiske data fra flere kilder for å produsere nowcast med forbedret nøyaktighet. Arbeidet deres har potensial til å endre nytten av denne typen prognoser for alle fra bønder og gartnere til nødetater og kloakkingeniører.
Gjeldende prognoser er begrenset av dataene og skalaen de samles inn og behandles på. For eksempel har satellittdata en romlig oppløsning på 50 til 100 km og tillater sporing og prognoser for store skyceller over en tidsskala på seks til ni timer. Derimot oppdateres radardata hvert femte minutt, med en romlig oppløsning på omtrent en kilometer, og fører til spådommer på en tidsskala fra én til tre timer. En annen datakilde er mikrobølgekoblingene som brukes av telekommunikasjonsselskaper, som forringes av nedbør.
Radar har tydeligvis et stort potensiale for nåkasting, og meteorologer har faktisk brukt betydelige ressurser på å studere den. Den enkleste tilnærmingen er å ta et øyeblikksbilde av det nåværende nedbørsmønsteret med hastighet og retning, og deretter oversette dette mønsteret i rommet.
Dette fungerer over korte tidsskalaer og en oppløsning på rundt 4 km. Men etter 40 minutter eller så er enhver prognoseevne tapt, sier Bianchi og co. Og med en større oppløsning på rundt 1 km, faller prognoseevnen til mindre enn 15 minutter.
En måte å forbedre disse prognosene på er å korrelere radarbildene med nedbørsmålinger på bakken. Dette gir en ekstra måte å begrense værmodellen og dermed forbedre den. Dette er i hovedsak teknikken som Bianchi og co har utviklet.
Disse menneskene har kombinert dataene samlet inn i 2009 fra 14 regnmålere, 14 mikrobølgekoblinger og radarregnmålingene fra MeteoSwiss i 20x20 km-området rundt Zürich i Sveits. Teamet bruker deretter disse dataene fra en bestemt tidsperiode for å varsle nedbør over tidsskalaer på opptil 30 minutter.
Siden dataene er historiske, kan de sammenligne prognosen med den faktiske nedbøren for å bestemme nøyaktigheten.
Resultatene er lovende. En viktig antagelse værvarslere gjør er at atmosfæren vil fortsette å endre seg på samme måte som den gjør nå. Dette kalles Lagrangian persistens, og det er ofte spot on.
Når denne antagelsen er riktig, sier Bianchi og co, produserer deres nowcast nøyaktige prognoser mer enn 20 minutter inn i fremtiden i en skala på så lite som 500 meter. Det er imponerende. Det vil ha betydelige implikasjoner for sanntidshåndtering av vannavrenning i urbane kloakksystemer og i landbruksaktiviteter.
Men antagelsen om lagrangisk utholdenhet er ikke alltid sann. Noen ganger gjennomgår atmosfæren uventede endringer - plutselige oppvarmingshendelser som forårsaker konveksjonsceller, for eksempel. Og når dette skjer, synker nøyaktigheten av prognosene dramatisk. Når det gjelder konvektive hendelser, reduseres ytelsen til den nåkastede algoritmen raskt etter 15 minutter, på grunn av rask utvikling og bevegelse av regnceller, sier Bianchi og co.
Så det setter noen viktige grenser for hva denne typen nowcasting kan gjøre. Likevel er selv evnen til å karakterisere usikkerheten til en nowcast en viktig utvikling, sier Bianchi og co.
Det er helt klart mer arbeid å gjøre. Men i noen områder er nøyaktige nåkastinger på hundrevis av meters skala et mål som meteorologene helt klart har i kikkerten.
Ref: arxiv.org/abs/1810.11811 : Nåkasting av nedbør ved å kombinere radarer, mikrobølgekoblinger og regnmålere