Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:22 • sest 21:31 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 23:11 • Sest 05:11 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 06:38 • Síðdegis: 18:56 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 00:39 • Síðdegis: 12:46 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Veðurfræði

Hvernig geta veðurfræðingar fundið út hvernig veðrið verður daginn eftir?

Halldór Björnsson og Magnús Jónsson

Veðurfræðin er sú vísindagrein sem fjallar um ástand og eðli lofthjúpsins. Þessi grein rekur uppruna sinn til loka 19. aldar, þegar varmafræði og straumfræði voru orðnar nægilega þroskuð fræði til að menn teldu sig geta beitt þeim á lofthjúpinn. Lengi vel voru bættar veðurspár þungamiðja þróunar á þessu vísindasviði.

Í grunnatriðum þarf tvennt til þess að hægt sé að spá veðri:
  1. Í fyrra lagi þarf nákvæman skilning á þeim náttúrulögmálum sem ráða þróun lofthjúpsins. Þessi lögmál eru sértilvik af grundvallarlögmálum í aflfræði, varmafræði og geislunarfræði.
  2. Einnig þarf ástand lofthjúpsins á gefnum tíma að vera þekkt. Þetta er venjulega kallað andrúmsloftsgreining, eða bara greining.
Náttúrulögmálin eru sett fram sem ákveðnar jöfnur, svonefndar grunnjöfnur, sem lýsa því hvernig veðrið þróast frá gefnum upphafsgildum, svo að í stuttu máli sagt þarf einungis að gera tvennt þegar spáð er fyrir um veðrið:

Í fyrra lagi að afla sér staðgóðrar greiningar sem má nota sem upphafsgildi fyrir grunnjöfnurnar, og í seinna lagi að leysa þessar jöfnur til að sjá hvernig veðrið verður í framtíðinni.

Þetta er þó hægara sagt en gert. Grunnjöfnurnar eru gífurlega flóknar og oftast er notast við einfaldanir, í formi ákveðinna verklagsreglna við að beita þeim. Báðir þættirnir hér að ofan geta valdið óvissu í spánni. Upphafsgildin geta gefið ónákvæma mynd af raunverulegu ástandi andrúmsloftsins, og eins geta þær einfaldanir sem beitt er við gerð spárinnar leitt til villandi niðurstöðu. Fyrir vikið eru því takmörk sett hversu langt fram í tímann veðurspáin er marktæk.

Á síðustu áratugum hafa verið þróuð sérstök tölvuforrit sem leysa grunnjöfnurnar með tölulegum aðferðum. Þessi forrit eru kölluð veðurspálíkön, og þróun þeirra hefur haldist í hendur við tölvubyltinguna og í sumum tilvikum verkað sem drifkraftur á framfarir í þróun ofurtölva (en það eru afkastamiklar tölvur sem ráða við að leysa grunnjöfnurnar það hratt að veðurspáin verði með nægilegum löngum fyrirvara til að hún komi að gagni).

Ef veðurspá sem unnin er á Veðurstofu Íslands og miðlað á rás 1 í Ríkisútvarpinu er lögð til grundvallar má segja að atburðarásin við gerð hennar og miðlun sé í grófum dráttum þessi:

I Veðurathugunum og mælingum á ástandi andrúmsloftsins er safnað saman frá öllum heimshornum, bæði á landi, sjó og í lofti. Um er að ræða athuganir á mönnuðum stöðum á landi og á skipum, sjálfvirkar veðurmælingar á landi, háloftastöðvar á landi og á skipum, sjálfvirkar athuganir úr flugvélum, veðurratsjám og veðurduflum á sjó, ýmsar beinar mælingar, myndataka og ratsjármælingar úr gervitunglum og fleira. Þessar upplýsingar fara svo um alþjóðlegt fjarskiptanet til allra ríkisveðurstofa á jörðinni og þannig eru gagnkvæm skipti á upplýsingum hornsteinn að allri veðurspástarfsemi.

II Þrátt fyrir að þessar upplýsingar berist á misjöfnum tíma er með tölvutækninni hægt að „reikna" þær til sameiginlegs upphafstíma og þannig er ástand andrúmsloftsins kortlagt eins nákvæmlega og kostur er. Þetta er gert einu sinni til tvisvar á sólarhring fyrir alla jörðina en tvisar til fjórum sinnum á afmarkaðri svæðum heimsins. Til spágerðar fyrir einstök lönd eða landshluta er gögnum safnað saman á 1-3 klukkustunda fresti eða jafnvel oftar. Í lok þessa skrefs má segja að greiningin sé tilbúin.

III Enn eru veðurspálíkön ekki „keyrð" reglulega á Veðurstofunni og því notast stofnunin við niðurstöður úr svæðalíkönum (e. limited area model) bæði frá bresku veðurstofunni en einnig útreikninga sem gerðir eru á dönsku veðurstofunni úr veðurspálíkani (HIRLAM) sem Veðurstofan er eigandi að ásamt átta öðrum veðurstofum í Vestur-Evrópu. Þessir útreikningar eru notaðir til að vinna veðurspána fyrir fyrstu 36 klukkustundirnar.

IV Þessar tölvuspár, ásamt greindum veðurkortum þar sem veðurfræðingur á vakt teiknar inn á skil, þrýstilínur, úrkomusvæði og fleira, eru síðan grundvöllur þeirra spáa sem miðlað er frá Veðurstofu Íslands hvort sem þær eru á textaformi eða settar fram myndrænt. Veðurfræðingur skrifar texta spárinnar og stýrir hinni myndrænu framsetningu. Líklegt er að á næstu árum verði allar veðurspár að mestu leyti unnar með sjálfvirkum hætti undir umsjón og eftirliti veðurfræðings. Nú eru spárnar samdar eða endurskoðaðar á þriggja stunda fresti allan sólarhringinn og vaktaðar þess á milli. Þannig er hægt að senda út sérstakar viðvaranir ef nýjar upplýsingar berast á milli reglulegra spátíma sem gefa til kynna að veður muni víkja verulaga frá gildandi spá. Slíkar upplýsingar berast fyrst og fremst frá skipum og eru afar mikilvægar fyrir alla veðurþjónustuna.

V Þegar spáin hefur verið gerð, er hún lesin af aðstoðarmönnum veðurfræðinga (eftirlitsmönnum) í Ríkisútvarpinu, rás 1. Einnig er hún lesin inn á símsvara og send á strandastöðvar til lestrar þar, auk þess sem hún fer sjálfvirkt inn á vefsíðu Veðurstofunnar og textavarp Sjónvarpsins. Þegar um sjóveðurspá er að ræða er hún þýdd á ensku og send út á NAVTEX fjórum sinnum á sólarhring.

Höfundar

Halldór Björnsson

Halldór Björnsson

veðurfræðingur

Magnús Jónsson

Útgáfudagur

6.9.2001

Spyrjandi

Védís Kjartansdóttir

Efnisorð

Tilvísun

Halldór Björnsson og Magnús Jónsson. „Hvernig geta veðurfræðingar fundið út hvernig veðrið verður daginn eftir?“ Vísindavefurinn, 6. september 2001. Sótt 24. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=1863.

Halldór Björnsson og Magnús Jónsson. (2001, 6. september). Hvernig geta veðurfræðingar fundið út hvernig veðrið verður daginn eftir? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=1863

Halldór Björnsson og Magnús Jónsson. „Hvernig geta veðurfræðingar fundið út hvernig veðrið verður daginn eftir?“ Vísindavefurinn. 6. sep. 2001. Vefsíða. 24. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=1863>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvernig geta veðurfræðingar fundið út hvernig veðrið verður daginn eftir?
Veðurfræðin er sú vísindagrein sem fjallar um ástand og eðli lofthjúpsins. Þessi grein rekur uppruna sinn til loka 19. aldar, þegar varmafræði og straumfræði voru orðnar nægilega þroskuð fræði til að menn teldu sig geta beitt þeim á lofthjúpinn. Lengi vel voru bættar veðurspár þungamiðja þróunar á þessu vísindasviði.

Í grunnatriðum þarf tvennt til þess að hægt sé að spá veðri:
  1. Í fyrra lagi þarf nákvæman skilning á þeim náttúrulögmálum sem ráða þróun lofthjúpsins. Þessi lögmál eru sértilvik af grundvallarlögmálum í aflfræði, varmafræði og geislunarfræði.
  2. Einnig þarf ástand lofthjúpsins á gefnum tíma að vera þekkt. Þetta er venjulega kallað andrúmsloftsgreining, eða bara greining.
Náttúrulögmálin eru sett fram sem ákveðnar jöfnur, svonefndar grunnjöfnur, sem lýsa því hvernig veðrið þróast frá gefnum upphafsgildum, svo að í stuttu máli sagt þarf einungis að gera tvennt þegar spáð er fyrir um veðrið:

Í fyrra lagi að afla sér staðgóðrar greiningar sem má nota sem upphafsgildi fyrir grunnjöfnurnar, og í seinna lagi að leysa þessar jöfnur til að sjá hvernig veðrið verður í framtíðinni.

Þetta er þó hægara sagt en gert. Grunnjöfnurnar eru gífurlega flóknar og oftast er notast við einfaldanir, í formi ákveðinna verklagsreglna við að beita þeim. Báðir þættirnir hér að ofan geta valdið óvissu í spánni. Upphafsgildin geta gefið ónákvæma mynd af raunverulegu ástandi andrúmsloftsins, og eins geta þær einfaldanir sem beitt er við gerð spárinnar leitt til villandi niðurstöðu. Fyrir vikið eru því takmörk sett hversu langt fram í tímann veðurspáin er marktæk.

Á síðustu áratugum hafa verið þróuð sérstök tölvuforrit sem leysa grunnjöfnurnar með tölulegum aðferðum. Þessi forrit eru kölluð veðurspálíkön, og þróun þeirra hefur haldist í hendur við tölvubyltinguna og í sumum tilvikum verkað sem drifkraftur á framfarir í þróun ofurtölva (en það eru afkastamiklar tölvur sem ráða við að leysa grunnjöfnurnar það hratt að veðurspáin verði með nægilegum löngum fyrirvara til að hún komi að gagni).

Ef veðurspá sem unnin er á Veðurstofu Íslands og miðlað á rás 1 í Ríkisútvarpinu er lögð til grundvallar má segja að atburðarásin við gerð hennar og miðlun sé í grófum dráttum þessi:

I Veðurathugunum og mælingum á ástandi andrúmsloftsins er safnað saman frá öllum heimshornum, bæði á landi, sjó og í lofti. Um er að ræða athuganir á mönnuðum stöðum á landi og á skipum, sjálfvirkar veðurmælingar á landi, háloftastöðvar á landi og á skipum, sjálfvirkar athuganir úr flugvélum, veðurratsjám og veðurduflum á sjó, ýmsar beinar mælingar, myndataka og ratsjármælingar úr gervitunglum og fleira. Þessar upplýsingar fara svo um alþjóðlegt fjarskiptanet til allra ríkisveðurstofa á jörðinni og þannig eru gagnkvæm skipti á upplýsingum hornsteinn að allri veðurspástarfsemi.

II Þrátt fyrir að þessar upplýsingar berist á misjöfnum tíma er með tölvutækninni hægt að „reikna" þær til sameiginlegs upphafstíma og þannig er ástand andrúmsloftsins kortlagt eins nákvæmlega og kostur er. Þetta er gert einu sinni til tvisvar á sólarhring fyrir alla jörðina en tvisar til fjórum sinnum á afmarkaðri svæðum heimsins. Til spágerðar fyrir einstök lönd eða landshluta er gögnum safnað saman á 1-3 klukkustunda fresti eða jafnvel oftar. Í lok þessa skrefs má segja að greiningin sé tilbúin.

III Enn eru veðurspálíkön ekki „keyrð" reglulega á Veðurstofunni og því notast stofnunin við niðurstöður úr svæðalíkönum (e. limited area model) bæði frá bresku veðurstofunni en einnig útreikninga sem gerðir eru á dönsku veðurstofunni úr veðurspálíkani (HIRLAM) sem Veðurstofan er eigandi að ásamt átta öðrum veðurstofum í Vestur-Evrópu. Þessir útreikningar eru notaðir til að vinna veðurspána fyrir fyrstu 36 klukkustundirnar.

IV Þessar tölvuspár, ásamt greindum veðurkortum þar sem veðurfræðingur á vakt teiknar inn á skil, þrýstilínur, úrkomusvæði og fleira, eru síðan grundvöllur þeirra spáa sem miðlað er frá Veðurstofu Íslands hvort sem þær eru á textaformi eða settar fram myndrænt. Veðurfræðingur skrifar texta spárinnar og stýrir hinni myndrænu framsetningu. Líklegt er að á næstu árum verði allar veðurspár að mestu leyti unnar með sjálfvirkum hætti undir umsjón og eftirliti veðurfræðings. Nú eru spárnar samdar eða endurskoðaðar á þriggja stunda fresti allan sólarhringinn og vaktaðar þess á milli. Þannig er hægt að senda út sérstakar viðvaranir ef nýjar upplýsingar berast á milli reglulegra spátíma sem gefa til kynna að veður muni víkja verulaga frá gildandi spá. Slíkar upplýsingar berast fyrst og fremst frá skipum og eru afar mikilvægar fyrir alla veðurþjónustuna.

V Þegar spáin hefur verið gerð, er hún lesin af aðstoðarmönnum veðurfræðinga (eftirlitsmönnum) í Ríkisútvarpinu, rás 1. Einnig er hún lesin inn á símsvara og send á strandastöðvar til lestrar þar, auk þess sem hún fer sjálfvirkt inn á vefsíðu Veðurstofunnar og textavarp Sjónvarpsins. Þegar um sjóveðurspá er að ræða er hún þýdd á ensku og send út á NAVTEX fjórum sinnum á sólarhring.

...