Vädermodeller

Vädermodeller är matematiska representationer av jordens atmosfär och relaterade processer som används för att förutsäga väder. De löser fysikens och dynamikens grundlagar, oftast i tre dimensioner, genom numerisk väderprognos (NWP). Prognoserna baseras på observationsbaserade initialtillstånd och jordytans egenskaper, som sedan uppdateras med dataassimilation innan modellen används för att prognostisera utvecklingen över tid.

Modelleringens kärna är en uppsättning partiella differentialekvationer som beskriver atmosfärens mass-, energi- och fuktnivåer samt interaktioner med land, hav och strålning. Dessa ekvationer löses numeriskt på ett rutnät eller genom ett geometriskt upplägg (till exempel globala eller begränsade områdesmodeller). Fysikaliska parametriseringar används för processer som konvektion, nederbörd, avdunstning, moln- och strålningseffekter samt planetär yttre krafter. Graden av detaljrikedom (horizontal och vertikal upplösning) avgör modellens förmåga att fånga småskaliga fenomen som stormar eller lågtryckets struktur.

Modelltyperna inkluderar globala modeller som täcker hela planeten och regionala/begränsade områdesmodeller som körs med högre upplösning i en specifik region. Enheter används: olika initialiseringar och fysikpaket, samt olika gridsystem (till exempel latitud-/longitudsbaserade eller alternativa geometrier). För att bedöma osäkerhet används ensemblesystem där flera körningar med små variationer i initialtillstånd eller fysik producerar en uppsättning prognoser som kan omvandlas till sannolikheter.

Dataassimilation blandar observationer från satelliter, ballonger, markstationer och radar med modellen för att producera ett realistiskt startläge. Tillsammans med nuvarande jorddata och havsmodellering kan vädermodellerna drivas i timmar eller dagar framåt. Resultaten används av meteorologiska tjänster, flyg-, sjöfarts-, jordbruk- och energisektorer samt allmänheten. Skillnaden i kvalitet beror på observationstäckning, modellens fysik och upplösning, och den fortsätter att förbättras genom forskning och underhåll av system som ECMWF, GFS och regionala modeller.