sääennustusmalleja

Sääennustusmallit ovat laskennallisia järjestelmiä, joiden avulla ennustetaan säätilaa käyttämällä havaintoja, ilmaston fysiikkaa ja tilastollisia menetelmiä. Niissä simuloidaan ilmakehän tilaa numeerisesti ja tulokset tarjotaan ennusteina eri aikaväleille sekä eri sään muutoksille.

Pääasialliset mallit ovat numeeriset sääennustusmallit (NWP). Ne ratkaisevat ilmakehän liikettä ja termodynamiikkaa koskevat yhtälöt digitaalisessa verkossa (globaali tai alueellinen mittakaava). Mallien syötön muodostavat havaintojen ja satelliitti- sekä radaritietojen yhdistelmät data- Emilietiedon avulla, prosessi nimeltään data assimilation. Ennusteet tuotetaan useilla aikaväleillä, usein useille päiville eteenpäin, ja niihin liittyy epävarmuutta.

Ennusteita voidaan tuottaa useamman kerran eri lähtötilanteista luodulla ensemble-ennusteella, jossa pienillä muutoksilla alkuarvoihin ja fyysisiin parametreihin tuotetaan suuri määrä simulaatioita. Tämä mahdollistaa todennäköisyyspohjaisen ja probabilistisen tuloksen sekä epävarmuuden arvioinnin. Lisäksi sääennustusmallit voivat sisältää tilastollisia tai koneoppimiseen perustuvia malleja, jotka hyödyntävät historiallisia havaintoja ja kuvioita parantaakseen ennusteiden luotettavuutta erityisesti rajatulla aikavälillä tai erityisissä sääilmiöissä.

Mallien laadun arviointi perustuu havaintojen kanssa tehtävään verifiointiin sekä tunnuslukuihin kuten virhepudotukset, Brierin pisteet ja CRPS. Rajoituksia ovat ilmaston kaaottinen luonne, rajallinen resoluutio, mallien fyysiset rajoitteet sekä havainto- ja lähettämisjärjestelmien epätäydellisyydet.

Esimerkkejä kansainvälisistä ja kansallisista malleista: ECMWF:n globaalit mallit, NOAA:n GFS, UK Met Office, JMA, KNMI ja DWD ICON. Sääennustusmallien kehitys jatkuu sekä laskentatehon että fyysisten mallien tarkkuuden parantuessa, mikä vahvistaa sekä päivittäistä että hätätilanteisiin liittyvää säävaroituskykyä.