předpověď počasí

HRV (high resolution visible)
VIS 0.6
VIS 0.8
IR 1.6
Spektrum pro odhad obsahu vodní páry
(Water Vapour - WV)
WV 6.2
WV 7.3
Infračervená atmosférická okna
(IR Window)
IR 3.8
IR 8.7
IR 10.8
IR 12.0
Pseudo sondáže atmosféry (Pseudo
Sounding)
IR 9.7
IR 13.4
– družice s oběžnou (kvazipolární) drahou – NOAA:
3.5.1.2 Meteorologické radary
Meteorologický radar je zařízení, které vyzařuje směrovou anténou elektromagnetickou
energii v krátkých časových pulsech do určité oblasti, přičemž objekty, které jsou v dráze
radarového paprsku, určitou část energie odrazí zpět. Tato energie je pak přijímačem radaru
zpracována a vyhodnocena. Ze zpoždění přijatého signálu oproti vyslanému a z množství
přijaté energie lze získat informaci o poloze a vlastnostech objektu, případně o jeho pohybu.
Standardní meteorologický radar provede za 1 měření o časovém rozsahu 10-15 minut kolem
15 otáček s proměnným výškovým úhlem (většinou nízko nad obzorem)
Bylo sestaveno více typů meteorologických radarů rozličných vlastností, zde se však budeme
zabývat především měřením radarů používaných v operativní praxi, nikoliv radary určenými
pro výzkumné účely, jejichž parametry (a cena) bývají odlišné.
Základní rovnicí používanou v radarové meteorologii je následující, tzv. radiolokační
rovnice:
Pr=PM. Zr2 , (8)
Pr [W] - přijatá energie
Z [mm6/m3] - radiolokační odrazivost meteorologického cíle
r [m] - vzdálenost cíle od radaru
M - radarová konstanta, (též se označuje jako tzv. meteorologický potenciál radaru).
Neznámou, kterou z rovnice (1) vypočítáváme, je tzv. radiolokační odrazivost Z, která je
rovna součtu šestých mocnin průměrů detekovaných srážkových částic:
Z=∫
0
∞
NDD6dD , (9)
D-průměr částice,
N(D)- počet částic o průměru D až D+dD.
Základní informací z meteorologického radiolokátoru je přehled radiolokační odrazivosti na
zájmovém území. Nejčastější formou zobrazení je přehled maximálních hodnot radiolokační
odrazivosti. Plošný přehled se často doplňuje ještě bočními průměty maximálních odrazivostí.
Z animace takto získaných obrázků lze získat informaci o aktuálním pohybu srážkově
významné oblačnosti.
Radary též využívají Dopplerova efektu pro zjištění radiální složky rychlosti větru (tedy v
jednom směru - od radaru, k radaru). Použití: zjištění pohybu, případně rotace oblačnosti,
eliminace odrazů od pozemních cílů
tepelné záření 10.3 -11.3 mikrometru 5. kanál
tepelné záření 10.3 -11.3 mikrometru 4. kanál
tepelné záření 3.55 -3.93 mikrometru 3. kanál
blízké infračervené záření 0.725 -1.1 mikrometru 2. kanál
červená oblast spektra 0.58 -0.68 mikrometru 1. kanál
Radarová síť v České republice
(dle http://www.chmi.cz/meteo/rad/rad_main.html)
Brdy EEC DSWR-2501C
Skalky (Drahanská vrchovina): Gematronik Meteor 360 AC
Použití radarů v meteorologii:
• detekce srážek (oblaků)
• zjištění pohybu a vývoje oblačnosti
• zjištění struktury oblačnosti
• měření větru
• velmi krátkodobá předpověď
• odhady množství srážek
3.5.1.3 Metody detekce blesků
Způsob detekce blesků: Na zájmovém území jsou vhodně rozmístěna detekční čidla. V
okamžiku bleskového výboje dochází k vyzařování elektromagnetického záření, které jsou
tato čidla schopna zachytit. Čidla určí směr, ve kterém došlo k výboji, nebo dobu zachycení
signálu synchronizovanou pomoci GPS. Informace z čidel jsou v reálném čase zasílány do
zpracovatelského počítače, který je vyhodnotí a určí, zda šlo o blesk, a pokud ano, kde se
vyskytl. Většinou je možno určit i typ blesku (mrak-mrak, mrak-země), polaritu a velikost
elektrického proudu ve výboji.
Hlavní přínos metod dálkové detekce pro předpovědní praxi:
- detekce konkrétních jevů (často oblačnosti s významnými srážkami nebo silné konvekce)
- využití pro velmi krátkodobou předpověď - nowcasting, kde se uplatňují extrapolační
procedury
3.5.2 Spojení numerického modelu na omezené oblasti a metod dálkové detekce
Model NIMROD (UKMO): Oblačné systémy zjištěné satelity a radary jsou advehovány
("přesouvány") pomocí vektoru větru z numerického modelu nebo extrapolací předchozího
pohybu v případě, že je numerický model v předchozí předpovědi (na předchozí časový
interval) předpověděl hůře než předpověď založená na extrapolace pohybu.
Problémy: Počáteční fáze vzniku konvektivních systémů.
3.5.3 Využití tzv. koncepčních modelů
Koncepční modely atmosférických systémů popisují jejich typické struktury, životní cykly a
s nimi spojené povětrnostní jevy.
Koncepční modely jsou založeny na studiu pozorovaného chování atmosférických systémů
patřících do stejné kategorie a jsou často určitým způsobem podporovány výsledky
numerických simulací.
Nejznámější koncepční modely: fronty, cyklóny, konvektivní systémy.
3.5.4 Ukázka aplikace systému nowcastingu v ČHMÚ
Na následujících stranách jsou ukázky systému nowcastingu v ČHMÚ (systém JS MeteoView
autora Petra Nováka), který integruje informace z meteorologických radarů, meteorologických
družic, systému detekce blesků, numerického modelu ALADIN a aktuálních údajů ze sítě
synoptických stanic (izolinie na druhém a třetím obrázku jsou izohypsy hladiny 700 hPa).
Modifikace systému zvaná JS Precip View umí zobrazovat odhady srážek z meteorologických
radiolokátorů a srážkoměrů a jejich kombinace zároveň s výpočty plošných srážek pro
definovaná území (povodí).
Naměřené hodnoty ze 7. 10. 2003, 14h UTC. Dole totéž s družic. údaji a zobrazením silnic.
Predikce extrapolací ze 14.00 na 15.00 UTC a naměřené hodnoty v 15.00 UTC (dole).
Ukázka kombinace radarového odhadu srážek s údaji srážkoměrů a srážkoměrného odhadu.
4. Rekapitulace - ukázka informačních zdrojů pro tvorbu předpovědi
a) Naměřené údaje, jejich (trojrozměrná analýza), nowcasting (nowcasting viz výše)
b) Výstupy numerických modelů (LAM model ALADIN, popř. jeho statistická interpretace)
pro krátkodobou předpověď.
c) Výstupy globálních numerických modelů (ECMWF, Globální model Německé
povětrnostní služby, model U.S. NCEP atd.) - na další dny
4. Závěr - trendy
V budoucnosti lze očekávat pokračující trend automatizace předpovědi počasí, vzniká a bude
vznikat větší tlak na vyšší operativnost při detekci nebezpečných a místně omezených
povětrnostních jevů, které mohou modely předpovědět jen v omezenější míře (zejména
konvektivní systémy). Dochází k výrazné integraci informačních zdrojů a zvyšování nabídky
grafických výstupů pro uživatele (Internet, MMS …).
V oblasti numerického modelování se zřejmě postupně u LAM modelů přejde na výpočtu 4x
denně, začnou se při asimilaci dat ve stále větší míře používat netradiční zdroje dat (např.
radarové informace). Limitujícím faktorem pro LAM modely (nepoužívající asimilaci dat
4DVAR) zřejmě nadále zůstane kvalita a množství aerologických měření.
V případě střednědobých předpovědí se bude zdokonalovat metoda skupinových předpovědí,
důležitým trendem je odhad spolehlivosti předpovědi (pravděpodobnostní vyjádření). U
modelů využívajících 4-dimenzionální analýzu se bude předpověď zlepšovat především
vlivem kvalitnějších dat z meteorologických družic (s kvazipolární oběžnou drahou).
U dlouhodobé (sezónní) předpovědi bude zřejmě kladen větší důraz na predikci mořských
proudů a zpřesňování informací o dalších složkách klimatického systému; stále není jasné,
zda v některých oblastech (např. v Evropě) je vůbec možné vydávat dlouhodobé předpovědi
lepší než předpovědi vydávané pouze na základě klimatických statistik.