Bijna iedereen opent, voordat hij of zij naar buiten gaat, de weer-app op zijn of haar smartphone om te zien hoe hij of zij zich moet kleden en of hij of zij een paraplu mee moet nemen. Heb je je ooit afgevraagd hoe meteorologen het weer voorspellen, op welke factoren ze zich baseren en welke technieken ze gebruiken om de weersomstandigheden te bepalen? Wij vonden dit een interessant onderwerp en hebben geprobeerd alle relevante informatie samen te vatten.Voor meer informatie over de weersomstandigheden, klik op de link Signs.
Wat zijn weerskenmerken?
Laten we eens kijken wat precies onder de term “weerskenmerken” wordt verstaan. Weerskenmerken zijn een aantal fysische grootheden die de toestand van de atmosfeer van de aarde op een bepaald moment in tijd en ruimte weergeven. Op basis van de waarden van deze indicatoren beoordelen meteorologen de omgevingsomstandigheden en voorspellen ze veranderingen in de weersomstandigheden.
Belangrijkste meteorologische indicatoren
Meteorologen gebruiken verschillende indicatoren in hun werk, maar we zullen de belangrijkste noemen:
- De luchttemperatuur is een weerspiegeling van de hoeveelheid warmte in de atmosfeer. Deze wordt gemeten in graden Celsius (°C).
- Atmosferische druk is de druk van de luchtmassa’s op het aardoppervlak. Deze wordt gemeten in pascal (Pa) of millibar (mbar).
- Relatieve vochtigheid is het vochtgehalte in de lucht ten opzichte van de maximale vochtigheid bij een bepaalde temperatuur. Deze wordt gemeten in procenten (%).
- Windsnelheid is de snelheid waarmee luchtmassa’s zich over het aardoppervlak verplaatsen. Wordt gemeten in meters per seconde (m/s).
- Neerslag is regen, sneeuw, hagel, buien en andere vormen van water die uit wolken vallen. De hoeveelheid neerslag wordt bepaald door de hoeveelheid gevallen vloeistof in millimeters (mm).
- Bewolking is de mate waarin de hemel bedekt is met wolken. Wordt gemeten in punten op een schaal van 0 tot 8.
- Zichtbaarheid is hoe goed de afstand kan worden bepaald waarop objecten onder atmosferische omstandigheden visueel zichtbaar zijn. Wordt gemeten in kilometers (km).
Verzameling van primaire meteorologische gegevens voor nauwkeurige voorspellingen
Zoals we al hebben vastgesteld, hangt de nauwkeurigheid van de voorspelling af van vele factoren, maar de basis van de voorspelling is de verzameling van primaire meteorologische gegevens.
Wat zijn primaire meteorologische gegevens?
De indicatoren die we hebben genoemd, zijn precies die primaire meteorologische gegevens. Ze worden verzameld met behulp van speciale apparaten die zijn geïnstalleerd op grondstations, schepen, vliegtuigen en satellieten. Laten we eens kijken welke andere manieren er zijn om meteorologische gegevens te verzamelen.
Methoden voor het verzamelen van primaire meteorologische gegevens:
- Grondstations. Deze zijn uitgerust met speciale apparaten voor het meten van atmosferische parameters. De temperatuur wordt gemeten met thermometers, de vochtigheid met hygrometers, de druk met barometers, de windsnelheid met anemometers, de hoeveelheid neerslag met neerslagmeters, enzovoort.
- Radiosondes zijn apparaten die met ballonnen de lucht in worden gestuurd. Terwijl het apparaat stijgt, verzendt het gegevens over vochtigheid, temperatuur, wind en druk op verschillende hoogtes.
- Satellietwaarnemingen leveren wereldwijde gegevens over de atmosfeer: bewolkingsgraad, temperatuur van het oceaanoppervlak, ozonconcentratie en nog veel meer. Met moderne satellietsystemen kunnen om de paar minuten zeer gedetailleerde foto’s van de aarde worden gemaakt.
- Vliegtuigen en schepen verzenden gegevens vanuit afgelegen gebieden waar geen vaste observatieposten zijn.
Wat is het belang van primaire meteorologische gegevens?
Op basis van de informatie die wordt verkregen uit de analyse van primaire meteorologische gegevens wordt een weersvoorspellingsmodel opgesteld. Hoe vollediger de brongegevens zijn, hoe betrouwbaarder de voorspelling zal zijn. Het is vooral belangrijk om rekening te houden met veranderingen in de klimatologische omstandigheden en een grotere nauwkeurigheid van de metingen, aangezien het klimaat steeds onvoorspelbaarder wordt.
Analyse van belangrijke weerskenmerken voor de weersvoorspelling
Meteorologen gebruiken verschillende methoden om primaire meteorologische gegevens te analyseren, omdat moderne technologieën de mogelijkheden voor het analyseren van belangrijke indicatoren aanzienlijk hebben uitgebreid:
- Automatische weerstations leveren 24 uur per dag informatie in realtime.
- Aerosolsondes, die verticaal in de atmosfeer worden gelanceerd, bepalen de temperatuur, de vochtigheid en de druk.
- Met behulp van teledetectiemethoden kan de toestand van de atmosfeer worden bestudeerd met behulp van satellieten en radars.
- Het opstellen van een circulatiemodel helpt bij het visualiseren van de processen van energie- en massatransport in de atmosfeer.
Hoe worden de resultaten van analyses in de praktijk toegepast?
De gegevens van dergelijke analyses vormen de basis voor het opstellen van dagelijkse weersvoorspellingen, het waarschuwen van de bevolking voor verschillende natuurrampen en het plannen van activiteiten die afhankelijk zijn van de weersomstandigheden.
Wiskundige modellering
Het opstellen van moderne weersvoorspellingen is onmogelijk zonder gebruik te maken van wiskundige modelleringsmethoden. De basis voor dergelijke berekeningen wordt gevormd door hydrodynamische en thermodynamische vergelijkingen, waarmee de beweging van luchtmassa’s en de overdracht van warmte en vocht in de atmosfeer kunnen worden beschreven. De modellen bevatten een groot aantal variabelen en houden rekening met verschillende natuurlijke factoren, zoals het reliëf van het terrein, stromingen en antropogene invloeden.
Dergelijke wiskundige modellen lossen differentiaalvergelijkingen op met numerieke methoden, waardoor de evolutie van de weersomstandigheden voor de komende dagen en zelfs weken kan worden voorspeld. De rekenkracht van computers neemt toe, waardoor de gedetailleerdheid en nauwkeurigheid van weersvoorspellingen kan worden verbeterd. Dit maakt wiskundige modellen tot zeer belangrijke instrumenten voor besluitvorming in de landbouw, de economie, de luchtvaart en vele andere gebieden van het leven.
Synoptische interpretatie en visualisatie
Deze methode is een klassieke benadering van weersanalyse en -voorspelling. Ze is gebaseerd op de bestudering van weerkaarten die de ruimtelijke verdeling van de belangrijkste meteorologische grootheden weergeven: atmosferische druk, temperatuur, windrichting en -kracht, relatieve vochtigheid en bewolkingsgraad.
In dit geval identificeert de meteoroloog patronen tussen verschillende delen van de kaarten, waar gebieden met lage en hoge druk, fronten, golfverstoringen en andere, niet minder belangrijke structuren worden gemarkeerd. Deze informatie wordt geïnterpreteerd in de vorm van bepaalde scenario’s voor de ontwikkeling van de weersomstandigheden, waarmee de voorspellingen voor de komende periode worden afgerond.
Ook het visualiseren van gegevens speelt een belangrijke rol in het werk van weersvoorspellers. Wanneer we naar de weersvoorspelling kijken, zien we interactieve kaarten, driedimensionale animaties en grafische weergaven van luchtstromen. Dit alles helpt ons om snel te begrijpen wat voor weer het nu is, zonder ons te verdiepen in complexe meteorologische processen. Dankzij visualisatie kunnen specialisten ook sneller trends in weersveranderingen signaleren en de betrouwbaarheid van korte- en middellangetermijnvoorspellingen verbeteren.
Verificatie en verfijning
Nadat de weersvoorspelling is opgesteld, moet deze worden verfijnd en geverifieerd. Het weer is een complex systeem dat onderhevig is aan aanzienlijke veranderingen. Daarom is de fase van verfijning en het aanbrengen van de nodige correcties bijzonder belangrijk.
Wat is verificatie van een voorspelling?
Het verificatieproces is een beoordeling van de overeenstemming tussen de voorspelde waarden en de werkelijke situatie. Dit wordt bereikt door
de waarnemingsgegevens te vergelijken met de resultaten van de voorspelling. De meest voorkomende beoordelingsindicatoren zijn
- Gemiddelde absolute afwijking (Mean Absolute Error)
- Gemiddelde kwadratische afwijking (Root Mean Square Error)
- Pearson-correlatiecoëfficiënt
Met deze indicatoren kan de nauwkeurigheid van de voorspelling kwantitatief worden beoordeeld en kunnen de zwakke punten van het gebruikte model worden geïdentificeerd.
Na de verificatie volgt een verfijningsprocedure:
- Hypothesen worden gecontroleerd op oorzaken van fouten.
- Er worden correcties aangebracht in de oorspronkelijke parameters.
- De scenario’s voor de ontwikkeling van de weersomstandigheden worden herberekend.
Deze verfijningsfasen kunnen meerdere keren worden herhaald totdat het resultaat een bevredigend nauwkeurigheidsniveau heeft bereikt. Zo worden de bewoners van de kust bijvoorbeeld van tevoren gewaarschuwd voor zware cycloonstormen. Hierdoor kan een snelle evacuatie worden georganiseerd en kunnen slachtoffers worden voorkomen.