10.11.2022

Skąd wiemy gdzie występują wyładowania atmosferyczne i jak rozróżniamy czy są one doziemne czy międzychmurowe?

Do tego służy system detekcji wyładowań atmosferycznych. Wszystkie wyładowania, również wewnątrzchmurowe, związane są z wysyłaniem impulsów elektromagnetycznych w zakresach ultrakrótkim i długim. Jeśli impuls został uchwycony przez przynajmniej dwa detektory (w Polsce mamy ich 12), wówczas można określić jego lokalizację i parametry.

Co to tzw. „strzałki na obrazach radarowych”?

Jest to dość częste zakłócenie – echo, wywoływane nadajnikami wi-fi, które pracują na podobnym zakresie jak radary meteorologiczne. Są one widoczne w postaci wąskich, niekiedy szerszych “strzałek” skierowanych do radaru. Radar nie odróżnia takich sygnałów od tych odbitych od obiektów meteorologicznych. Staramy się usuwać takie echa naszym systemem kontroli jakości, ale nie zawsze się to udaje, bo w każdym terminie takich fałszywych ech jest bardzo dużo.

Czy rozdzielczość modelu w km ma wpływ na sprawdzalność? Wydaje mi się, że model ECMWF o siatce 9 km od GFS o siatce 22 km (oba średnioterminowe) jest dokładniejszy. A może jestem w błędzie?

To prawda, że im gęstsza siatka obliczeniowa (czyli im mniejsza odległość pozioma pomiędzy sąsiednimi węzłami siatki), tym modele pogody dokładniej odwzorowują procesy atmosferyczne, a także wpływ podłoża na ich przebieg. Zatem wzrost rozdzielczości modeli wpływa na poprawę jakości prognoz pogody. Jednak jakość ta zależy także od innych czynników. Głównymi są jakość procedur asymilacji wyników obserwacji w celu przygotowania informacji o początkowym stanie atmosfery (niezbędnym do rozpoczęcia każdej prognozy) oraz jakość reprezentowania procesów fizycznych, których skala przestrzenna jest zbyt mała, żeby obliczać je bezpośrednio na siatce obliczeniowej modelu (np. procesy powstawania chmur i opadów) przez procedury nazywane parametryzacjami.

Końcowa jakość każdego modelu jest wypadkową jakości wszystkich jego istotnych procedur i wiemy, że to, iż model IFS używany przez ECMWF od wielu lat ma generalnie najlepsze wyniki weryfikacyjne wynika w dużej mierze także z dobrych właściwości jego procedur asymilacyjnych.

Na marginesie warto powiedzieć, że model IFS jest modelem spektralnym, który nie używa przestrzennej siatki obliczeniowej, ale rozkłada rozkład przestrzenny parametrów atmosfery na zespół regularnych fal o różnych długościach, od planetarnej po coraz mniejsze i mniejsze. Im mniejsza jest długość tych najmniejszych fal, tym większa jest rozdzielczość modelu i można podać jaki jest rozmiar kroku siatki obliczeniowej, która miałaby rozdzielczość odpowiadającą rozdzielczości modelu spektralnego.

Należy też zauważyć, że przy dużych rozdzielczościach modeli mierzenie i porównywanie ich jakości (czyli badanie sprawdzalności) staje się niełatwe. Pojawia się tu efekt “podwójnej kary” (double penalty) za wysoką rozdzielczość. Wynika on stąd, że wyniki modeli o wyższej rozdzielczości mają więcej szczegółów, a w stosunku do nich wyniki modeli o niższej rozdzielczości wyglądają jakby były uśrednione przestrzennie. Przy obliczaniu różnic z obserwacjami daje to większe wielkości błędów dla modeli o wyższej rozdzielczości, nawet jeśli amplitudy parametrów meteorologicznych są bardziej realistyczne, a błędy przesunięć przestrzennych (które zawsze występują) są niezbyt duże. Obecnie trwają prace nad metodami weryfikacyjnymi, które uwzględniają te efekty i lepiej mierzą jakość prognoz modeli o wyższych rozdzielczościach.