संख्यात्मक मौसम पूर्वानुमान

संख्यात्मक मौसम पूर्वानुमान कंप्यूटर पर वायुमंडल के शासी समीकरणों को हल करके, प्रेक्षित प्रारंभिक अवस्था से ग्रिड बिंदु दर ग्रिड बिंदु पर सिम्युलेटेड वायु, नमी और ऊर्जा को आगे बढ़ाकर वायुमंडल का पूर्वानुमान लगाता है।

Definition

संख्यात्मक मौसम पूर्वानुमान एक विश्लेषित प्रारंभिक अवस्था से समय में वायुमंडलीय गति और थर्मोडायनामिक्स के विखंडित समीकरणों को संख्यात्मक रूप से एकीकृत करके मौसम का पूर्वानुमान लगाने का अभ्यास है।

Scope

यह विषय पूर्वानुमान के लिए वायुमंडलीय मॉडल के निर्माण को शामिल करता है: ग्रिड या स्पेक्ट्रल आधारों पर आदिम समीकरणों का विखंडन, गतिशील कोर जो हल किए गए प्रवाह को आगे बढ़ाता है, अनसुलझी प्रक्रियाओं जैसे संवहन, बादल, विकिरण और अशांति का प्रतिनिधित्व करने वाले पैरामीटराइजेशन, और इसमें शामिल संकल्प और कम्प्यूटेशनल ट्रेड-ऑफ।

Core questions

• सतत शासी समीकरणों को एक गणना योग्य मॉडल में कैसे बदला जाता है?
• एक गतिशील कोर क्या है और यह हल किए गए प्रवाह को कैसे आगे बढ़ाता है?
• संवहन और विकिरण जैसी अनसुलझी प्रक्रियाओं को कैसे पैरामीटराइज़ किया जाता है?
• ग्रिड संकल्प और संख्यात्मक स्थिरता पूर्वानुमानों को कैसे बाधित करते हैं?

Key theories

आदिम-समीकरण मॉडलिंग

परिचालन पूर्वानुमान मॉडल आदिम समीकरणों, द्रव और थर्मोडायनामिक कानूनों के हाइड्रोस्टेटिक और फ़िल्टर्ड रूप को एकीकृत करते हैं, जो तापमान, हवा, दबाव और नमी को आगे बढ़ाने के लिए अंतरिक्ष और समय में विखंडित होते हैं।

भौतिक पैरामीटराइजेशन

मॉडल ग्रिड पर हल करने के लिए बहुत छोटी प्रक्रियाएं, जैसे कि क्यूम्यलस संवहन, बादल माइक्रोफिजिक्स, विकिरण, और सीमा-परत अशांति, पैरामीटराइजेशन योजनाओं द्वारा प्रतिनिधित्व की जाती हैं जो हल किए गए चर से उनके शुद्ध प्रभाव का अनुमान लगाती हैं।

Mechanisms

एक संख्यात्मक मॉडल असतत ग्रिड बिंदुओं या स्पेक्ट्रल गुणांकों पर अपने मानों द्वारा वायुमंडल का प्रतिनिधित्व करता है और उन्हें परिमित-अंतर, परिमित-आयतन, या स्पेक्ट्रल विधियों के साथ आगे बढ़ाता है, जो स्थिरता सीमाओं के अधीन होते हैं जो समय-चरण को ग्रिड रिक्ति से जोड़ते हैं। गतिशील कोर एडवेक्शन, दबाव-प्रवणता और कोरिओलिस प्रभावों को संभालता है, जबकि पैरामीटराइजेशन संवहन, बादलों, विकिरण, सतह प्रवाह और अशांति से प्रवृत्तियों की आपूर्ति करते हैं जिन्हें ग्रिड हल नहीं कर सकता है। उच्च संकल्प अधिक घटनाओं को कैप्चर करता है लेकिन कम्प्यूटेशनल लागत को कई गुना बढ़ा देता है।

Clinical relevance

संख्यात्मक मौसम पूर्वानुमान आधुनिक परिचालन पूर्वानुमान का इंजन है, जो सार्वजनिक, विमानन, समुद्री और गंभीर-मौसम पूर्वानुमानों के पीछे मार्गदर्शन प्रदान करता है; मॉडल संकल्प और भौतिकी में प्रगति ने पूर्वानुमान कौशल को लगातार बढ़ाया है और अब जलवायु प्रक्षेपण और पर्यावरणीय पूर्वानुमान का भी समर्थन करता है।

History

रिचर्डसन ने 1920 के दशक में सीमित सफलता के साथ हाथ से संख्यात्मक पूर्वानुमान का खाका तैयार किया; यह क्षेत्र तब व्यावहारिक हो गया जब चार्नी, फ्योर्फ्ट और वॉन न्यूमैन ने 1950 के आसपास ENIAC पर बैरोट्रोपिक वर्टिसिटी समीकरण का पहला कंप्यूटर पूर्वानुमान तैयार किया, जिसके बाद मॉडल एकल-परत से बहु-स्तरीय आदिम-समीकरण प्रणालियों में विकसित हुए, जिसमें कभी अधिक परिष्कृत भौतिकी थी।

Key figures

• Lewis Fry Richardson
• Jule Charney
• John von Neumann
• Norman Phillips

Seminal works

• kalnay2003
• charney1950

Frequently asked questions

मौसम मॉडल और पूर्वानुमान में क्या अंतर है?

एक मौसम मॉडल कंप्यूटर प्रोग्राम है जो वायुमंडलीय समीकरणों को हल करता है; एक पूर्वानुमान एक विशेष रन के लिए इसका आउटपुट है, जिसकी व्याख्या एक मौसम विज्ञानी तब करता है, अक्सर अन्य मॉडलों के साथ, भविष्यवाणी जारी करने से पहले।

मॉडल को कुछ प्रक्रियाओं को पैरामीटराइज़ क्यों करना पड़ता है?

व्यक्तिगत बादल और अशांत भंवर जैसी महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं एक मॉडल की ग्रिड रिक्ति से कहीं अधिक छोटी होती हैं, इसलिए उन्हें सीधे हल नहीं किया जा सकता है; पैरामीटराइजेशन इसके बजाय हल किए गए पैमाने के प्रवाह पर उनके सामूहिक प्रभाव का अनुमान लगाते हैं।