Pro předpověď počasí potřebuje meteorolog znát základní veličiny, jako je teplota, tlak, hustota, vlhkost a proudění větru v celé atmosféře a to v kterémkoliv čase. Tento požadavek je ovšem nereálný. Atmosféra naší Země je proto rozdělena na mnoho malých oblastí a požadované hodnoty jsou pak určeny v těchto oblastech (dochází tak k významnému zjednodušení celého systému).

Atmosféra je fyzikální systém, jehož chování se řídí fyzikálními zákony. Tyto zákony jsou vyjádřeny kvantitativně ve formě matematických rovnic. Mezi základní rovnice patří rovnice pohybu (určuje rychlost na základě změny tlaku a vlivů rotace Země), rovnice kontinuity (dává do rovnováhy tlak a hustotou), stavová rovnice plynu (vztah mezi tlakem, teplotou a hustotou), rovnice zachování energie (uvažuje změny teploty v důsledku ohřevu a ochlazení) a rovnice stavu vody (určuje poměr mezi skupenstvím vody). Vlastní rovnice jsou velmi komplikované a pro jejich řešení jsou zapotřebí velmi výkonné počítače. Na základě řešení výše uvedených rovnic můžeme určit budoucí počasí (předpověď), přičemž jako počáteční data se využívají například pozorování z meteorologických stanic nebo data z družic. Všechny dnešní numerické modely jsou založeny na těchto základních rovnicích s tím, že jednotlivé přístupy používají různé aproximace a postupy řešení. Jednotlivé modely mohou dále zahrnovat rovnice popisující lokální změny jako je konvekce, turbulence, radiace, vlivy pohoří a další.

Numerické modely se rozlišují na globální a lokální. Globální modely mají rozlišení většinou 10 až 20 km a počítají se až pro 91 vertikálních vrstev atmosféry. Výpočet probíhá pro celý svět až 4x denně (v termínech 00, 06, 12 a 18 UTC). Globální modely jsou například evropský ECMWF, francouzský ARPEGE nebo americký GFS.

Na výsledky globálních modelů (se zahrnutím regionálních dat) navazují lokální modely s rozlišením většinou pod 5 km. Do této skupiny patří například numerický model Aladin (navazuje na globální model ARPEGE). Výsledky z lokálních modelů se dále zpřesňují pomocí statistických modelů, které jsou založeny na velmi detailních modelech a klimatologických pozorování pro danou oblast. Výhodou lokálních modelů je vyšší přesnost. Za nevýhodu se považuje delší čas nutný k výpočtu předpovědi (nejdříve musí být vypočten globální model, tudíž předpověď už nevychází z nejaktuálnějších dat).

S numerickými modely dále pracuje meteorolog, který sestaví detailní předpověď s uvážením svých zkušeností s vývojem počasí v dané oblasti.

Popis modelů

Jedná se o globální a regionální model, který vyvíjí Německý meteorologický institut (DWD). Samotný model ICON je počítán pro celý svět a navazuje na něho regionální model ICON EU, který je počítán s vyšším rozlišením pro Evropu. Rozlišení modelu je přibližně 13 km (u ICON EU 7 km). Jedná se o nejpodrobnější numerický model, který je počítán pro celý svět. Výpočet je prováděn v krocích po jedné hodině na 3 dny, na další dny je krok po třech hodinách.

Jedná se o model založený na radarových snímcích a satelitních pozorování. Model si počítáme v rámci našeho projektu Ventusky. Model dokáže zachytit aktuální výskyt srážek a lze na základě něho tvořit krátkodobou predikci srážek (na cca 1 hodinu). Rozlišení je 3 km a aktualizace probíhá každých 10 minut.

Jedná se o globální model, který vyvíjí americký Národní úřad pro oceán a atmosféru (NOAA). Rozlišení modelu je přibližně 22 km. Výpočet je prováděn v krocích po třech hodinách na 10 dní.

Model GFS počítá počasí pro celý svět

Model GFS – pro zasvěcené jeden z nejznámějších předpovědních modelů počasí na světě. Zkratka GFS znamená Global Forecasting Systém (tedy globální předpovědní systém). Jedná se o numerický model provozovaný americkým Národním centrem pro predikci životního prostředí

Model GFS počítá počasí pro celý svět

Jedná se o globální model, který vyvíjí Kanadské meteorologické centrum (CMC). Rozlišení modelu je přibližně 25 km. Výpočet je prováděn v krocích po třech hodinách na 10 dní.

Na našich stránkách si příslušný model můžete vybrat v levém dolním rohu na stránce numerického modelu. Možnost Automatický přepíná data z modelů automaticky tak, aby vždy nabídla model ve vyšším rozlišení, který je k dispozici.

Interpretace dat

Níže si může prohlédnout několik obrázků z numerického modelu a popis situace k nim. Při interpretaci dat je nutné brát vždy na zřetel, že numerický model predikuje atmosféru ve zjednodušené podobě.

Obrázek ukazuje předpověď srážek - v naší aplikaci jsou srážky určovány v mm za 3 nebo 1 hodinu (akumulované množství). Červené tečky označují výskyt bouřek, bílé tečky naopak výskyt sněžení. Na modelu není možné rozpoznat výraznější srážkové úhrny v některých horských oblastech nebo naopak slabé mrholení vypadávající z mlh a nízké oblačnosti. Složitá je předpověď srážek při lokálních bouřkách. Numerický model neumožňuje přesný výpočet vzniku lokálních bouřkových buněk. Při přepočtu na sněžení odpovídá přibližně 1 mm srážek 1 cm sněhu.

Obrázek ukazuje hodnoty CAPE k danému termínu. Právě možnost výskytu bouřek nám prozradí tento obrázek. Zobrazuje potenciální energii v atmosféře. Pomáhá stanovit míru instability atmosféry. Čím větších hodnot dosahuje, tím je atmosféra více instabilní a podporuje tvorbu bouřek. Hodnoty pod 300 jsou nízké, mezi 300 až 1000 slabé, 1000 až 2000 mírné a nad 2000 se jedná o vysoké hodnoty, kdy je možnost výskytu silných bouřek vysoce pravděpodobná. Vznik bouřek ovlivňuje řada dalších faktorů, CAPE je ovšem velmi sledovaným ukazatelem. Na uvedeném obrázku dosahuje hodnot přes 1500 a lze očekávat i silnější bouřky.

Obrázek ukazuje tlak vzduchu přepočtený na hladinu moře v daném termínu. V oblasti nízkého tlaku vzduchu (Na obrázku modře) lze očekávat časté srážky a nepříznivé počasí. Naopak v oblasti vysoké tlaku vzduchu (na obrázku červeně) bude převládat pěkné počasí.

Obrázek ukazuje pokrytí oblohy oblačnosti v procentech (průměrná hodnota za hodinu). V obrázku je zahrnuta oblačnost všech pater (vysoká, střední a nízká). Pokud oblohu zcela pokryje jen vysoká oblačnost, která je řídká a slunce skrz ni prosvítá, jedná se stále o zataženou oblohu, ačkoliv je na první pohled slunečný den (taková situace panuje na obrázku nad Českem).

Obrázek znázorňuje průměrnou rychlost větru v km/h za 10 minut a jeho převládající směr nad určitou oblastí. Pro lepší představu o síle větru je vhodné sledovat nárazy větru, které představují maximální rychlost větru. Právě z nich lze dobře odhadnout množství škod, které vítr může způsobit. Obvykle nárazy větru nad 90 km/h jsou již považovány za velmi silné a působí vážnější škody.