TOP STORIES Αρθρογραφια Κοινωνία Μετεωρολογία και Κλίμα Περιβάλλον & Ενέργεια Προγνώσεις

Πώς και γιατί ο κορωνοϊός έκανε τις καιρικές προβλέψεις λιγότερο αξιόπιστες

Πριν από λίγο καιρό είχαμε αναφερθεί στον σημαντικό ρόλο των αεροσκαφών, για την πρόγνωση του καιρού , καθώς εδώ και πολλά χρόνια με τις παρατηρήσεις τους βοηθούν  στην καλύτερη εκτίμηση της κατάστασης των ατμοσφαιρικών συνθηκών. Με αυτόν τον τρόπο αυξάνουν την αξιοπιστία των αριθμητικών μοντέλων , τα οποία χρησιμοποιούνται για την πρόγνωση του καιρού. Στο συγκεκριμένο άρθρο εκφράσαμε την ανησυχία μας και είχαμε αναφέρει ότι αν η κατάσταση αυτή συνεχιστεί με μειώσεις πτήσεων, τότε αυτό θα οδηγήσει σε μείωση της αξιοπιστίας των προγνώσεων . Ο προβληματισμός μας δυστυχώς επιβεβαιώθηκε από πρόσφατη μελέτη του  Γινγκ Τσεν από το Κέντρο Περιβάλλοντος του Λάνκαστερ στο Ηνωμένο Βασίλειο , όπως αναφέρει το  Nature, η οποία  διαπίστωσε ότι οι προβλέψεις θερμοκρασίας μεταξύ Μαρτίου και Μαΐου 2020 ήταν λιγότερο ακριβείς από αυτές του Φεβρουαρίου 2020, έως και 2 ° C – μια στατιστικά σημαντική μεταβολή και την οποία θα αναλύσουμε παρακάτω .

Όπως αναφέρει το περιοδικό Nature oι προβλέψεις σε απομακρυσμένες περιοχές, όπου τα δεδομένα είναι αραιά και σε περιοχές με έντονη εναέρια κυκλοφορία, όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες, αυτές επηρεάστηκαν περισσότερο.  Στη Δυτική Ευρώπη, οι προβλέψεις παρέμειναν σχετικά ακριβείς σε όλη την διάρκεια της πανδημίας λόγω των πυκνών δικτύων άλλων τύπων αισθητήρων. Η δημιουργία ανάλογων δικτύων σε άλλες τοποθεσίες θα μπορούσε να βοηθήσει στον μετριασμό των επιπτώσεων των απωλειών δεδομένων από παρατεταμένο lockdown δήλωσε  ο Chen. Πριν πάμε στην ανάλυση της μελέτης , ας ρίξουμε μια ματιά για το πως τα αεροπλάνα μας πληροφορούν για τον καιρό .

ΤΑ AMDAR KAI TA ΑΕΡΟΠΛΑΝΑ

Για την πραγματοποίηση των μετρήσεων ανώτερης ατμόσφαιρας χρησιμοποιούνται νέες τεχνολογίες, όπως το σύστημα AMDAR (Aircraft Meteorological Data Relay) ,  το οποίο συλλέγει μετεωρολογικά δεδομένα μέσω της χρήσης ενσωματωμένων αισθητήρων στα αεροσκάφη και στη συνέχεια τα μεταδίδει στους σταθμούς εδάφους μέσω δορυφόρου.

Το πρόγραμμα συλλογής και αναμετάδοσης των μετεωρολογικών δεδομένων μέσω των αεροσκαφών, είναι ένα αποδοτικό μέσο χρήσης των εμπορικών αεροσκαφών για την απόκτηση περισσότερων δεδομένων σχετικά με την κάθετη δομή της ατμόσφαιρας ειδικά σε περιοχές με αραιά δεδομένα.  Αυτό το πρόγραμμα εισήχθη από τον Παγκόσμιο Μετεωρολογικό Οργανισμό (WMO)  το 1998 και αποδείχθηκε επιτυχές. Σήμερα, το παγκόσμιο σύστημα AMDAR του WMO παράγει παρατηρήσεις υψηλής ποιότητας ανά ημέρα, όπως θερμοκρασίας αέρα και ταχύτητας – κατεύθυνσης ανέμου, μαζί με τις απαιτούμενες πληροφορίες θέσης και χρόνου, ενώ αυξανόμενος είναι και ο αριθμός μετρήσεων υγρασίας και στροβιλισμού. Τα δεδομένα που συλλέγονται χρησιμοποιούνται για μια σειρά μετεωρολογικών εφαρμογών, όπως η πρόγνωση του καιρού, η παρακολούθηση και πρόβλεψη του κλίματος, τα συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης και κυρίως η παρακολούθηση και η πρόβλεψη του καιρού με σκοπό την υποστήριξη της αεροπορικής βιομηχανίας.

Τοποθεσίες και αριθμός παρατηρήσεων θερμοκρασίας AMDAR που χρησιμοποιήθηκαν στο ECMWF τον Ιανουάριο του 2020. Συνολικά πάνω από 8,5 εκατομμύρια παρατηρήσεις χρησιμοποιήθηκαν για να εκτιμηθεί η κατάσταση της ατμόσφαιρας κατά την έναρξη των προβλέψεων. Όπως φαίνεται στο διάγραμμα, η γεωγραφική τους κατανομή είναι πολύ άνιση.

Η ΜΕΓΑΛΗ ΜΕΙΩΣΗ ΤΩΝ ΑΕΡΟΠΟΡΙΚΩΝ ΠΤΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΩΝ

Κανένας από τους συνέδρους του Φεβρουαρίου 2020 στο ECMWF δεν μπορούσε να φανταστεί ότι θα ήταν τόσο μεγάλη η επίπτωση της πανδημίας του COVID-19 που πήρε μεγάλες διαστάσεις μέσα στο Μάρτιο με την μεγάλη μείωση των πτήσεων των αεροσκαφών  και επομένως των παρατηρήσεων που βασίζονται σε αεροσκάφη.

Η παραπάνω εικόνα βασίζεται στα επίσημα στοιχεία της Eumetnet  που μας δείχνει την δραματική μείωση των παρατηρήσεων και μετρήσεων ανώτερης ατμόσφαιρας.

Η ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑΣ ΤΩΝ ΚΑΙΡΙΚΩΝ ΠΡΟΒΛΕΨΕΩΝ 

https://i0.wp.com/agupubs.onlinelibrary.wiley.com/cms/asset/93ebe9d6-35a5-4363-8094-c51bc54499d9/grl60913-fig-0001-m.jpg?resize=840%2C506&ssl=1

Σχήμα 1 ( Εξετάζεται θερμοκρασία , σχ. υγρασία, ατμοσφ. πίεση και άνεμος) .

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, η ακρίβεια των επιφανειακών μετεωρολογικών προβλέψεων τον Μάρτιο έως τον Μάιο 2020 μειώνεται σημαντικά (σε σχέση με τον Μάρτιο έως τον Μάιο 2017-2019 όπου τα κόκκινα χρώματα δείχνουν χειρότερες προβλέψεις, ενώ τα μπλε χρώματα δείχνουν καλύτερες προβλέψεις) πάνω από το Βορρά και το Νότο σε πολικές περιοχές (με γεωγραφικό πλάτος> 70 °), κατά τη διάρκεια των προβλέψεων 1 εως 8 ημερών. Η πρόβλεψη θερμοκρασίας από Μάρτιο έως Μάιο 2020 δείχνει επιπλέον σφάλμα 0,5-1,0 ° C. Η επιδείνωση των προβλέψεων της θερμοκρασίας στις περιοχές του βόρειου πολικού κύκλου είναι μικρότερη από αυτήν των νότιων πολικών περιοχών, με επιπλέον σφάλμα  0–0,5 ° C.

image

Σχήμα 2 -Ίδιο με το παραπάνω αλλά για τον Φεβρουάριο 2020 .  Τα κόκκινα χρώματα δείχνουν χειρότερες προβλέψεις, ενώ τα μπλε χρώματα δείχνουν καλύτερες προβλέψεις

Ωστόσο, πριν το Lockdown του Φεβρουαρίου η πρόβλεψη της θερμοκρασίας για τις βόρειες πολικές περιοχές βελτιώθηκε κατά 0,5-1,5 ° C το 2020 έναντι του 2017-2019, με μικρές εξαιρέσεις στην πρόβλεψη 24-48 ωρών (Σχήμα 2α). Οι επιφανειακές προβλέψεις σχετικής υγρασίας (RH) , πίεσης και ταχύτητας ανέμου από τον Μάρτιο έως τον Μάιο 2020 είναι επίσης εξαιρετικά χειρότερες από τις προβλέψεις του Φεβρουαρίου 2020 (Σχήματα 1b – 1d και 2b – 2d). Η μεγάλη μείωση της αξιοπιστίας της θερμοκρασίας που προβλέπεται τον Μάρτιο έως τον Μάιο του 2020 εξελίσσεται στα ανώτερα στρώματα και φτάνει  (~ 1,0 ° C) σε πολικές περιοχές .

Σχήμα 3– Χάρτης απόκλισης προβλέψεων θερμοκρασίας επιφάνειας μεταξύ του 2020 και του μέσου όρου 2017-2019. Τα αποτελέσματα είναι για τον Μάρτιο έως τον Μάιο (α) και τον Φεβρουάριο (β). Εμφανίζονται οι προβλέψεις 168 ωρών στις 00:00 UTC στο επιφανειακό στρώμα Σημειώνεται επίσης ο αριθμός των μετεωρολογικών σταθμών σε διαφορετικές περιοχές  με κουτιά. Τα πράσινα κουτιά υποδεικνύουν τις περιοχές με πολυσύχναστες πτήσεις και μεγάλη υποβάθμιση στις προβλέψεις, το γαλάζιο πλαίσιο δείχνει την περιοχή με πολυσύχναστες πτήσεις και μέτρια υποβάθμιση στις προβλέψεις, και τα κουτιά ματζέντα υποδεικνύουν τις απομακρυσμένες περιοχές με μεγάλη υποβάθμιση στις προβλέψεις. Η διαφορά μεταξύ των σχημάτων 3α και 3β φαίνεται στο σχήμα 3γ. Σε όλα τα πάνελ, τα κόκκινα χρώματα υποδεικνύουν χειρότερες προβλέψεις, τα μπλε χρώματα δείχνουν καλύτερες προβλέψεις.

Πάντως δεν παρατηρείται αξιοσημείωτη επιδείνωση στην μέτρηση της επιφανειακής πίεσης και των προβλέψεων για την ταχύτητα του ανέμου από τον Μάρτιο έως τον Μάιο του 2020 και για χρονικό διάστημα προβλέψεων  24–96 ωρών (Σχήματα 1γ και 1δ). Υπάρχει όμως μια μικρή βελτίωση τον Φεβρουάριο του 2020 (Σχήματα 2γ και 2δ). Ωστόσο, τα σφάλματα αναπτύσσονται καθώς επεκτείνονται χρονικά οι προβλέψεις. Στις βόρειες πολικές περιοχές, οι προβλέψεις 96–192 ωρών που αφορούν την  ατμ. πίεση επιδεινώνονται κατά 1-3 hPa από τον Μάρτιο έως τον Μάιο του 2020, παρόλο που στα αποτελέσματα του Φεβρουαρίου παρατηρείται βελτίωση 1-4 hPa (Σχήμα 2γ). Παρόμοια πράγματα ισχύουν και για τις προβλέψεις ταχύτητας ανέμου.  Ωστόσο, οι προβλέψεις ανέμου του Φεβρουαρίου 2020 δείχνουν βελτίωση κατά 0,2-0,5 m / s έναντι του Φεβρουαρίου 2017-2019, καθ ‘όλη τη διάρκεια της περιόδου πρόβλεψης 24–192 ωρών (Σχήμα 2δ).

Δεν παρατηρείται σημαντική επιδείνωση των προβλέψεων υετού από τον Μάρτιο έως τον Μάιο του 2020, σε σύγκριση με το 2017-2019. Αν και υπάρχει μια μικρή επιδείνωση , αυτή εμφανίζεται μόνο σε μια μικρή περιοχή της νοτιοανατολικής Κίνας, η αξιοπιστία των προβλέψεων βροχόπτωσης δεν εμφανίζεται σημαντική , όπως συμβαίνει με τις προγνώσεις θερμοκρασίας  (Σχήμα 3)  Αυτό δεν προκαλεί έκπληξη, καθώς προηγούμενες μελέτες δείχνουν ότι οι παρατηρήσεις αεροσκαφών διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στις προβλέψεις θερμοκρασίας, υγρασίας και ανέμου από την τροπόσφαιρα έως τη χαμηλότερη στρατόσφαιρα (James & Benjamin, 2017; Ota et al., 2013; Petersen, 2016)  ενώ οι ιδιότητες των νεφών  καλύπτονται πολύ καλά από δορυφόρους  (James & Benjamin, 2017) . Γιαυτό τον λόγο δεν επηρεάστηκε η αξιοπιστία των προβλέψεων βροχόπτωσης

Συνοπτικά α) Η υποβάθμιση της πρόγνωσης του καιρού είναι πιο σημαντική στο Βόρειο Ημισφαίριο παρά στο Νότιο Ημισφαίριο. β) Οι απομακρυσμένες περιοχές (κουτιά ματζέντα), όπως η Γροιλανδία, η Σιβηρία, η Ανταρτική και η έρημος της Σαχάρας, επηρεάζονται πολύ. Αυτό συμβαίνει επειδή σε αυτές τις περιοχές οι παρατηρήσεις παρέχουν πολύ μεγαλύτερη βελτίωση στις προβλέψεις , δλαδή σε περιοχές όπου υπάρχουν πολύ περιορισμένες συμβατικές παρατηρήσεις (Ota et al., 2013) γ) Οι περιοχές με πολυσύχναστες πτήσεις επηρεάζονται επίσης πολύ, όπως η Βόρεια Αμερική, η νοτιοανατολική Κίνα και η Αυστραλία (πράσινα κουτιά στο σχήμα 3).

ΤΕΛΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 

Οι μετεωρολογικές προβλέψεις διαδραματίζουν ουσιαστικό ρόλο στην καθημερινή ζωή, τη γεωργία και τις βιομηχανικές δραστηριότητες και η ακρίβειά τους εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον αριθμό των μετεωρολογικών παρατηρήσεων που εξομοιώνονται με τα μοντέλα πρόβλεψης. Η πανδημία COVID ‐ 19  μείωσε σημαντικά τον αριθμό των πτήσεων και τις σχετικές παρατηρήσεις αεροσκαφών από τον Μάρτιο έως τον Μάιο του 2020. Σε αυτήν τη μελέτη, επαληθεύεται η  σημαντική επιδείνωση των προβλέψεων της θερμοκρασίας της επιφάνειας, της σχετ. υγρασίας (RH) , της ταχύτητας του ανέμου και της πίεσης, αλλά δεν παρατηρείται σημαντική επιδείνωση της πρόβλεψης υετού.  Οι προβλέψεις για απομακρυσμένες και πολυσύχναστες αεροπορικές περιοχές είναι πιο ευάλωτες λόγω της έλλειψης παρατηρήσεων αεροσκαφών. Πάνω από τη Γροιλανδία και τη Σιβηρία, η ακρίβεια των προβλέψεων θερμοκρασίας επιφανείας θα μπορούσε να μειωθεί έως και 2°C .  Οι προβλέψεις για τη Βόρεια Αμερική, τη νοτιοανατολική Κίνα και την Αυστραλία επηρεάζονται επίσης πολύ από την πανδημία COVID ‐ 19, αλλά ο αντίκτυπος στη δυτική Ευρώπη αντισταθμίζεται σε κάποιο βαθμό από την υψηλή πυκνότητα των διαθέσιμων σταθμών μετεωρολογικών παρατηρήσεων.

Η έλλειψη παρατηρήσεων αεροσκαφών μπορεί να γίνει πιο σοβαρή. Αυτή η μελέτη προειδοποιεί ότι μπορεί να αναμένεται περαιτέρω επιδείνωση των καιρικών προβλέψεων και ότι το σφάλμα θα μπορούσε να γίνει μεγαλύτερο για πιο μακροπρόθεσμες προβλέψεις. Αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει προβλήματα στην έγκαιρη προειδοποίηση για ακραίες καιρικές συνθήκες και να προκαλέσει επιπλέον δυσκολίες στην καθημερινή ζωή στο εγγύς μέλλον. Τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν επίσης ότι η δημιουργία περισσότερων μετεωρολογικών σταθμών σε αραιοκατοικημένες περιοχές μπορεί να βελτιώσουν τις προγνώσεις του καιρού και να μειώσουν αποτελεσματικά τον αντίκτυπο της Παγκόσμιας κατάστασης έκτακτης ανάγκης.

Θοδωρής Ν. Κολυδάς

ΠΗΓΕΣ ; https://www.nature.com/articles/d41586-020-02198-4

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com

https://www.ecmwf.int/en/about/media-centre/news/2020/more-and-better-aircraft-weather-observations-are-possible-experts

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *