Respons  |  Sök  |  Sidkarta  |  In English  |  Suomeksi

Vädermodellerna

För vindatlasen har använts tre väderprognosmodeller (IFS, HIRLAM och AROME) samt en vindmodell (WAsP).

Allmänt om väderprognosmodellerna

I väderprognosmodellerna beräknas lufttrycket, vinden, temperaturen, fuktigheten, molnen, regnet, solstrålningen samt övriga väderstorheter utgående från fysikaliska grundprinciper, som uttrycks i form av ekvationer för rörelsemängd, energi, massa, fuktighet mm.. Detta görs i modellens alla beräkningspunkter, så att det skapas en täckande tredimensionell bild av atmosfärläget som funktion av tiden. För väderprognostiseringen får man modellvädret att följa det verkliga vädrets utveckling genom att starta modellen i cykler, t.ex. med sex timmars mellanrum från det begynnelsetillstånd som motsvarar observationerna.

De data som vädermodellen genererar kan behandlas som observationer. Ur dem kan t.ex. beräknas medelvärden och andra statistiska karakteristika för vilken som helst i modellen beskriven storhet eller storhetskombination, var som helst i modellens beräkningsområde. Metodens största fördel är modelldatas täckningsgrad. Inget observationssystem skulle kunna producera, ens för en enda tidpunkt, såhär mångsidig kunskap, för lika vidsträckt område.

Såväl i naturen som i modellen regleras vädrets utveckling av samma fysikaliska lagar, som i modellen beskrivs med matematiska ekvationer. Vädermodellens data är dock inte helt jämförbara med observationer då de matematiska ekvationerna endast är förenklingar av verkligheten, därtill representerar varje beräkningspunkt snarare en av modellen beroende volym än en egentlig punkt. Ju tätare modellens beräkningspunkter ligger desto mindre område representeras av punkten, och desto småskaligare skeenden eller strukturer förmår modellen behandla. Å andra sidan återger inte heller punktobservationerna hela sanningen eftersom de representerar ett bestämt avgränsat område, där lokala förhållanden kraftigt inverkar. Punktobservationerna kan alltså inte anses representera sanningen för en modellrutas volym.



Den upplösning, som använts för terrängens höjdvärden och skrovlighet i vädermodellens varje ruta, beror på modellens rutstorlek, dvs. måttskalan, såsom i alla kartpresentationer. Bilden visar ett exempel på vad vädermodellen "ser" av markens höjd per koordinatruta i horisontell upplösning i olika modeller. Modellens koordinatrutor är från vänster till höger 2,5 km, 7,5 km ja 80 km.

AROME väderprognosmodellen

Den finrutiga icke-hydrostatiska (dvs. mesoskalans) AROME-modellens prognostiska variabler är luftens tredimensionella rörelse, dvs. den horisontala vinden och vertikalhastigheten, trycket, temperaturen, luftens fuktighet, mängden av två olika molnpartikeltyper, molnens täckningsgrad, tre olika typers regnpartikelmängd samt den småskaliga turbulensens kinetiska energi. Därtill förutsäger modellen temperatur och fuktighet i markytan och i jordmånen, snötäcket samt utbytet av värmeenergi, fukt och rörelsemängd mellan underlaget och atmosfären.

Markytan består i modellen av vatten, som kan vara fruset, eller av land, som kan vara täckt av växtlighet eller vara bebyggt område, och eventuellt snötäckt. Utbytet av värme, rörelsemängd och fukt beräknas specifikt för varje typ av markyta, som förekommer i en viss koordinatruta, I varje ruta påverkas atmosfären ändå av ett enda representativtvärde , vilket bildas som ett viktatmedelvärdee för för de olika typerna av markyta. Varje typ av markyta har en given skrovlighet, solreflexionsförmåga dvs. albedo samt värmestrålningsemissivitet. Emissiviteten beskriver en kropps värmetrålning i förhållande till en helt svart kropps strålning.

I AROME skiljer sig terrängens skrovlighetsvärden från dem som definierats i WAsP. Öppet vattens skrovlighetsparameter z0 beror på vinden enligt sk. Charnocks formel. På is används standardvärdet z0=1 mm. Landområdens skrovlighet z0 beror på växtlighet, bebyggelse och snötäcke. Värdena för växtlighet och bebyggelse härstammar från ECOCLIMAP databasen. För värme- och fuktighetsvariationerna är råhetsparametern olika den för rörelsemängdens variationer.

Modellens beräkningsområde täcker Finland med näromgivning. Beräkningspunkterna är i väst-östlig riktning 300 och i nord-sydlig riktning 600, då punkternas mellanrum är 2,5 km. Modellen har 40 beräkningsnivåer, som följer terrängen, och varav 9 befinner sig i atmosfärens nedre skikt (< 1 kilometer) och den lägsta beräkningsnivån är 30 meter över marken. I modellen framskrider räkneprocessen i steg av en minuts tidintervall .

I vädermodellen beror upplösningen för den i varje koordinatruta angivna terränghöjden och skrovligheten på modellens rutstorlek, dvs. måttskalan, såsom i alla kartpresentationer. Bilden visar ett exempel på vad vädermodellen "ser" av terrängens höjd, rutvis med olika modellers horisontalresolution.

Isbelagd havsyta inverkar på de närmaste luftskiktens strömningar genom två mekanismer:
1. En fast isytas skrovlighet förändras i jämförelse med en vågtäckt vattenytas. Isytan kan vara jämn, varvid skrovligheten är mycket liten. Däremot kan islagren hopa sig till en ojämn yta, varvid skrovligheten är större än motsvarande vattenytas.
2. Islagret fungerar också som isolering mellan havsvattnet och atmosfären, varvid värmeflödet från havet till atmosfären minskar. Det leder till att luftskikten ovanför havsisen kan kylas ned kraftigt och förorsaka ett mycket stabilt skikt i den undre atmosfären. Den försvagade vertikala omblandningen försvagar även strömningarna nära ytan.

Isens isolerande inverkan på värmeflödet beaktas i AROME-modellen. Däremot beaktas inte de olika istypernas varierande skrovlighet. Detta har ändå ingen stor betydelse för resultaten, för i Finlands förhållanden har luftens termiska balans dvs. stabilitetens inverkan på strömningsförhållandena, större betydelse än små variationier i skrovligheten.

HIRLAM-modellen

HIRLAM (High Resolution Limited Area Model) är en väderprognosmodell som används av Meteorologiska institutet för tvådygnsprognoser. HIRLAM är flera europeiska länders meteorologiska instituts gemensamma utvecklingsprojekt, som startade 1985. Nu används modellversion 7. HIRLAM är en hydrostatisk modell varmed man inte kan beskriva lika småskaliga företeelser som med en icke-hydrostatisk modell. I den nuvarande HIRLAM-versionen är beräkningspunkternas horisontala avstånd 7,5 km och antalet beräkningsnivåer är 60. I HIRLAM-modellen avviker skrovlighets angivelsen något från den som definieras i AROME-modellen.

IFS-modellen

IFS-modellen (Integrated Forecasting System) är den globala hydrostatiska atmosfärmodell, som används av Europeiska centret för medelfristiga väderprognoser (ECMWF). För att generera ERA-interim-materialet har modellen körts med 80 km koordinatavstånd på 60 nivåer.