Ανάπτυξη του συστήματος εποχιακής πρόβλεψης του ECMWF

Οι εποχιακές προβλέψεις του ECMWF βασίζονται στις μεσοπρόθεσμες προβλέψεις μας, αλλά εκτείνονται από επτά έως δεκατρία μήνες. Η Στέφανι Τζόνσον έχει κεντρικό ρόλο στην ανάπτυξη και βελτιστοποίηση του συστήματος εποχιακής πρόβλεψης.

Εμπνευσμένη από τη γοητεία της με την αστρονομία όταν ήταν παιδί, η Στέφανι πρώτα σπούδασε φυσική και στη συνέχεια έκανε διδακτορικό στην αστροφυσική στο Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ στις ΗΠΑ.

Το 2010, μεταπήδησε στη μετεωρολογία για τη μεταδιδακτορική της εργασία στο Πανεπιστήμιο του Ρέντινγκ, στο Ηνωμένο Βασίλειο.

«Η δουλειά μου στην αστρονομία ήταν παρόμοια με την πρόβλεψη καιρού, καθώς εκπροσωπούμε τις δυναμικές εξισώσεις με αριθμητικό τρόπο για να δημιουργήσουμε μια προσομοίωση, αν και η μεθοδολογία είναι αρκετά διαφορετική», εξηγεί.

«Άλλαξα το πεδίο γιατί ήθελα να κάνω κάτι που θα βοηθούσε τους ανθρώπους, όπως η πρόβλεψη ενός φαινομένου Ελ Νίνιο ή Λα Νίνια στον τροπικό Ειρηνικό, το οποίο έχει πολλές συνέπειες σε όλο τον κόσμο.»

Η εργασία της κατά τη διάρκεια της μεταδιδακτορικής της θητείας αφορούσε τη βελτίωση των προβλέψεων βροχοπτώσεων στην ασιατική μουσώνα. Η Στέφανι εξέτασε πώς η αλλαγή διαφορετικών παραμέτρων μεταφοράς επηρεάζει τις βροχοπτώσεις και μελέτησε την επίδραση της ανάλυσης του μοντέλου.

Προς το τέλος του έργου, άρχισε να εργάζεται περισσότερο στις εποχιακές προβλέψεις, το οποίο είναι και το αντικείμενο στο οποίο ασχολείται στο ECMWF από τον Ιανουάριο του 2016.

Εποχιακές Προβλέψεις
Η δουλειά της Στέφανι στο ECMWF περιστρέφεται γύρω από τη βελτίωση του συστήματος εποχιακής πρόβλεψης του Κέντρου. Η θέση της χρηματοδοτείται από την Υπηρεσία Κλιματικής Αλλαγής Copernicus (C3S), την οποία υλοποιεί το ECMWF για την ΕΕ και η οποία δημοσιεύει εποχιακές προβλέψεις από διάφορα κέντρα πρόβλεψης.

Οι εποχιακές προβλέψεις του ECMWF εκτείνονται από 7 έως 13 μήνες μπροστά. «Ο στόχος μιας εποχιακής πρόβλεψης είναι να πει αν μια συγκεκριμένη εποχή θα είναι θερμότερη ή ψυχρότερη από τον μέσο όρο, ή πιο υγρή ή πιο ξηρή από τον μέσο όρο», λέει η Στέφανι.

Τέτοιες προβλέψεις, λοιπόν, δεν αφορούν τις καθημερινές διακυμάνσεις του καιρού, οι οποίες μπορούν να προβλεφθούν μόνο με διαφορετικά επίπεδα εμπιστοσύνης για έως 10 ημέρες μπροστά. Ωστόσο, είναι χρήσιμες για πολλές εφαρμογές. «Για παράδειγμα, μια κυβέρνηση μπορεί να αποφασίσει να αγοράσει περισσότερο αλάτι αν υπάρχει προοπτική για έναν ιδιαίτερα ψυχρό χειμώνα», εξηγεί η Στέφανι.

Σύμφωνα με τον μεγαλύτερο χρονικό ορίζοντα τους, οι εποχιακές προβλέψεις συχνά παρουσιάζονται ως μέσοι όροι τριών μηνών. «Προσπαθούμε να προβλέψουμε πώς θα είναι αυτοί οι τρεις μήνες σε σχέση με το τι έχουμε συνηθίσει.»

Προβλεψιμότητα
Οι εποχιακές προβλέψεις μπορούν να παρέχονται διότι, σε κάποιο βαθμό, ο καιρός εξαρτάται από διαδικασίες που είναι προβλέψιμες σε μακροπρόθεσμο επίπεδο. Αυτές περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, διαδικασίες στον ωκεανό.

«Οι φυσικές διαδικασίες στην ατμόσφαιρα είναι αρκετά γρήγορες, ενώ οι φυσικές διαδικασίες στον ωκεανό είναι πολύ πιο αργές», λέει η Στέφανι. «Η ανάπτυξη ενός φαινομένου Ελ Νίνιο ή Λα Νίνια επηρεάζει την ατμόσφαιρα.»

Ομοίως, οι ιδιότητες της επιφάνειας της γης, όπως η υγρασία του εδάφους, και οι διαδικασίες στην στρατόσφαιρα επηρεάζουν την τροπόσφαιρα και αλλάζουν σχετικά αργά.

«Η δουλειά μου συνίσταται στο να παίρνω όλη την πρόοδο που έχει επιτευχθεί στο Κέντρο για τη βελτίωση αυτών των διαφόρων διαδικασιών και να τη χρησιμοποιώ για να κάνω τις εποχιακές προβλέψεις καλύτερες», λέει η Στέφανι. «Πρόκειται για τη δοκιμή αλλαγών, για παράδειγμα, στο σχέδιο των νεφών ή στον ωκεανό, για να δούμε τι είδους απόδοση μας δίνουν στις εποχιακές προβλέψεις.»

Ο παρακάτω χάρτης δείχνει ότι η πρόβλεψη κατάφερε να προβλέψει με επιτυχία ορισμένες εξελίξεις, ιδιαίτερα γύρω από τον ισημερινό.

Τεχνικές εξελίξεις
Η Στέφανι εκτελεί επίσης κάποια τεχνική εργασία. Για παράδειγμα, το ECMWF κινείται αυτή τη στιγμή σε μια νέα μορφή αρχείου για την έξοδο δεδομένων του. Αυτό απαιτεί εργασία σε όλες τις διαφορετικές προβλέψεις που παράγουμε, συμπεριλαμβανομένων των εποχιακών προβλέψεων.

Οι μέθοδοι μηχανικής μάθησης που έχουν αναπτυχθεί αρχικά για τις μεσοπρόθεσμες προβλέψεις θα δοκιμαστούν και για μεγαλύτερους χρονικούς ορίζοντες, συμπεριλαμβανομένων των εποχιακών προβλέψεων.

«Πρέπει να βεβαιωθώ ότι τέτοιες εξελίξεις ενσωματώνονται σωστά στο σύστημα εποχιακής πρόβλεψης», λέει η Στέφανι. «Η δουλειά μου είναι να πάρω τη δουλειά που έχει γίνει στο Κέντρο και να τη εφαρμόσω στο σύστημα εποχιακής πρόβλεψης.»

Πηγή:https://www.ecmwf.int

FOLLOW US