هذه اللغة مترجمة آليًا، ولم تتم مراجعتها من قِبل إنسان.

NIVΞCTOR
الأخبارادعمنا

العدّاد لم يبدأ بعد

المناخ · مقال

كيف يتم إعداد توقعات الطقس ومدى دقتها الفعلية

نُشر:

باختصار

يتم بناء التنبؤات بإدخال مليارات الملاحظات اليومية في نماذج الحاسوب الفائق التي تحل معادلات فيزياء الغلاف الجوي، ثم تشغيل النموذج عشرات المرات مع شروط بدء مختلفة قليلاً لقياس عدم اليقين. وفقاً لخدمة الطقس الوطنية الأمريكية، فإن التنبؤ لمدة 5 أيام صحيح بنسبة 90٪ تقريباً، والتنبؤ لمدة 7 أيام صحيح بنسبة 80٪ تقريباً، والتنبؤات التي تتجاوز 10 أيام قريبة من رمي عملة نقدية.

هذه النسخة ترجمة آلية للنص الأصلي (English). اقرأ النص الأصلي

يبدأ التنبؤ بالطقس بالبيانات وليس بالتخمينات. وفقاً لإدارة الطقس والمحيطات الوطنية الأمريكية (NOAA)، تجمع أجهزة الحاسوب الفائقة مليارات الملاحظات كل يوم من بالونات الطقس والأقمار الصناعية وعوامات المحيط والرادار وأجهزة استشعار الطائرات ومحطات الأرض، وتحول كل قراءة إلى قيمة رقمية لدرجة الحرارة والضغط الجوي والرطوبة والرياح.

من الملاحظات إلى تشغيل النموذج

تصبح هذه الأرقام نقطة البداية، أو 'الشروط الأولية'، لنموذج التنبؤ الرقمي بالطقس: مجموعة من المعادلات الرياضية التي تصف كيفية تحرك الهواء وتسخينه واحتفاظه بالرطوبة. تقول NOAA أن أجهزة الحاسوب الفائقة تجري 2.8 كوادريليون حساب في الثانية من مراكز بيانات في فيرجينيا وفلوريدا، وتقدم النموذج في فترات زمنية قصيرة، وتعيد حساب حالة الغلاف الجوي بشكل متكرر حتى انتهاء فترة التنبؤ، والتي تصل حالياً إلى 16 يوماً لنموذج NOAA العالمي.

لا يعتمد المتنبئون على نموذج واحد. تلاحظ NOAA أنه يتم مقارنة عدة نماذج عالمية وإقليمية لكل حالة؛ عندما توافق، يرتفع الثقة في التنبؤ، وعندما تختلف، يوصل المتنبئون هذا عدم اليقين للجمهور.

لماذا يقوم المتنبئون بتشغيل عشرات النسخ في نفس الوقت

لأن الغلاف الجوي فوضوي، فإن خطأ صغير في بيانات البداية يمكن أن يتضخم إلى خطأ كبير بعد أيام، كما يشرح المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى (ECMWF) أدناه. لإدارة هذا، يشغل ECMWF مجموعة: يتم إطلاق نفس النموذج عدة مرات من نقاط بداية مختلفة قليلاً. كان أول مجموعة تشغيلية له في ديسمبر 1992 تحتوي على 33 عضواً؛ بحلول 2023 نمت مجموعة النطاق الممتد إلى 101 عضو، حيث يتم تشغيل المجموعات متوسطة النطاق بدقة تقريبية بـ 9 كيلومترات. يظهر الانتشار بين أعضاء المجموعة مدى ثقة التنبؤ.

الشكوك الصغيرة، في معادلات النموذج وفي الملاحظات المستخدمة لتحديد الشروط الأولية، يمكن أن تنمو بسرعة عندما يكون الغلاف الجوي في حالة غير متوقعة.

— ECMWF

مدى دقة التنبؤات اليوم

تنص خدمة أقمار NOAA والمعلومات، NESDIS، على أن التنبؤ لمدة 5 أيام دقيق بنسبة حوالي 90٪، والتنبؤ لمدة 7 أيام دقيق بنسبة حوالي 80٪، والتنبؤات التي تتجاوز 10 أيام صحيحة فقط حوالي نصف الوقت لأن النماذج لا يمكنها الوصول إلى البيانات المستقبلية ويجب أن تستقرئ من الظروف الحالية.

كما تحسنت التنبؤات بشكل حاد على مدى العقود الأخيرة. تقول مكتب الأرصاد الجوية، دائرة الطقس الوطنية في المملكة المتحدة، أن تنبؤها لمدة أربعة أيام اليوم دقيق مثل تنبؤها لمدة يوم واحد قبل 30 سنة. تنص مكتب الأرصاد الجوية أيضاً على أن نموذجها يتم التحقق منه مقابل معايير المنظمة الأرصاد الجوية العالمية وأنه يتم تصنيفه باستمرار بين أفضل اثنين من مزودي التنبؤات في جميع أنحاء العالم. بشكل منفصل، تقارير Our World in Data أن التنبؤات لمدة ثلاثة أيام، نقلاً عن ECMWF، دقيقة باستمرار منذ الثمانينيات وتصل الآن إلى حوالي 97٪.

دقة التنبؤات والأخطاء المبلغ عنها حسب النطاق
نوع التنبؤالرقم المبلغ عنهالمصدر
التنبؤ العام لمدة 5 أيامدقيق بنسبة 90٪ تقريباًNOAA/NESDIS
التنبؤ العام لمدة 7 أيامدقيق بنسبة 80٪ تقريباًNOAA/NESDIS
التنبؤ لمدة 10 أيام أو أطولدقيق بنسبة 50٪ تقريباًNOAA/NESDIS
التنبؤ لمدة 3 أيام (نظام ECMWF)دقيق بنسبة 97٪ تقريباًOur World in Data، نقلاً عن ECMWF
خطأ مسار الأعاصير لمدة 48 ساعة، 1970s مقابل اليومخطأ من 200-400 ميل بحري، الآن حوالي 50 ميل بحريOur World in Data، نقلاً عن المركز الأمريكي الوطني للأعاصير
خطأ مسار الأعاصير لمدة 72 ساعة، 1960s-70s مقابل اليومخطأ يزيد عن 400 ميل بحري، الآن أقل من 80 ميل بحريOur World in Data، نقلاً عن المركز الأمريكي الوطني للأعاصير

الدقة والقوة الحسابية والتغيير الأحدث: نماذج الذكاء الاصطناعي

يأتي جزء من التحسن من شبكات النموذج الأدق. تقول ECMWF أن دقتها الأفقية قد انتقلت من حوالي 210 كيلومتر إلى 18 كيلومتر على مدى 30 سنة، وأن وقت الرصاص لتنبؤاتها الماهرة بالمجموعة قد نما بحوالي يوم ونصف لكل عقد في المتوسط. تضيف Our World in Data أن شبكة التنبؤ الخاصة بـ Met Office قد انتقلت من حوالي 90 كيلومتر إلى 1.5 كيلومتر، مما أغلق الفجوات بين نقاط الملاحظة.

التحول الأحدث هو التعلم الآلي. في تقييمها لأداء 2025، أبلغت ECMWF أن نظام التنبؤ القائم على الذكاء الاصطناعي، AIFS، أنتج أخطاء بنسبة 5-15٪ أقل من نموذجها التقليدي القائم على الفيزياء للتنبؤات متوسطة المدى حتى 15 يوماً، وأن AIFS تفوقت بشكل كبير على النظام الأقدم في التنبؤ بمسار الأعاصير الاستوائية، على الرغم من أنها قللت من توقع شدة العاصفة. قالت ECMWF أيضاً أن 2025 حققت أكبر تحسن في المهارة لسنة واحدة في أكثر من عقد، مدفوعاً بتحديثات النظام المقدمة في نهاية 2024، بما في ذلك تقليل الأخطاء بحوالي 10٪ لدرجة الحرارة وسرعة الرياح بالقرب من السطح في توقعاتها بالمجموعة.

ليس كل التنبؤات موثوقة بنفس القدر

لا يتم توزيع الدقة بالتساوي حول العالم. تقارير Our World in Data أن الدول منخفضة الدخل تنفق من 15 إلى 20 مرة أقل لكل فرد على خدمات الطقس من الدول ذات الدخل المرتفع، وهي فجوة تؤثر على جودة التنبؤات المحلية ووصول أنظمة الإنذار المبكر للطقس الشديد.

أسئلة

كم عدد الأيام المقبلة التي يمكن الاعتماد عليها في توقعات الطقس؟
وفقاً لـ NOAA/NESDIS، فإن التنبؤ لمدة 5 أيام دقيق بنسبة حوالي 90٪ والتنبؤ لمدة 7 أيام دقيق بنسبة حوالي 80٪، لكن التنبؤات التي تتجاوز 10 أيام صحيحة فقط حوالي نصف الوقت.
لماذا تتغير التنبؤات أحياناً من يوم إلى آخر؟
الأخطاء الصغيرة في ظروف البداية المرصودة يمكن أن تنمو بسرعة في نظام الغلاف الجوي الفوضوي، كما يشرح ECMWF، لذلك يمكن أن تتغير تنبؤات النموذج مع وصول البيانات الجديدة وإعادة معالجتها.
ما هو التنبؤ بالمجموعة؟
يعني تشغيل نفس نموذج الطقس عدة مرات من ظروف بداية مختلفة قليلاً؛ كانت مجموعة النطاق الممتد لـ ECMWF تضم 101 عضو في 2023، وانتشار النتائج يظهر للمتنبئين مدى الثقة التي يجب أن يكونوا عليها.
هل تحسنت توقعات الطقس فعلاً؟
نعم: تقول مكتب الأرصاد الجوية أن تنبؤها لمدة أربعة أيام الآن دقيق مثل تنبؤها ليوم واحد قبل 30 سنة، وتقرير Our World in Data، نقلاً عن أرقام المركز الأمريكي الوطني للأعاصير، أن أخطاء مسار الأعاصير انخفضت من مئات الأميال البحرية في السبعينيات إلى أقل بكثير من 100 ميل بحري اليوم.
هل التنبؤات جيدة بالتساوي في كل مكان في العالم؟
لا. تقارير Our World in Data أن الدول منخفضة الدخل تنفق من 15 إلى 20 مرة أقل لكل فرد على خدمات الطقس من الدول ذات الدخل المرتفع، مما يؤثر على جودة التنبؤات والتغطية المبكرة للإنذار.

المصادر

  1. NOAA — Weather prediction: It's math!
  2. NOAA/NESDIS — How Reliable Are Weather Forecasts?
  3. Met Office — How accurate are our public forecasts?
  4. Our World in Data — Weather forecasts have become much more accurate; we now need to make them available to everyone
  5. ECMWF — 30 years of ensemble forecasting at ECMWF
  6. ECMWF — 2025 forecast evaluation met with positive feedback

أُعدّت هذه المادة بالذكاء الاصطناعي وخضعت لتدقيق آلي للمصادر قبل النشر. إن رأيت خطأً فاطلب تصحيحه. طلب تصحيح أو حق الرد · كيف نعمل

مواد ذات صلة