تاريخ التنبؤ العددي بالطقس

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 9 صور
الموسوعة الحرة
لوحة التحكم الرئيسية لجهاز إينياك في كلية مور للهندسة الكهربائية
الفرق بين التوقعات والنتيجة الفعلية للطقس للتوقعات قبل 3 و5 و7 و10 أيام

يتناول تاريخ التنبؤ العددي بالطقس كيفية تغير الظروف الجوية الحالية، كمدخلات في النماذج الرياضية للغلاف الجوي والمحيطات، للتنبؤ بالطقس وحالة البحر المستقبلية (عملية التنبؤ العددي بالطقس )، على مر السنين. ورغم المحاولات اليدوية الأولى في عشرينيات القرن الماضي، لم يُختصر وقت الحساب إلى أقل من فترة التنبؤ نفسها إلا مع ظهور الحاسوب وبرامج المحاكاة الحاسوبية . استُخدم جهاز ENIAC لإنشاء أولى التنبؤات الحاسوبية عام 1950، وعلى مر السنين، استُخدمت حواسيب أكثر قوة لزيادة حجم مجموعات البيانات الأولية واستخدام نسخ أكثر تعقيدًا من معادلات الحركة. أدى تطوير نماذج التنبؤ العالمية إلى ظهور أولى نماذج المناخ. كما سهّل تطوير النماذج الإقليمية (ذات النطاق المحدود) التقدم في التنبؤ بمسارات الأعاصير المدارية وجودة الهواء في سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي.

نظرًا لأن مخرجات نماذج التنبؤ القائمة على ديناميكيات الغلاف الجوي تتطلب تصحيحات قرب سطح الأرض، فقد طُوّرت إحصاءات مخرجات النماذج (MOS) في سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي لنقاط التنبؤ الفردية (المواقع). تُطبّق إحصاءات مخرجات النماذج تقنيات إحصائية لمعالجة مخرجات النماذج الديناميكية باستخدام أحدث بيانات الرصد السطحي والبيانات المناخية لنقطة التنبؤ. تُتيح هذه التقنية تصحيح دقة النموذج وانحيازاته. مع تزايد قدرة الحواسيب العملاقة، لا تتجاوز دقة تنبؤات نماذج الطقس العددية أسبوعين تقريبًا، نظرًا لأن كثافة وجودة البيانات الرصدية - إلى جانب الطبيعة الفوضوية للمعادلات التفاضلية الجزئية المستخدمة في حساب التنبؤ - تُدخل أخطاءً تتضاعف كل خمسة أيام. يُساعد استخدام تنبؤات مجموعات النماذج منذ تسعينيات القرن الماضي على تحديد عدم اليقين في التنبؤ وتوسيع نطاق التنبؤات الجوية إلى فترات زمنية أبعد مما كان ممكنًا سابقًا.

خلفية

حتى نهاية القرن التاسع عشر، كان التنبؤ بالطقس يعتمد كليًا على التقدير الشخصي والقواعد التجريبية، مع فهم محدود للآليات الفيزيائية الكامنة وراء العمليات الجوية. في عام ١٩٠١، اقترح كليفلاند آبي ، مؤسس مكتب الأرصاد الجوية الأمريكي ، أن الغلاف الجوي يخضع لنفس مبادئ الديناميكا الحرارية والهيدروديناميكية التي دُرست في القرن السابق. [ ١ ] وفي عام ١٩٠٤، وضع فيلهلم بيركنز إجراءً من خطوتين للتنبؤ بالطقس باستخدام النماذج. أولًا، تُستخدم خطوة تشخيصية لمعالجة البيانات لتوليد الشروط الأولية ، والتي تُعدّل زمنيًا من خلال خطوة تنبؤية تحل مشكلة القيمة الأولية . [ ٢ ] كما حدد سبعة متغيرات تُحدد حالة الغلاف الجوي عند نقطة معينة: الضغط ، ودرجة الحرارة ، والكثافة ، والرطوبة ، ومكونات متجه سرعة التدفق الثلاثة . أشار بيركنز إلى إمكانية استخدام المعادلات القائمة على استمرارية الكتلة ، وحفظ الزخم ، والقانونين الأول والثاني للديناميكا الحرارية ، وقانون الغاز المثالي ، لتقدير حالة الغلاف الجوي في المستقبل باستخدام الطرق العددية . [ 3 ] وباستثناء القانون الثاني للديناميكا الحرارية، [ 2 ] تُشكل هذه المعادلات أساس المعادلات الأولية المستخدمة في نماذج الطقس الحالية. [ 4 ]

في عام ١٩٢٢، نشر لويس فراي ريتشاردسون أول محاولة للتنبؤ بالطقس عدديًا. باستخدام صيغة هيدروستاتيكية معدلة لمعادلات بيركنز الأساسية، [ ٢ ] أنتج ريتشاردسون يدويًا تنبؤًا لمدة ست ساعات لحالة الغلاف الجوي فوق نقطتين في وسط أوروبا، واستغرق ذلك ستة أسابيع على الأقل. [ ٣ ] وقد حسب تنبؤه أن التغير في ضغط السطح سيكون ١٤٥ مليبار (٤.٣ بوصة زئبقية ) ، وهي قيمة غير واقعية، إذ كانت خاطئة بمقدار رتبتين. ويعود هذا الخطأ الكبير إلى عدم توازن في حقلي الضغط وسرعة الرياح المستخدمين كشروط ابتدائية في تحليله. [ ٢ ] 

أُجري أول تنبؤ عددي ناجح باستخدام الحاسوب الرقمي ENIAC عام 1950 على يد فريق بقيادة عالم الأرصاد الجوية الأمريكي جول شارني . ضم الفريق فيليب طومسون، ولاري غيتس، وعالم الأرصاد الجوية النرويجي راغنار فيورتوفت ، وعالم الرياضيات التطبيقية جون فون نيومان ، ومبرمجة الحاسوب كلارا دان فون نيومان ، وإم إتش فرانكل، وجيروم نامياس ، وجون سي فريمان الابن، وفرانسيس رايشيلدرفر ، وجورج بلاتزمان ، وجوزيف سماغورينسكي . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] استخدموا صيغة مبسطة لديناميكيات الغلاف الجوي تعتمد على حل معادلة الدوامة الباروتروبية فوق طبقة واحدة من الغلاف الجوي، وذلك بحساب الارتفاع الجيوبوتنشالي لسطح الضغط الجوي عند 500 مليبار (15 بوصة زئبقية) . [ ٨ ] أدى هذا التبسيط إلى تقليل متطلبات وقت وذاكرة الحاسوب بشكل كبير، مما سمح بإجراء العمليات الحسابية على الحواسيب البدائية نسبيًا في ذلك الوقت. [ ٩ ] عندما تلقى ريتشاردسون نبأ أول تنبؤ جوي من إينياك عام ١٩٥٠، أشار إلى أن النتائج كانت "تقدمًا علميًا هائلًا". [ ٢ ] استغرقت الحسابات الأولى لتنبؤ لمدة ٢٤ ساعة من إينياك ما يقرب من ٢٤ ساعة لإنجازها، [ ٢ ] لكن فريق تشارني لاحظ أن معظم هذا الوقت قد أُهدر في "عمليات يدوية"، وأعربوا عن أملهم في أن تتحقق قريبًا تنبؤات الطقس قبل حدوثه. [ ٨ ]  

مثال على توقع ارتفاع الجهد الجيوبوتنشالي عند مستوى 500 مليبار باستخدام نموذج التنبؤ العددي بالطقس. كما يظهر فيه كتلة أوميغا .

في المملكة المتحدة، أنجز مكتب الأرصاد الجوية أول تنبؤ عددي بالطقس عام 1952 على يد إف إتش بوشبي ومافيس هايندز تحت إشراف جون سوير . استُخدمت في هذه التنبؤات التجريبية شبكة 12 × 8 بمسافة 260  كم بين الخلايا، وفترة زمنية مدتها ساعة واحدة، واستغرقت أربع ساعات من وقت الحوسبة للتنبؤ لمدة 24 ساعة على حاسوب EDSAC في جامعة كامبريدج وحاسوب LEO الذي طورته شركة جيه ليونز وشركاه. بعد هذه التجارب الأولية، انتقل العمل إلى حاسوب فيرانتي مارك 1 في قسم الهندسة الكهربائية بجامعة مانشستر ، وفي عام 1959، تم تركيب حاسوب فيرانتي ميركوري ، المعروف باسم "ميتيور"، في مكتب الأرصاد الجوية. [ 10 ]

السنوات الأولى

في سبتمبر 1954، جمع كارل-غوستاف روسبي فريقًا دوليًا من خبراء الأرصاد الجوية في ستوكهولم، وأصدر أول تنبؤ جوي عملي (أي تنبؤات روتينية للاستخدام العملي) استنادًا إلى معادلة الضغط الجوي. [ 11 ] بدأ التنبؤ العددي العملي بالطقس في الولايات المتحدة عام 1955 تحت مظلة وحدة التنبؤ العددي المشتركة للطقس (JNWPU)، وهو مشروع مشترك بين القوات الجوية والبحرية ومكتب الأرصاد الجوية الأمريكي . [ 12 ] كان نموذج JNWPU في الأصل نموذجًا ثلاثي الطبقات للضغط الجوي، طوره أيضًا تشارني. [ 13 ] وكان يقتصر على نمذجة الغلاف الجوي في نصف الكرة الشمالي . [ 14 ] في عام 1956، تحولت JNWPU إلى نموذج ثنائي الطبقات للضغط الجوي الحراري ، طوره تومسون وغيتس. [ 13 ] يقوم النموذج الحراري على افتراض أساسي مفاده أنه بينما قد تتغير شدة الرياح الحرارية ، فإن اتجاهها لا يتغير مع الارتفاع، وبالتالي يمكن محاكاة عدم استقرار الغلاف الجوي باستخدام سطحي الارتفاع الجيوبوتنشالي عند 500 و1000 مليبار (15 و30 بوصة زئبقية) ومتوسط ​​الرياح الحرارية بينهما. [ 15 ] [ 16 ] ومع ذلك، ونظرًا لضعف دقة النموذج الحراري، عاد الاتحاد الوطني الياباني للتنبؤات الجوية إلى النموذج الباروتروبي أحادي الطبقة في عام 1958. [ 2 ] وأصبحت وكالة الأرصاد الجوية اليابانية ثالث منظمة تبدأ التنبؤ العددي العملي بالطقس في عام 1959. [ 17 ] كما استندت أولى التنبؤات الآنية التي أصدرها مكتب الأرصاد الجوية الأسترالي في عام 1969 لأجزاء من نصف الكرة الجنوبي إلى النموذج الباروتروبي أحادي الطبقة. [ 18 ]  

استخدمت النماذج اللاحقة معادلات أكثر شمولاً لديناميكيات الغلاف الجوي وديناميكياته الحرارية . في عام 1959، قدّم كارل هاينز هينكلمان أول تنبؤ معقول باستخدام المعادلات الأولية، بعد 37 عامًا من محاولة ريتشاردسون الفاشلة. وقد فعل هينكلمان ذلك عن طريق إزالة التذبذبات الصغيرة من النموذج العددي أثناء التهيئة. في عام 1966، بدأت ألمانيا الغربية والولايات المتحدة في إنتاج تنبؤات تشغيلية تستند إلى نماذج المعادلات الأولية، تبعتها المملكة المتحدة في عام 1972 وأستراليا في عام 1977. [ 2 ] [ 18 ] سمحت الإضافات اللاحقة إلى نماذج المعادلات الأولية بفهم أعمق لظواهر الطقس المختلفة. في الولايات المتحدة، أُضيفت تأثيرات الإشعاع الشمسي إلى نموذج المعادلات الأولية في عام 1967؛ وأُضيفت تأثيرات الرطوبة والحرارة الكامنة في عام 1968؛ وأُدمجت تأثيرات التغذية الراجعة من المطر على الحمل الحراري في عام 1971. بعد ثلاث سنوات، طُرح أول نموذج تنبؤ عالمي. [ 13 ] بدأ إدخال الجليد البحري في نماذج التنبؤ في عام 1971. [ 19 ] بدأت الجهود لإدراج درجة حرارة سطح البحر في تهيئة النموذج في عام 1972 نظرًا لدورها في تعديل الطقس في خطوط العرض العليا من المحيط الهادئ. [ 20 ]

نماذج التنبؤ العالمية

تستخدم النماذج أنظمة من المعادلات التفاضلية القائمة على قوانين الفيزياء وحركة الموائع والكيمياء ، وتستخدم نظام إحداثيات يقسم الكوكب إلى شبكة ثلاثية الأبعاد. ويتم حساب الرياح وانتقال الحرارة والإشعاع والرطوبة النسبية والهيدرولوجيا السطحية داخل كل شبكة ، وتقييم التفاعلات مع النقاط المجاورة.

نموذج التنبؤ العالمي هو نموذج للتنبؤ بالطقس، يقوم بتهيئة وتوقع حالة الطقس في جميع أنحاء طبقة التروبوسفير للأرض . وهو برنامج حاسوبي يُنتج معلومات الأرصاد الجوية لأوقات مستقبلية في مواقع وارتفاعات محددة. يتضمن أي نموذج حديث مجموعة من المعادلات، تُعرف بالمعادلات الأساسية ، تُستخدم للتنبؤ بحالة الغلاف الجوي في المستقبل. [ 21 ] تُستخدم هذه المعادلات - إلى جانب قانون الغاز المثالي - لتطوير حقول الكثافة والضغط ودرجة الحرارة الكامنة ، وحقل متجه سرعة تدفق الغلاف الجوي عبر الزمن. كما تتضمن بعض نماذج المعادلات الأساسية عالية الدقة معادلات نقل إضافية للملوثات والهباء الجوي . [ 22 ] المعادلات المستخدمة هي معادلات تفاضلية جزئية غير خطية ، يستحيل حلها بدقة باستخدام الطرق التحليلية، [ 23 ] باستثناء بعض الحالات المثالية. [ 24 ] لذلك، تُقدم الطرق العددية حلولًا تقريبية. تستخدم النماذج المختلفة طرق حل مختلفة: تستخدم بعض النماذج العالمية وجميع النماذج الإقليمية تقريبًا طرق الفروق المحدودة للأبعاد المكانية الثلاثة، بينما تستخدم نماذج عالمية أخرى وعدد قليل من النماذج الإقليمية طرقًا طيفية للأبعاد الأفقية وطرق الفروق المحدودة في البعد الرأسي. [ 23 ]

تم إطلاق النموذج الطيفي العالمي للمركز الوطني للأرصاد الجوية في أغسطس 1980. [ 14 ] وبدأ نموذج المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى في 1 مايو 1985. [ 25 ] ويُشغّل مكتب الأرصاد الجوية في المملكة المتحدة نموذجه العالمي منذ أواخر ثمانينيات القرن الماضي، [ 26 ] وأضاف إليه نظام استيعاب بيانات ثلاثي الأبعاد (3D-Var) في منتصف عام 1999. [ 27 ] ويُشغّل المركز الكندي للأرصاد الجوية نموذجًا عالميًا منذ عام 1991. [ 28 ] وشغّلت الولايات المتحدة نموذج الشبكة المتداخلة (NGM) من عام 1987 إلى عام 2000، مع استمرار بعض ميزاته حتى عام 2009. وبين عامي 2000 و2002، شغّل مركز النمذجة البيئية نموذج الطيران (AVN) للتنبؤات قصيرة المدى، ونموذج التنبؤ متوسط ​​المدى (MRF) للتنبؤات طويلة المدى. خلال هذه الفترة، تم تمديد نموذج AVN حتى نهاية فترة التنبؤ، مما ألغى الحاجة إلى نموذج MRF وحلّ محله. وفي أواخر عام 2002، أُعيد تسمية نموذج AVN إلى نظام التنبؤ العالمي (GFS). [ 29 ] ومنذ عام 2002 ، تُشغّل هيئة الأرصاد الجوية الألمانية نموذجها الهيدروستاتيكي العالمي، GME ، باستخدام شبكة سداسية عشرونية الوجوه . [ 30 ] ومن المقرر أن يحل نموذج FIM ( نموذج تتبع التدفق ذو الحجم المحدود العشري الوجوه )، الذي يُشبه GME في كونه مُقسّمًا إلى شبكة عشرونية الوجوه مُقتطعة، محلّ نموذج GFS في منتصف العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين.

نماذج المناخ العالمية

في عام 1956، طوّر نورمان أ. فيليبس نموذجًا رياضيًا قادرًا على تصوير الأنماط الشهرية والموسمية في طبقة التروبوسفير بدقة، ليصبح بذلك أول نموذج مناخي ناجح . [ 31 ] [ 32 ] وبعد عمل فيليبس، بدأت عدة مجموعات العمل على إنشاء نماذج الدوران العام . [ 33 ] وفي أواخر الستينيات، طُوّر أول نموذج مناخي للدوران العام يجمع بين العمليات المحيطية والجوية في مختبر ديناميكيات الموائع الجيوفيزيائية التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) . [ 34 ] وبحلول أوائل الثمانينيات، طوّر المركز الوطني الأمريكي لأبحاث الغلاف الجوي نموذج الغلاف الجوي المجتمعي؛ وقد خضع هذا النموذج لتحسينات مستمرة حتى العقد الأول من الألفية الثانية. [ 35 ] وفي عام 1986، بدأت الجهود لتهيئة نماذج لأنواع التربة والنباتات، مما أدى إلى تنبؤات أكثر واقعية. على سبيل المثال، أظهر نموذج مركز دراسات الغلاف الجوي للمحيطات واليابسة (COLA) انحرافًا في درجات الحرارة يتراوح بين 2 و4 درجات مئوية (36-39 درجة فهرنهايت) وانحرافًا في هطول الأمطار بسبب عدم دقة تحديد معلمات أنواع المحاصيل والنباتات في وسط الولايات المتحدة. [ 36 ] تُستخدم حاليًا نماذج مناخية متكاملة للمحيطات والغلاف الجوي، مثل نموذج HadCM3 التابع لمركز هادلي للتنبؤ المناخي والبحوث، كمدخلات لدراسات تغير المناخ . [ 33 ] تم إهمال أهمية موجات الجاذبية في هذه النماذج حتى منتصف ثمانينيات القرن الماضي. أما الآن، فتُعدّ موجات الجاذبية ضرورية في نماذج المناخ العالمية لمحاكاة دورات الغلاف الجوي على المستويين الإقليمي والعالمي بدقة، على الرغم من أن نطاقها الواسع يُعقّد عملية دمجها. [ 37 ] طُوّر نموذج نظام المناخ (CSM) في المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي في يناير 1994. [ 38 ]  

إطار عمل النمذجة المعزز بالذكاء الاصطناعي

بالمقارنة مع الطرق التقليدية القائمة على الفيزياء، أظهرت تقنيات التعلم الآلي ، أو بشكل أوسع، تقنيات الذكاء الاصطناعي ، إمكانات واعدة في تحسين التنبؤات الجوية (راجع مراجعة شين وآخرون [ 39 ] ). وكما هو موضح بالتفصيل في الجدول 4 من دراسة شين وآخرون، تم تدريب هذه النماذج المدعومة بالذكاء الاصطناعي باستخدام بيانات إعادة تحليل ERA5 ومجموعات بيانات CMIP6، وتم تقييمها باستخدام مجموعة متنوعة من المقاييس مثل متوسط ​​الجذر التربيعي للخطأ (RMSE)، ومعاملات ارتباط الشذوذ (ACC)، ودرجة الاحتمالية المرتبة المستمرة (CRPS)، ومعامل ارتباط الشذوذ الزمني (TCC)، ودرجة مهارة الاحتمالية المرتبة (RPSS)، ودرجة مهارة براير (BSS)، والارتباط الثنائي (COR).

باستخدام الشبكات العصبية الالتفافية العميقة (CNNs)، حقق وين وآخرون [ 40 ] تنبؤات جوية تصل مدتها إلى 14 يومًا. ومن الجدير بالذكر أن التطورات الحديثة في مجال الذكاء الاصطناعي، ولا سيما نماذج المحولات (مثل فاسواني وآخرون [ 41 ] ) ومشتقاتها، مثل "محول الرؤية" (دوسوفيتسكي وآخرون، 2020 [ 42 ] )، قد أتاحت فرصًا كبيرة لخفض تكلفة التنبؤات الجوية وإعادة النظر في حدود دقة التنبؤ. ومن بين النماذج المدعومة بالذكاء الاصطناعي المذكورة، قدمت جميعها تنبؤات مماثلة أو أفضل قليلًا من تلك التي تقدمها الأنظمة القائمة على المعادلات التفاضلية الجزئية الفيزيائية للتنبؤات قصيرة المدى (3-14 يومًا).

حاولت ثلاث دراسات إجراء محاكاة على نطاقات زمنية دون موسمية أو أكبر. من بين هذه الدراسات، عُرض نظام ClimX في ورقة بحثية في مؤتمر. أما نظام Fu-Xi المُحسّن، إلى جانب نسخته الأساسية، فقد وُثّق في كلٍّ من نسخة أولية ومقالة منشورة في مجلة علمية. في الدراسة الثالثة، استخدم باخ وآخرون (2024) [ 43 ] منهجًا هجينًا ديناميكيًا قائمًا على البيانات لإظهار التحسينات المحتملة في التنبؤات الموسمية دون الموسمية. تشير نتائجهم إلى وجود ارتباط يزيد عن 0.5 على مدى 46 يومًا في تنبؤين.

نماذج ذات مساحة محدودة

ينقسم النطاق الأفقي للنموذج إما إلى عالمي ، يغطي الكرة الأرضية بأكملها، أو إقليمي ، يغطي جزءًا منها فقط. تسمح النماذج الإقليمية (المعروفة أيضًا بنماذج المناطق المحدودة ) باستخدام تباعد شبكي أدق (أو أصغر) من النماذج العالمية. تُركز الموارد الحاسوبية المتاحة على منطقة محددة بدلًا من توزيعها على الكرة الأرضية. وهذا يُمكّن النماذج الإقليمية من حلّ الظواهر الجوية الصغيرة النطاق التي لا يمكن تمثيلها على الشبكة الأوسع للنموذج العالمي. تستخدم النماذج الإقليمية نموذجًا عالميًا للشروط الابتدائية لحافة نطاقها، وذلك للسماح للأنظمة من خارج نطاق النموذج الإقليمي بالانتقال إلى منطقته. ينشأ عدم اليقين والأخطاء في النماذج الإقليمية من النموذج العالمي المستخدم للشروط الحدية لحافة النموذج الإقليمي، بالإضافة إلى الأخطاء التي تُعزى إلى النموذج الإقليمي نفسه. [ 44 ]

في الولايات المتحدة، طُرح أول نموذج إقليمي تشغيلي، وهو نموذج الشبكة الدقيقة للمناطق المحدودة (LFM)، عام 1971. [ 13 ] وتوقف تطويره عام 1986. ظهر نموذج NGM لأول مرة عام 1987، واستُخدم أيضًا لإنشاء إحصاءات مخرجات النموذج للولايات المتحدة. [ 45 ] وتوقف تطويره عام 1991. طُبّق نموذج ETA في الولايات المتحدة عام 1993 [ 14 ] ، ثم جرى تحديثه إلى نموذج NAM عام 2006. كما تُقدّم الولايات المتحدة نموذج Rapid Refresh (الذي حلّ محلّ نموذج RUC عام 2012) للتطبيقات قصيرة المدى وعالية الدقة؛ ويستند كلٌّ من Rapid Refresh وNAM إلى نفس الإطار، وهو WRF . تُشغّل هيئة الأرصاد الجوية الفرنسية نموذجها متوسط ​​المقياس "ALADIN" (العمل البحثي ذو المقياس الصغير والمقياس الكبير) لفرنسا، والمستند إلى النموذج العالمي للمركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى (ECMWF)، منذ عام 1995. [ 46 ] وفي يوليو 1996، طبّق مكتب الأرصاد الجوية نظام التنبؤ بالمناطق المحدودة (LAPS). [ 47 ] ودخل النموذج الكندي الإقليمي للعناصر المحدودة (RFE) حيز التشغيل في 22 أبريل 1986. [ 48 ] وتلاه النموذج الكندي العالمي متعدد المقاييس البيئي (GEM) متوسط ​​المقياس في 24 فبراير 1997. [ 46 ]

طوّرت هيئة الأرصاد الجوية الألمانية النموذج الإقليمي عالي الدقة (HRM) عام 1999، والذي يُستخدم على نطاق واسع في الأوساط التشغيلية والبحثية للأرصاد الجوية، ويُشغّل بافتراضات التوازن الهيدروستاتيكي. [ 49 ] وطُوّر نظام التنبؤ متوسط ​​النطاق في القطب الجنوبي (AMPS) للقارة القطبية الجنوبية عام 2000 من قِبل برنامج الولايات المتحدة لأبحاث القطب الجنوبي . [ 50 ] ويُستخدم النموذج المحلي الألماني غير الهيدروستاتيكي لأوروبا (LME) منذ عام 2002، ودخلت زيادة في نطاق تغطيته حيز التشغيل في 28 سبتمبر 2005. [ 51 ] وتُشغّل وكالة الأرصاد الجوية اليابانية نموذجًا متوسط ​​النطاق عالي الدقة وغير هيدروستاتيكي منذ سبتمبر 2004. [ 52 ]

نماذج جودة الهواء

تصوير لعمود انتشار ملوثات الهواء الغاوسي الطافي

تُعدّ المراجع التقنية المتعلقة بانتشار تلوث الهواء واسعة النطاق، ويعود تاريخها إلى ثلاثينيات القرن العشرين وما قبلها. وقد اشتقّ بوسانكيه وبيرسون إحدى المعادلات المبكرة لانتشار أعمدة ملوثات الهواء. [ 53 ] لم تفترض معادلتهما التوزيع الغاوسي ، كما لم تأخذ في الحسبان تأثير انعكاس عمود الملوثات عن سطح الأرض. وفي عام 1947، اشتقّ السير غراهام ساتون معادلةً لانتشار أعمدة ملوثات الهواء، تضمنت افتراض التوزيع الغاوسي للانتشار الرأسي والعرضي للعمود، بالإضافة إلى تأثير انعكاسه عن سطح الأرض. [ 54 ] وبفضل الحافز الذي وفّرته اللوائح الصارمة للتحكم البيئي ، شهد استخدام حسابات انتشار أعمدة ملوثات الهواء نموًا هائلًا بين أواخر ستينيات القرن العشرين واليوم. وقد طُوّرت خلال تلك الفترة العديد من برامج الحاسوب لحساب انتشار انبعاثات ملوثات الهواء، والتي عُرفت باسم "نماذج انتشار الهواء". كان أساس معظم تلك النماذج هو المعادلة الكاملة لنمذجة التشتت الغاوسي لأعمدة تلوث الهواء المستمرة والطفوية. تتطلب معادلة تشتت ملوثات الهواء الغاوسية إدخال H وهو ارتفاع خط الوسط لعمود التلوث فوق مستوى سطح الأرض - و H هو مجموع H s (الارتفاع المادي الفعلي لنقطة مصدر انبعاث عمود التلوث) بالإضافة إلى Δ H (ارتفاع العمود بسبب طفو العمود).

لتحديد قيمة ΔH ، استخدمت معظم نماذج انتشار الملوثات في الهواء، إن لم يكن جميعها، التي طُوّرت بين أواخر الستينيات وأوائل الألفية الثانية، ما يُعرف باسم "معادلات بريغز". نشر جي. إيه. بريغز ملاحظاته ومقارناته حول ارتفاع عمود الدخان لأول مرة عام 1965. [ 55 ] وفي عام 1968، خلال ندوة رعتها منظمة الحفاظ على الهواء والماء النظيفين في أوروبا، قارن بريغز العديد من نماذج ارتفاع عمود الدخان المتوفرة آنذاك في الأدبيات العلمية. [ 56 ] وفي العام نفسه، كتب بريغز أيضًا القسم الخاص بالتحليلات المقارنة لنماذج ارتفاع عمود الدخان في المنشور الذي حرّره سليد [ 57 ] . تبع ذلك في عام 1969 مراجعته النقدية الشاملة للأدبيات المتعلقة بارتفاع عمود الدخان، [ 58 ] حيث اقترح مجموعة من معادلات ارتفاع عمود الدخان التي أصبحت تُعرف على نطاق واسع باسم "معادلات بريغز". وفي وقت لاحق، قام بريجز بتعديل معادلات ارتفاع عمود الدخان التي وضعها عام 1969 في عامي 1971 و1972. [ 59 ] [ 60 ]

طُوِّر نموذج الأحواض الهوائية الحضرية، وهو نموذج تنبؤ إقليمي لتأثيرات تلوث الهواء والأمطار الحمضية ، من قِبَل شركة خاصة في الولايات المتحدة عام 1970. تولت وكالة حماية البيئة تطوير هذا النموذج ، وجرى تحسينه في منتصف إلى أواخر سبعينيات القرن الماضي باستخدام نتائج دراسة إقليمية لتلوث الهواء. وبينما طُوِّر هذا النموذج في كاليفورنيا ، فقد استُخدم لاحقًا في مناطق أخرى من أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا خلال ثمانينيات القرن الماضي. [ 61 ] يُعد نموذج جودة الهواء متعدد المقاييس المجتمعي (CMAQ) نموذجًا مفتوح المصدر لجودة الهواء ، ويُشغَّل داخل الولايات المتحدة بالتزامن مع نموذج NAM متوسط ​​المقياس منذ عام 2004. [ 62 ] [ 63 ] بدأ تشغيل أول نموذج تشغيلي لجودة الهواء في كندا، وهو نظام الأوزون وأكاسيد النيتروجين نصف الكروي والإقليمي الكندي (CHRONOS)، في عام 2001. وقد استُبدل بنموذج البيئة العالمي متعدد المقاييس - نمذجة جودة الهواء والكيمياء (GEM-MACH) في نوفمبر 2009. [ 64 ]

نماذج الأعاصير المدارية

أعلى : محاكاة نموذج WRF لمسارات إعصار ريتا . أسفل : انتشار تنبؤات مجموعة النماذج المتعددة الصادرة عن المركز الوطني للأعاصير.

خلال عام 1972، طُوِّر أول نموذج للتنبؤ بارتفاع الأمواج العاصفة على طول الجرف القاري ، والمعروف باسم البرنامج الخاص لحصر سعة ارتفاع الأمواج الناجمة عن الأعاصير (SPLASH). [ 65 ] وفي عام 1978، بدأ تشغيل أول نموذج لتتبع الأعاصير قائم على ديناميكيات الغلاف الجوي ، وهو نموذج الشبكة الدقيقة المتحركة (MFM). [ 13 ] وفي مجال التنبؤ بمسارات الأعاصير المدارية ، وعلى الرغم من التحسن المستمر في توجيه النماذج الديناميكية بفضل زيادة القدرة الحاسوبية، لم يظهر التنبؤ العددي بالطقس مهارةً حقيقية إلا في ثمانينيات القرن الماضي ، ولم يتفوق باستمرار على النماذج الإحصائية أو الديناميكية البسيطة إلا في تسعينيات القرن الماضي. [ 66 ] وفي أوائل ثمانينيات القرن الماضي، وُجد أن دمج بيانات الرياح المستمدة من صور الأقمار الصناعية لبخار الماء والأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي يُحسِّن من دقة التنبؤ بمسارات الأعاصير المدارية. [ 67 ] استُخدم نموذج الأعاصير التابع لمختبر ديناميكيات الموائع الجيوفيزيائية (GFDL) لأغراض البحث بين عامي 1973 ومنتصف الثمانينيات. وبمجرد التأكد من قدرته على التنبؤ بالأعاصير، تحوّل النموذج البحثي، عبر عملية تحوّل استمرت عدة سنوات، إلى نموذج تشغيلي يمكن استخدامه من قبل هيئة الأرصاد الجوية الوطنية في عام 1995. [ 68 ]

يُعدّ نموذج التنبؤ بأحوال الطقس المتعلقة بالأعاصير (HWRF) نسخةً متخصصةً من نموذج التنبؤ بأحوال الطقس (WRF) ، ويُستخدم للتنبؤ بمسار وشدة الأعاصير المدارية . طُوّر هذا النموذج من قِبل الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، ومختبر الأبحاث البحرية الأمريكي ، وجامعة رود آيلاند ، وجامعة ولاية فلوريدا . [ 69 ] وبدأ تشغيله في عام 2007. [ 70 ] على الرغم من التحسينات التي طرأت على التنبؤ بالمسار، لا تزال التنبؤات بشدة الأعاصير المدارية بناءً على التنبؤات العددية للطقس تُمثّل تحديًا، نظرًا لأن الأساليب الإحصائية لا تزال تُظهر دقةً أعلى من التوجيه الديناميكي. [ 71 ]

نماذج المحيطات

طُوِّرت أولى نماذج أمواج المحيطات في ستينيات وسبعينيات القرن العشرين. اتسمت هذه النماذج بميلها إلى المبالغة في تقدير دور الرياح في تكوّن الأمواج، والتقليل من شأن تفاعلاتها. وقد حدّ من أداء هذه النماذج نقص المعرفة بكيفية تفاعل الأمواج فيما بينها، والافتراضات المتعلقة بأقصى ارتفاع للموجة، وضعف القدرة الحاسوبية. بعد إجراء تجارب في أعوام 1968 و1969 و1973، أُعطيت بيانات الرياح من الغلاف الجوي للأرض وزنًا أدق في التنبؤات. طُوِّر جيل ثانٍ من النماذج في ثمانينيات القرن العشرين، لكنه لم يستطع محاكاة الانتفاخات البحرية بدقة، ولا تصوير الأمواج التي تحركها الرياح (المعروفة أيضًا بأمواج الرياح) الناتجة عن تغيرات سريعة في حقول الرياح، كتلك الموجودة داخل الأعاصير المدارية. وقد أدى ذلك إلى تطوير جيل ثالث من نماذج الأمواج بدءًا من عام 1988. [ 72 ] [ 73 ]

في هذا الجيل الثالث من النماذج، تُستخدم معادلة نقل الموجات الطيفية لوصف تغير طيف الموجات فوق التضاريس المتغيرة. تحاكي هذه المعادلة توليد الموجات، وحركتها (انتشارها داخل المائع)، وتضخمها ، وانكسارها ، وانتقال الطاقة بينها، وتبددها. [ 74 ] وبما أن رياح السطح هي آلية التأثير الرئيسية في معادلة نقل الموجات الطيفية، فإن نماذج أمواج المحيط تستخدم المعلومات المُنتجة من نماذج التنبؤ العددي بالطقس كمدخلات لتحديد كمية الطاقة المنتقلة من الغلاف الجوي إلى الطبقة السطحية للمحيط. وإلى جانب تبدد الطاقة من خلال الرغوة البيضاء والرنين بين الموجات، تسمح رياح السطح المُستقاة من نماذج التنبؤ العددي بالطقس بتنبؤات أكثر دقة لحالة سطح البحر. [ 75 ]

إحصائيات مخرجات النموذج

نظرًا لأن نماذج التنبؤ القائمة على معادلات ديناميكيات الغلاف الجوي لا تُحدد بدقة تامة أحوال الطقس قرب سطح الأرض، فقد طُوّرت تصحيحات إحصائية لمحاولة حل هذه المشكلة. وتم إنشاء نماذج إحصائية استنادًا إلى الحقول ثلاثية الأبعاد الناتجة عن نماذج الطقس العددية، والرصدات السطحية، والظروف المناخية لمواقع محددة. وتُعرف هذه النماذج الإحصائية مجتمعةً باسم إحصاءات مخرجات النموذج (MOS)، [ 76 ] وقد طوّرتها هيئة الأرصاد الجوية الوطنية لمجموعة نماذج التنبؤ بالطقس الخاصة بها بحلول عام 1976. [ 77 ] وطوّر سلاح الجو الأمريكي مجموعته الخاصة من إحصاءات مخرجات النموذج (MOS) استنادًا إلى نموذج الطقس الديناميكي الخاص به بحلول عام 1983. [ 78 ]

الفرق الموسيقية

كما اقترح إدوارد لورنز عام 1963، يستحيل على التنبؤات طويلة المدى - تلك التي تُجرى قبل أكثر من أسبوعين - التنبؤ بحالة الغلاف الجوي بدقة ، نظرًا للطبيعة الفوضوية لمعادلات ديناميكا الموائع المستخدمة. تتضخم الأخطاء الطفيفة للغاية في درجة الحرارة أو الرياح أو غيرها من المدخلات الأولية المُعطاة للنماذج العددية وتتضاعف كل خمسة أيام. [ 79 ] علاوة على ذلك، تتميز شبكات الرصد الحالية بدقة مكانية وزمنية محدودة (على سبيل المثال، فوق مسطحات مائية كبيرة كالمحيط الهادئ)، مما يُدخل عنصر عدم اليقين في الحالة الأولية الحقيقية للغلاف الجوي. وبينما توجد مجموعة من المعادلات، تُعرف بمعادلات ليوفيل ، لتحديد عدم اليقين الأولي في تهيئة النموذج، إلا أن هذه المعادلات بالغة التعقيد بحيث لا يمكن تشغيلها في الوقت الفعلي، حتى مع استخدام الحواسيب العملاقة. [ 80 ] تُحد هذه الشكوك من دقة نموذج التنبؤ إلى حوالي ستة أيام في المستقبل. [ 81 ]

أدرك إدوارد إبستين في عام 1969 أنه لا يمكن وصف الغلاف الجوي وصفًا كاملًا من خلال عملية تنبؤ واحدة نظرًا لعدم اليقين المتأصل فيه، واقترح نموذجًا ديناميكيًا عشوائيًا يُنتج متوسطات وتباينات لحالة الغلاف الجوي. [ 82 ] ورغم أن محاكاة مونت كارلو هذه أظهرت كفاءة، فقد كشف سيسيل ليث في عام 1974 أنها لا تُنتج تنبؤات كافية إلا عندما يكون توزيع الاحتمالية الجماعي عينةً تمثيليةً لتوزيع الاحتمالية في الغلاف الجوي. [ 83 ] ولم يبدأ إعداد التنبؤات الجماعية إلا في عام 1992 من قِبل المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى ، والمركز الكندي للأرصاد الجوية، [ 84 ] والمراكز الوطنية للتنبؤ البيئي . يستخدم نموذج المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى، وهو نظام التنبؤ الجماعي، [ 85 ] متجهات مفردة لمحاكاة كثافة الاحتمالية الأولية ، بينما يستخدم نموذج المركز الوطني للتنبؤ البيئي، وهو نظام التنبؤ الجماعي العالمي، تقنية تُعرف باسم توليد المتجهات . [ 86 ] [ 87 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ آبي، كليفلاند (ديسمبر 1901). "الأساس الفيزيائي للتنبؤات الجوية طويلة المدى" (ملف PDF) . مجلة الطقس الشهرية . 29 (12): 551-561 . رمز Bibcode : 1901MWRv...29..551A . doi : 10.1175/1520-0493(1901)29 [ 551c:TPBOLW ] 2.0.CO ; 2. تاريخ الاسترجاع: 23 ديسمبر 2010 .
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 لينش، بيتر (2008-03-20). "أصول التنبؤ الحاسوبي بالطقس ونمذجة المناخ" (ملف PDF) . مجلة الفيزياء الحاسوبية . 227 (7): 3431-44 . Bibcode : 2008JCoPh.227.3431L . doi : 10.1016/j.jcp.2007.02.034 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 2010-07-08 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2010-12-23 .
  3. 1 2 لينش، بيتر (2006). "التنبؤ بالطقس باستخدام العمليات العددية". ظهور التنبؤ العددي بالطقس . مطبعة جامعة كامبريدج . ص 1-27 . ISBN  978-0-521-85729-1.
  4. ↑ إدواردز، بول. "قبل عام 1955: النماذج العددية والتاريخ التمهيدي لنماذج الدوران العام للغلاف الجوي" . نمذجة الدوران العام للغلاف الجوي: تاريخ تشاركي . جامعة ميشيغان . تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2010 .
  5. ↑ "توقعات إينياك" (ملف PDF) .
  6. ↑ ويتمان، سارة (16 يونيو 2017). "تعرّف على عالم الحاسوب الذي يجب أن تشكره على تطبيق الطقس في هاتفك الذكي" . سميثسونيان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2017 .
  7. ↑ إدواردز، بول ن. (2010). آلة هائلة: نماذج الحاسوب، وبيانات المناخ، وسياسات الاحتباس الحراري . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN 978-0262013925أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 27 يناير 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2017 .
  8. 1 2 تشارني, جولي ; الأماكن القريبة : فون نيومان ، جون (نوفمبر 1950). "التكامل العددي لمعادلة الدوامة الباروتروبية" . تيلوس . 2 (4): 237– 254. بيب كود : 1950 أخبر ....2..237C . دوى : 10.3402/tellusa.v2i4.8607 .
  9. ↑ كوكس ، جون د. (2002). مراقبو العواصف . جون وايلي وأولاده، ص 208. ISBN  978-0-471-38108-2.
  10. ↑ "تاريخ التنبؤ العددي بالطقس" . مكتب الأرصاد الجوية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أكتوبر 2019 .تحتوي هذه المقالة على اقتباسات من هذا المصدر، وهو متاح بموجب رخصة الحكومة المفتوحة الإصدار 3.0 . © حقوق الطبع والنشر محفوظة للتاج البريطاني.
  11. ↑ هاربر، كريستين ؛ أوتشيليني، لويس دبليو؛ كالناي، يوجينيا؛ كاري، كينيث؛ مورون، لورين (مايو 2007). "2007: الذكرى الخمسون للتنبؤ العددي التشغيلي بالطقس" . نشرة الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية . 88 (5): 639-650 . Bibcode : 2007BAMS...88..639H . doi : 10.1175/BAMS-88-5-639 .
  12. ↑ المعهد الأمريكي للفيزياء (25 مارس 2008). "نمذجة الدوران العام للغلاف الجوي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25 مارس 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 يناير 2008 .
  13. 1 2 3 4 5 شومان، فريدريك ج. (سبتمبر 1989). "تاريخ التنبؤ العددي بالطقس في المركز الوطني للأرصاد الجوية" . الطقس والتنبؤ . 4 ( 3): 286-296 . Bibcode : 1989WtFor...4..286S . doi : 10.1175/1520-0434(1989)004 < 0286:HONWPA > 2.0.CO ; 2. ISSN 1520-0434 . 
  14. 1 2 3 كالناي، يوجينيا (2003). نمذجة الغلاف الجوي، واستيعاب البيانات، وإمكانية التنبؤ (ملف PDF) . مطبعة جامعة كامبريدج. الصفحات 1-3 ، 18، 20. رمز Bibcode : 2002amda.book.....K . ISBN  978-0-521-79179-3تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 فبراير 2011 .{{cite book}}تم |journal=تجاهله ( مساعدة )
  15. ↑ غيتس، دبليو. لورانس؛ بوسينكي، ليون إس.؛ جينكينز، كارل إف. (أغسطس 1955). نتائج التنبؤ العددي باستخدام نماذج الغلاف الجوي الباروتروبية والثيرموتروبية (ملف PDF) . قاعدة هانسكوم الجوية : مختبرات أبحاث كامبريدج التابعة للقوات الجوية. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 26 يونيو 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2020 .
  16. ↑ تومسون، ب.د.؛ و. لورانس غيتس (أبريل 1956). "اختبار لأساليب التنبؤ العددي القائمة على النماذج الباروتروبية والباروكلينية ذات المعلمتين" . مجلة الأرصاد الجوية . 13 (2): 127-141 . Bibcode : 1956JAtS...13..127T . doi : 10.1175/1520-0469(1956)013 < 0127:ATONPM > 2.0.CO ; 2. ISSN 1520-0469 . 
  17. ↑ إيشيكاوا، أتسونوبو (2004). الاحتباس الحراري - تحديات البحث: تقرير عن مبادرة اليابان بشأن الاحتباس الحراري . سبرينغر. ص 66. رمز Bibcode : 2004gwrc.book.....I . ISBN  978-1-4020-2940-0.
  18. 1 2 ليزلي، إل إم؛ ديتاشماير، جي إس (ديسمبر 1992). "التنبؤ العددي بالطقس في الوقت الحقيقي لمنطقة محدودة في أستراليا: منظور تاريخي" (ملف PDF) . مجلة الأرصاد الجوية الأسترالية . 41 (ملحق): 61-77 . تاريخ الاسترجاع: 3 يناير 2011 .
  19. ↑ ستينسرود، ديفيد ج. (2007). مخططات المعلمات: مفاتيح فهم نماذج التنبؤ العددي بالطقس . مطبعة جامعة كامبريدج . ص 137. ISBN  978-0-521-86540-1.
  20. ↑ هوتون، جون ثيودور (1985). المناخ العالمي . أرشيف مطبعة جامعة كامبريدج. الصفحات 49-50 . ISBN  978-0-521-31256-1.
  21. ↑ بيلكي، روجر أ. (2002). نمذجة الأرصاد الجوية متوسطة النطاق . دار النشر الأكاديمية . ص 48-49 . ISBN  978-0-12-554766-6.
  22. ↑ بيلكي، روجر أ. (2002). نمذجة الأرصاد الجوية متوسطة النطاق . دار النشر الأكاديمية . ص 18-19 . ISBN  978-0-12-554766-6.
  23. 1 2 ستريكويردا، جون سي. (2004). مخططات الفروق المحدودة والمعادلات التفاضلية الجزئية . SIAM. ص 165-170 . ISBN  978-0-89871-567-5.
  24. ↑ بيلكي، روجر أ. (2002). نمذجة الأرصاد الجوية متوسطة النطاق . دار النشر الأكاديمية . ص 65. ISBN  978-0-12-554766-6.
  25. ↑ المركز الأوروبي للتنبؤات متوسطة المدى (21 يناير 2002). "نبذة تاريخية عن نظام التحليل والتنبؤ التابع للمركز الأوروبي للتنبؤات متوسطة المدى" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 1 فبراير 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 فبراير 2011 .
  26. ↑ المركز البريطاني لبيانات الغلاف الجوي (5 يناير 2007). "تاريخ النموذج الموحد" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 مارس 2011 .
  27. ↑ كاندي، بريت، ستيفن إنجلش، ريتشارد رينشو، وبروس ماكفيرسون (27 فبراير 2004). "استخدام بيانات AMSU في نموذج Met Office UK متوسط ​​النطاق" (ملف PDF) . المعهد التعاوني لدراسات الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية. ص 1. تاريخ الاسترجاع: 6 مارس 2011 . {{cite web}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  28. ↑ ريتشي، هـ.؛ سي. بودوان (1994). "التقريبات وتجارب الحساسية باستخدام نموذج طيفي شبه لاغرانجي باروكليني" . مجلة الطقس الشهرية . 122 (10): 2395. رمز Bibcode : 1994MWRv..122.2391R . doi : 10.1175/1520-0493(1994)122 < 2391:aasewa > 2.0.co ; 2 .
  29. ↑ مركز النمذجة البيئية (2010). "تغييرات النموذج منذ عام 1991" . الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 فبراير 2011 .
  30. ↑ إيكنبرغ، س.، ك. فروليتش، أ. سيفرت، س. كرويل، و م. ميتش (25 فبراير 2011). "تقييم محتوى الجليد والثلج في نموذج التنبؤ العددي العالمي للطقس GME باستخدام بيانات كلاودسات" . تطوير النماذج الجيولوجية . 4 (1): 422. Bibcode : 2011GMD.....4..579R . doi : 10.5194/gmdd-4-419-2011 .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  31. ↑ فيليبس، نورمان أ. (أبريل 1956). "الدوران العام للغلاف الجوي: تجربة عددية". المجلة الفصلية للجمعية الملكية للأرصاد الجوية . 82 (352): 123-154 . Bibcode : 1956QJRMS..82..123P . doi : 10.1002/qj.49708235202 .
  32. ↑ كوكس ، جون د. (2002). مراقبو العواصف . جون وايلي وأولاده، ص 210. ISBN  978-0-471-38108-2.
  33. 1 2 لينش، بيتر (2006). "تكاملات إينياك". ظهور التنبؤ العددي بالطقس . مطبعة جامعة كامبريدج . ص 206-208 . ISBN  978-0-521-85729-1.
  34. ↑ "مقال رائد حول أول نموذج مناخي" .
  35. ↑ كولينز، ويليام د.؛ وآخرون . (يونيو 2004). "وصف نموذج الغلاف الجوي المجتمعي التابع للمركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي (CAM 3.0)" (ملف PDF) . مؤسسة الجامعات لأبحاث الغلاف الجوي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 يناير 2011 . 
  36. ↑ شو، يونغ كانغ؛ مايكل ج. فيننسي (20 مارس 1996). "تأثير خصائص الغطاء النباتي على التنبؤات الجوية الصيفية في الولايات المتحدة" (ملف PDF) . مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 101 (D3): 7419. Bibcode : 1996JGR...101.7419X . CiteSeerX 10.1.1.453.551 . doi : 10.1029/95JD02169 . مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 10 يوليو 2010. تاريخ الاسترجاع: 6 يناير 2011 . 
  37. ↑ ماكجوفي، ك.؛ أ. هندرسون-سيلرز (2005). مدخل إلى نمذجة المناخ . جون وايلي وأولاده. ص 188. ISBN  978-0-470-85751-9.
  38. ↑ واشنطن، وارن (2006). رحلة في نمذجة المناخ، والاحتباس الحراري، وتقديم المشورة لخمسة رؤساء ( الطبعة الثانية). Lulu.com. ص 62. ISBN   978-1-4303-1696-1.
  39. ↑ شين، بو-وين؛ بيلكي، روجر أ.؛ زينغ، شوبين؛ زينغ، شيبينغ (16 يوليو 2024). "استكشاف أصل حد التنبؤ لمدة أسبوعين: إعادة النظر في دراسات لورنز حول التنبؤ في ستينيات القرن العشرين" . الغلاف الجوي . 15 (7): 837. Bibcode : 2024Atmos..15..837S . doi : 10.3390/atmos15070837 . ISSN 2073-4433 . تم استخلاص النص من هذا المصدر، وهو متاح بموجب ترخيص Creative Commons Attribution 4.0 International License
  40. ↑ وين، جوناثان أ.؛ دوران، ديل ر.؛ كاروانا، ريتش (2019-08-01). "هل تستطيع الآلات تعلم التنبؤ بالطقس؟ استخدام التعلم العميق للتنبؤ بارتفاع الجهد الجيوبوتنشالي 500 هكتوباسكال المُقسّم إلى شبكة من بيانات الطقس التاريخية" . مجلة التطورات في نمذجة أنظمة الأرض . 11 (8): 2680-2693 . رمز Bibcode : 2019JAMES..11.2680W . doi : 10.1029/2019ms001705 . ISSN 1942-2466 . 
  41. ↑ فاسواني، أ. وآخرون (2017-01-01). "الانتباه هو كل ما تحتاجه" (ملف PDF) . ريد هوك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية . arXiv : 1706.03762 .
  42. ^ دوسوفيتسكي ، أليكسي. باير، لوكاس. كوليسنيكوف، الكسندر؛ ويسينبورن، ديرك. تشاي، شياو هوا؛ أونترثينر، توماس؛ دهقاني، مصطفى؛ مينديرر، ماتياس؛ هيجولد، جورج. جيلي، سيلفان. أوسزكوريت، جاكوب؛ هولسبي ، نيل (2020-01-01). “الصورة تستحق 16 × 16 كلمة: محولات للتعرف على الصور على نطاق واسع”. أرخايف : 2010.11929 [ cs.CV ].
  43. ↑ باخ، إي.، وآخرون (2024-05-01). "تحسين التنبؤات الموسمية الفرعية لهطول الأمطار الموسمية في جنوب آسيا باستخدام التنبؤات المستندة إلى البيانات للأنماط التذبذبية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 121 (15) e2312573121. Bibcode : 2024PNAS..12112573B . doi : 10.1073/pnas.2312573121 . PMC 11009656. PMID 38557185 .  {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  44. ↑ وارنر، توماس تومكينز (2010). التنبؤ العددي بالطقس والمناخ . مطبعة جامعة كامبريدج . ص 259. ISBN  978-0-521-51389-0.
  45. ↑ شرح لـ NGM MOS الحالي . مختبر تطوير الأرصاد الجوية التابع لهيئة الأرصاد الجوية الوطنية (1999). تم الاطلاع عليه بتاريخ 15-05-2010.
  46. 1 2 كوتيه، جان، سيلفي غرافيل، أندريه ميثوت، آلان باتوان، ميشيل روش، وأندرو ستانيفورث (يونيو 1998). "النموذج التشغيلي العالمي متعدد المقاييس البيئي (GEM) التابع لمركز الأرصاد الجوية البحرية - مجلس أبحاث الأرصاد الجوية البحرية. الجزء الأول: اعتبارات التصميم والصياغة" . مجلة الطقس الشهرية . 126 (6): 1373-1374 . رمز Bibcode : 1998MWRv..126.1373C . doi : 10.1175/1520-0493(1998)126 < 1373:TOCMGE > 2.0.CO ; 2. ISSN 1520-0493 . {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  47. ↑ بوري، ك.، جي إس ديتاشماير، جي إيه ميلز، إن إي ديفيدسون، آر إيه بوين، إل دبليو لوغان (سبتمبر 1998). "نظام التنبؤ الجديد لمنطقة محدودة التابع لمركز أبحاث الأرصاد الجوية البريطاني، LAPS". المجلة الأسترالية للأرصاد الجوية . 47 (3): 203-223 .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  48. ↑ ر. بينوا؛ ج. كوتيه؛ ج. مايلهوت (أغسطس 1989). "إدراج معلمات طبقة حدودية لطاقة الاضطراب الحركي في النموذج الإقليمي الكندي للعناصر المحدودة" . مجلة الطقس الشهرية . 117 (8): 1726-1750 . رمز Bibcode : 1989MWRv..117.1726B . doi : 10.1175/1520-0493(1989)117 < 1726:IOATBL > 2.0.CO ; 2. ISSN 1520-0493 . 
  49. ↑ المركز الهيدروغرافي التابع للبحرية البرازيلية (29-09-2009). "HRM - النموذج الجوي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 03-04-2012 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15-03-2011 .
  50. ↑ ماسيادري، إيلينا؛ مارك سارازين (2009). الاضطراب البصري: علم الفلك يلتقي بالأرصاد الجوية : وقائع مؤتمر توصيف الاضطراب البصري للتطبيقات الفلكية، سردينيا، إيطاليا، 15-18 سبتمبر 2008. مطبعة إمبريال كوليدج. ص 173. ISBN   978-1-84816-485-7.
  51. ↑ شولتز، جيه-بي. (2006). "نموذج LME المحلي الجديد لدائرة الأرصاد الجوية الألمانية" (ملف PDF) . اتحاد النمذجة على نطاق صغير (6) . تاريخ الاسترجاع: 15 مارس 2011 .
  52. ↑ ناريتا، ماسامي؛ شيرو أوموري (6 أغسطس/آب 2007). "3.7 تحسين توقعات الهطول باستخدام النموذج التشغيلي غير الهيدروستاتيكي متوسط ​​النطاق مع معلمات كاين-فريتش للحمل الحراري وفيزياء السحب الدقيقة" (ملف PDF) . المؤتمر الثاني عشر حول العمليات متوسطة النطاق . تاريخ الاسترجاع: 15 فبراير/شباط 2011 .
  53. ↑ بوسانكيه، سي إتش وبيرسون، جيه إل، "انتشار الدخان والغازات من المداخن"، معاملات جمعية فاراداي، 32:1249، 1936
  54. ↑ ساتون، أو جي، "مشكلة الانتشار في الغلاف الجوي السفلي"، المجلة الفصلية للجمعية الملكية للأرصاد الجوية، 73:257، 1947 و "التوزيع النظري للتلوث المحمول جواً من مداخن المصانع"، المجلة الفصلية للجمعية الملكية للأرصاد الجوية، 73:426، 1947
  55. ↑ بريغز، جي إيه، "نموذج ارتفاع عمود الدخان مقارنةً بالملاحظات"، مجلة جمعية مكافحة تلوث الهواء، 15: 433-438، 1965
  56. ↑ بريغز، جي إيه، "اجتماع كونكاوي: مناقشة النتائج المقارنة لصيغ ارتفاع عمود الدخان المختلفة"، البيئة الجوية، 2: 228-232، 1968
  57. ↑ سليد، د.هـ. (محرر)، "الأرصاد الجوية والطاقة الذرية 1968"، مختبر موارد الهواء، وزارة التجارة الأمريكية، 1968
  58. ↑ بريغز، جي إيه، "ارتفاع عمود الدخان"، سلسلة المراجعة النقدية لقيادة البيئة التابعة لجيش الولايات المتحدة، 1969
  59. ↑ بريغز، جي إيه، "بعض التحليلات الحديثة لرصد ارتفاع عمود الدخان"، وقائع المؤتمر الدولي الثاني للهواء النظيف، دار النشر الأكاديمية، نيويورك، 1971
  60. ↑ بريغز، جي إيه، "مناقشة: أعمدة الدخان في بيئات محايدة ومستقرة"، البيئة الجوية، 6: 507-510، 1972
  61. ↑ ستاين، دي جي (1991). نمذجة تلوث الهواء وتطبيقاتها، الجزء الثامن، المجلد 8. بيركهاوزر. الصفحات 241-242 . ISBN  978-0-306-43828-8.
  62. ↑ مركز نمذجة وتحليل أنظمة المجتمع (يونيو 2010). "مرحباً بكم في CMAQ-Model.org" . جامعة نورث كارولينا في تشابل هيل. مؤرشف من الأصل في 11 ديسمبر 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 فبراير 2011 .
  63. ↑ مارز، لورين سي. (2009-11-04). "التحقق من تنبؤات جودة الهواء متعددة المقاييس المجتمعية (CMAQ) لأمريكا الشمالية (NAM) لمدينة نوكسفيل، تينيسي (صيف 2005)" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 فبراير 2011 .
  64. ↑ أنسيلمو، ديفيد، مايكل د. موران، سيلفان مينارد، فيرونيك س. بوشيه، بول أ. ماكار، وانمين غونغ، ألكسندر كالور، بول-أندريه بوليو، هوغو لاندري، كريغ سترود، بينغ هوانغ، سونلينغ غونغ، ودونالد تالبوت (2010). "J10.4: نموذج جديد للتنبؤ بجودة الهواء في كندا: GEM-MACH15" (ملف PDF) . المؤتمر السادس عشر حول أرصاد تلوث الهواء . تاريخ الاسترجاع: 25 فبراير 2011 .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  65. ↑ جيليسنيانسكي، سي بي، جيه. تشين، و دبليو إيه شافير (أبريل 1992). "SLOSH: ارتفاعات الأمواج في البحار والبحيرات واليابسة الناتجة عن الأعاصير. التقرير الفني رقم 48 الصادر عن الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي" (ملف PDF) . الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . ص 2. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 21 يوليو 2011. تاريخ الاسترجاع: 15 مارس 2011 . {{cite web}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  66. ↑ فرانكلين، جيمس (2010-04-20). "التحقق من تنبؤات المركز الوطني للأعاصير" . المركز الوطني للأعاصير . تم الاسترجاع في 2011-01-02 .
  67. ↑ لي مارشال؛ جيه إف؛ إل إم ليزلي؛ إيه إف بينيت (1996). "الإعصار المداري بيتي - مثال على فوائد استيعاب بيانات الرياح الفضائية بالساعة" (ملف PDF) . المجلة الأسترالية للأرصاد الجوية . 45 : 275.
  68. ↑ مختبر ديناميكيات الموائع الجيوفيزيائية (28 يناير 2011). "التنبؤ التشغيلي بمسار وشدة الأعاصير" . الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 فبراير 2011 .
  69. ↑ "تحسين دقة التنبؤات الجوية بفضل نموذج حاسوبي جديد" . بيان صحفي صادر عن المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي (UCAR) . مؤرشف من الأصل بتاريخ 19 مايو 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يوليو 2007 .
  70. ↑ "نموذج جديد متطور للأعاصير يساعد خبراء التنبؤات الجوية في الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي" . مجلة الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يوليو 2007 .
  71. ↑ رابابورت، إدوارد ن.؛ فرانكلين، جيمس ل.؛ أفيلا، ليكسيون أ.؛ بيج، ستيفن ر.؛ بيفن الثاني، جون ل.؛ بليك، إريك س.؛ بور، كريستوفر أ.؛ جينغ، جيان-جوو؛ جوكينز، كريستوفر أ.؛ كناب، ريتشارد د.؛ لاندسي، كريستوفر و.؛ ماينيللي، ميشيل؛ مايفيلد، ماكس؛ مكادي، كولين ج.؛ باش، ريتشارد ج.؛ سيسكو، كريستوفر؛ ستيوارت، ستايسي ر.؛ تريبل، أحشا ن. (أبريل 2009). "التقدم والتحديات في المركز الوطني للأعاصير". الطقس والتنبؤات . 24 (2): 395-419 . Bibcode : 2009WtFor..24..395R . سيتيسيركس 10.1.1.207.4667 . دوى : 10.1175/2008WAF2222128.1 . S2CID 14845745 .  
  72. ↑ كومن، جي جي، إل. كافاليري، إم. دونيلان (1996). ديناميكيات ونمذجة أمواج المحيط . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 205. ISBN  978-0-521-57781-6.{{cite book}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  73. ↑ روبنسون، إيان س. (2010). فهم المحيطات من الفضاء: التطبيقات الفريدة لعلم المحيطات بالأقمار الصناعية . سبرينغر. ص 320. ISBN  978-3-540-24430-1.
  74. ↑ لين، بينغزي (2008). النمذجة العددية لأمواج الماء . دار النشر النفسية. ص 270. ISBN  978-0-415-41578-1.
  75. ↑ بيندر، ليزلي سي. (يناير 1996). "تعديل الفيزياء والحسابات العددية في نموذج أمواج المحيط من الجيل الثالث" . مجلة تكنولوجيا الغلاف الجوي والمحيطات . 13 (3): 726-750 . Bibcode : 1996JAtOT..13..726B . doi : 10.1175/1520-0426(1996)013 < 0726:MOTPAN > 2.0.CO ; 2. ISSN 1520-0426 . 
  76. ↑ باوم، مارشا ل. (2007). عندما تضرب الطبيعة: الكوارث الجوية والقانون . مجموعة غرينوود للنشر. ص 189. ISBN  978-0-275-22129-4.
  77. ↑ هاري هيوز (1976). إرشادات التنبؤ الإحصائي لمخرجات النموذج . مركز التطبيقات التقنية البيئية التابع للقوات الجوية الأمريكية. الصفحات 1-16 . 
  78. ↑ ل. بيست؛ د.ل.؛ س.ب. براير (1983). أنظمة إحصاءات مخرجات نماذج خدمة الأرصاد الجوية . مركز الأرصاد الجوية العالمي التابع للقوات الجوية. الصفحات 1-90 . 
  79. ↑ كوكس، جون د. (2002). مراقبو العواصف . جون وايلي وأولاده، ص 222-224 . ISBN  978-0-471-38108-2.
  80. ↑ مانوسوس، بيتر (19-07-2006). "أنظمة التنبؤ الجماعي" . مركز التنبؤ الهيدروميتورولوجي . تم الاسترجاع في 31-12-2010 .
  81. ↑ ويكمان، كلاوس، جيف ويتاكر، أندريس روبيسيك، وكاثرين سميث (1 ديسمبر 2001). استخدام التنبؤات الجماعية لإنتاج  تنبؤات جوية محسّنة متوسطة المدى (3-15 يومًا). مركز تشخيص المناخ . تاريخ الاسترجاع: 16 فبراير 2007.
  82. ^ إبستين ، إس (ديسمبر 1969). “التنبؤ الديناميكي العشوائي”. تيلوس . 21 (6): 739– 759. بيب كود : 1969أخبر...21..739E . دوى : 10.1111/j.2153-3490.1969.tb00483.x .
  83. ↑ ليث، سي إي (يونيو 1974). "المهارة النظرية لتوقعات مونت كارلو" . مجلة الطقس الشهرية . 102 (6): 409-418 . رمز Bibcode : 1974MWRv..102..409L . doi : 10.1175/1520-0493(1974)102 < 0409:TSOMCF > 2.0.CO ; 2. ISSN 1520-0493 . 
  84. ↑ هوتيكامر، بيتر؛ جيرار بيليرين (12 نوفمبر 2004). "نظام التنبؤ الجماعي الكندي (EPS)" (ملف PDF) . مركز النمذجة البيئية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 مارس 2011 .
  85. ↑ "نظام التنبؤ الجماعي (EPS)" . المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى (ECMWF ). مؤرشف من الأصل بتاريخ 30 أكتوبر 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 يناير 2011 .
  86. ↑ توث، زولتان؛ كالناي، يوجينيا (ديسمبر 1997). "التنبؤ الجماعي في المركز الوطني للتنبؤ البيئي وطريقة التكاثر". مجلة الطقس الشهرية . 125 (12): 3297-3319 . رمز Bibcode : 1997MWRv..125.3297T . ​​CiteSeerX 10.1.1.324.3941 . doi : 10.1175/1520-0493(1997)125 < 3297:EFANAT > 2.0.CO ; 2. ISSN 1520-0493 . S2CID 14668576 .   
  87. ↑ مولتيني، ف.؛ بويزا، ر.؛ بالمر، ت.ن.؛ بترولياجيس، ت. (يناير 1996). "نظام التنبؤ الجماعي للمركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى: المنهجية والتحقق". المجلة الفصلية للجمعية الملكية للأرصاد الجوية . 122 (529): 73-119 . Bibcode : 1996QJRMS.122...73M . doi : 10.1002/qj.49712252905 .