Meteoroloji Sözlüğü - Meteoroloji Genel Müdürlüğü

SAYISAL HAVA TAHMİNİ (NUMERICAL WEATHER FORECASTING) [i]
Atmosferin durumunu gösteren değişkenlerin (sıcaklık, rüzgar, nem ve basınç) zamana ve yere bağlı değişimlerini ifade eden denklemlerin (hareket, termodinamik, süreklilik, hidrostatik eşitlik ) matematik çözümleri yapılarak gelecekteki durumunu belirleme işlemine sayısal hava tahmini denir. Atmosfer hareketleri, matematiksel denklemlerle ifade edilebilen fiziksel kanunlarla yönetilmektedir. Bu aynı zamanda; sıcaklık, rüzgar hızı ve yönü, nem değişiminin zaman içinde nasıl olacağını da kapsar. Başlangıç ve sınır koşulları temin edilerek, eğer ilgili matematiksel denklemler çözümlenebilirse, ileri bir zaman adımında havanın (sıcaklık, rüzgar hızı ve yönü, nem) nasıl olabileceği tayin edilebilir. Hareket denklemleri 'lineer' olmayan kısmı diferansiyel denklemlerden oluşmaktadır ve bunların tam bir çözümü yoktur. Bu nedenle modelleme teknikleri yaklaşık çözümler bulmaya çalışır. Bu modellerde, ilgili denklemlerin yaklaşık formları kullanılır ve değişkenlerin gelecekteki değerleri bilgisayarlarla hesaplatılır. Yüksek çözünürlükle daha iyi tahmin yapabilme olanağı yaratılır ancak bilgisayarın hafızasında ve hesaplamalarında büyük miktarlarda sayı ve ayrıntı ortaya çıkar. Bu da bilgisayar hesaplama zamanında artış ve maliyet demektir. Güçlü bilgisayarlarla yüksek çözünülürlükte iyi sonuçlar elde edilebilir çünkü böylesi sistemler atmosferdeki değişikliklere neden olan küçük ölçekteki bazı fiziksel olayların hesaplamasına olanak tanır. Hava tahmini modelini çalıştırmak için başlangıç koşullarının temin edilmesi gereklidir. Bunların yerine getirilmesi son derece hassas ve bilgisayar zamanı gerektiren işlemlerden oluşur. Başlangıç koşulları son 24 saat içinde alınan gözlemlerin sentezi ve küresel modelden temin edilen kısa vadeli tahminlerden hazırlanmaktadır. Bu sentez işlemi, gözlemlerin modelde kullanılabilecek şekilde asimilasyonudur. (Yüksek kalitede gözlem verisi az olup, Dünya üzerinde düzensiz dağılmaktadır.) Genel bir tanımlama yapmak gerekirse, 'sayısal hava tahmini'; hava durumunu matematik denklemlerinin bilgisayarlarla çözümü yoluyla tahmin etmek için kullanılan tekniğin adıdır. Atmosferdeki hava olaylarının ölçeği oldukça geniş bir yelpaze içinde (10-6 m ile 107 m arasındaki ölçekte) yer almaktadır. Bunlara birkaç örnek: Tornadolar 102 m, kümülüs bulutları 103 m, cepheler 104-105 m, hortumlar (hurricanes) 105 m, sinoptik alçak basınç merkezleri (synoptic cyclones) 106 m ve planeter dalgalar 107 m. ölçeğindedir. Değişik ölçeklerdeki hava hareketlerinin birbirleriyle lineer olmayan etkileşimleri, atmosferdeki akışların tahmin edilmesindeki güçlüklerin temel nedenidir. Küçük ölçekteki hareketlerin gözlemlerinde yapılan hatalar, er ya da geç büyük ölçekteki akımlara da yansımakta ve böylece tahminlerin doğruluğunu etkilemektedir. Başlangıç koşullarındaki küçük hataların, ileriye doğru yapılan zaman entegrasyonu içinde tahminlerde büyük hatalarla karşılaşılabileceğinin bir göstergesidir. Matematik modelleme esaslarına dayanan bugünkü sayısal hava tahminleri uzun yıllardır süregelen çalışmaların sonucudur. Bu süreç içinde çok önemli mesafeler alınmıştır. Küresel gözlem sistemi kurulmuş ve operasyonel modeller günlük hava tahminlerinde kullanılır hale getirilmiştir. Günümüzde artık çeşitli vadelerde hava tahmini yapılabilmektedir. Bunlardan başlıcaları; birkaç saatlik denilen çok kısa vadeli tahminler, bir-iki günlük kısa vadeli tahminler, beş-on günlük orta vadeli tahminler ve mevsimlik tahminlerdir. Sayısal hava tahminlerinde kaydedilen bu gelişmeler, özellikle bilgisayar teknolojisindeki gelişmeler ve bunlardan yararlanılarak yüksek çözünürlükte yapılan hesaplarla atmosferin fiziğinin ve dinamiğinin daha iyi incelenmesi ve anlaşılmasıyla sağlanmıştır. İyi tahminlere temel teşkil eden diğer bir önemli öğe de gözlem verisi ve kalitesidir. Meteorolojik uyduların devreye girmesi ve bu alandaki gelişmeler sayesinde, sinoptik gözlemlerin az olduğu bölgelerde (özellikle okyanus ve denizlerde) veri elde edilmeye başlanmıştır. Veri asimilasyonu yöntemlerindeki gelişmeler, modellerin ihtiyaç duyduğu kaliteli başlangıç koşullarını sağlamada yardımcı olmuş ve bunun neticesinde daha iyi hava tahminleri elde edilmeye başlanmıştır.