気象予報士の航空気象 数値予報

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2009.04.24 (Fri)

数値予報を解く

 数値予報の方程式とは、どんなものなのでしょう?

高校の物理では、放物線などさまざまな2次元方程式で解を求めていました。

 物体の支配方程式は空気の抵抗、風などを無視できれば、単純な2次元方程式となり、初期値である方程式に当てはめる数字で簡単に求めることができました。

 では数値予報はどうなのでしょう。

前回、初期値問題を話題にしましたが、大きな問題ですが、今回は深くは触れません。

 数値予報で使用する大気の支配方程式は、予報する変数または微積分同士の積を含む非線形項を含むことから、解析には適してはいません。正確には出せないということです。

 なんとなくこんな感じという予測しかできないのが欠点のひとつでもあります。


次回は数値予報モデルの構築に必要なテクニックを紹介します。

 「パラメタリゼーション」などなど、試験にも顔を出す言葉を紹介したいと考えています。


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2009.04.16 (Thu)

初期値

初期値

 気象予報士の勉強においてつまずいた記憶のある言葉、初期値。

 複雑なもののように考えていましたが、言葉のとおりと最初に憶えておいたらあとあと楽だっただろうなと思っています。

 初期値は、対象となる力学系の偏微分法手式に値を入力し、時間積分し、力学の時間変化を見るために必要で、その値のことです。

 簡単に言えば、大気の状態を長年観測して求めた現実の大気を模倣した支配方程式に入力する値のことです。


初期値には初期値問題があります。

問題点

1 観測が時間的に不均質
2 海洋上や砂漠地帯などでの観測の空白地域
3 誤差


 数値予報において、支配方程式は絶対です。日々、学習・成長するものと考えるべきでしょうか。
それに入力する初期値が正確であればあるほど、計算結果と今後の改良につながっています。

 そのため、現在の支配方程式に都合のよい初期値を求める作業が必要となります。
その方法として、客観解析・初期値化と呼ばれるものがあります。


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2009.04.11 (Sat)

数値予報 入門 その2

支配方程式

仮想大気を人間が模倣する行為は、神への挑戦です。とは言いすぎ。。。

そもそも模倣するとは、完璧に再現しているわけではありません。



 現実の大気の流れを観測し、その特徴を掴み理解することがなにをより重要で、解明されている物理の法則を当てはめることにより支配方程式が完成します。

 また、地球の大気の特徴として、水の存在と熱量の変化が挙げられます。

 大気の中で起こる水と熱の複雑な変化を捉えなければ、正確な予報はできません。


さて、解明・使用されている物理の法則は以下のとおりです。

1 液体の運動方程式 ニュートンの運動の法則
2 熱力学方程式 熱力学第一方程式
3 連続の式 質量保存則
4 気体の状態方程式 ボイル・シャルルの法則
5 水蒸気の保存式 水の不生不滅の法則


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2009.04.10 (Fri)

数値予報 入門 その1

大気の状態は物理の法則で決まっています。

万物の営み、時の流れ、万物の決まりを物理の法則に当てはめたもが数値予報の原理です。

大気の状態を支配する物理法則に基づき、風や気温や湿度を定量的に求めることにより、将来の大気の状態を予測する方法を数値予報と呼び、数値予報を実際に使用するには、以下の作業を行います。

1 支配方程式
2 初期値
3 作業と技術
4 結果と解析


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