Model GFS počítá počasí pro celý svět
Model GFS – pro zasvěcené jeden z nejznámějších předpovědních modelů počasí na světě. Zkratka GFS znamená Global Forecasting Systém (tedy globální předpovědní systém). Jedná se o numerický model provozovaný americkým Národním centrem pro predikci životního prostředí (NCEP), který poskytuje předpověď desítek parametrů na 16 dnů (tj. 384 h) – příklad předpovědi je na obr. 1. Model GFS je složen ze čtyř navzájem propojených modelů (model atmosféry, oceánu, půdy a mořského ledu), které poskytují co nejpřesnější popis počasí a jeho vývoje.
Tip: Výstupy z modelu GFS - předpovědní mapy vypočtené modelem GFS
To, co zásadním způsobem ovlivňuje kvalitu předpovědí, je samozřejmě rozlišení modelu – tedy vzdálenost jeho uzlových bodů. Pro model GFS to až do nedávna bylo 23 km v horizontálním rozlišení a to pro předpovědi do 10. dne, poté (10. až 16. den) se rozlišení snížilo na 70 kilometrů. Důvod je jednouchý, aby výpočet netrval příliš dlouho a předpovědi tak byly k dispozici co nejdřív od spuštění modelu (navíc čím dále jdeme do budoucna, tím větší nejistota v předpovědi a tím menší je šance zachytit korektně vývoj jevů malého měřítka).
Obr. 1: Příklad předpovědi modelu GFS – barevně je znázorněna teplota v hladině 850 hPa (ve výšce 1500 m) a černé čáry (izobary) znázorňují tlak.
Podobně jako jiné předpovědní modely, je i model GFS pravidelně upravován a zlepšován tak, aby se zvýšila jeho přesnost a předpovědní schopnost. Letos v lednu (přesně 14. 1. 2015) proběhl velmi významný upgrade spočívající ve zvýšení horizontálního rozlišení modelu na 13 kilometrů (došlo i k řadě dalších změn, které ale přesahují rozsah tohoto článku). Jak je to vlastně s kvalitou předpovědí produkovaných tímto modelem? Takové hodnocení není úplně jednoduché provést, nicméně základní představu si lze udělat z obr. 2, kde jsou znázorněny korelace anomálií předpovídané výšky hladiny 500 hPa pro vybrané modely – platí, že čím je hodnota bližší 1, tím je předpověď lepší. Je patrné, že s rostoucí délkou předpovědi klesá i tato hodnota a to pro všechny sledované modely – GFS se přitom nachází zhruba v polovině vybrané skupiny modelů. Do statistiky se ovšem ještě nepromítla citelná zlepšení ve výpočtu modelu GFS na začátku letošního roku.
Obr. 2: Korelace anomálií výšky hladiny 500 hPa pro různé modely (ECM – model Evropského předpovědního centra, UKM- model Britské povětrnostní služby, CMC – Kanadský model, FNO – model amerického námořnictva, JMA – model Japonské meteorologické služby), na vodorovné ose doba předpovědi (0 až 240 h), na svislé ose korelace – čím blíž jedné, tím lepší (údaje platí pro rok 2014), zdroj: NOAA
Dá se říct, že největším konkurentem modelu GFS je model Evropského předpovědního centra (sídlí v anglickém Readingu), který je nepatrně lepší, i když rozdíl mezi nimi se v posledních letech přeci jen zmenšuje (obr. 3).
Obr. 3: Vývoj průměrné roční korelace anomálií předpovědi výšky hladiny 500 hPa pro model GFS a model Evropského předpovědního centra (ECMWF) od roku 1985 do roku 2014, údaje platí pro předpověď na 5 dnů dopředu. Patrné je neustálé zlepšování výpočtů numerických modelů za posledních 30 let, zdroj: NOAA
Už jsme výše zmínili, že model GFS poskytuje předpovědi na 16 dnů dopředu, které jsou aktualizovány 4krát denně (vždy v 0, 6, 12 a 18 hodin světového času). Výsledky jsou k dispozici zhruba 4 až 5 hodin po spuštění výpočtu. Pokud jde o rozdíly kvality předpovědí mezi jednotlivými termíny, vychází nejlépe termín půlnoční (00 UTC), naopak nejhůř ranní termín (06 UTC). To sice může souviset s poněkud menším množstvím vstupních dat použitých pro výpočet ranního běhu modelu, ale příčin může být víc.
Vzhledem k obecnému poklesu kvality předpovědí s časem je ale třeba brát předpovědi na vzdálenější období jako hrubé přiblížení možné reality. Ostatně podle NCEPu leží hranice užitečnosti předpovědí modelu GFS kolem 8 dnů. Na období delší se tedy v podstatě nemá cenu spoléhat na tyto předpovědi. Ve srovnání s modelem ECMWF je výsledek horší asi o 4-6 hodin.
U srážek má model GFS největší problémy s podceňováním vydatných srážek a naopak přeceňuje konvekci nad vysoko položenými oblastmi. Model GFS je ve světě velmi oblíbený díky své dostupnosti – ať už jde o vlastní předpovědi ve formě map a grafů, tak i o příslušné datové vrstvy, které si může uživatel stáhnout a použít k vlastním účelům. Právě z modelu GFS dnes vychází řada mobilních i webových aplikací předpovídajících počasí.
Tip: Výstupy z modelu GFS - předpovědní mapy vypočtené modelem GFS
To, co zásadním způsobem ovlivňuje kvalitu předpovědí, je samozřejmě rozlišení modelu – tedy vzdálenost jeho uzlových bodů. Pro model GFS to až do nedávna bylo 23 km v horizontálním rozlišení a to pro předpovědi do 10. dne, poté (10. až 16. den) se rozlišení snížilo na 70 kilometrů. Důvod je jednouchý, aby výpočet netrval příliš dlouho a předpovědi tak byly k dispozici co nejdřív od spuštění modelu (navíc čím dále jdeme do budoucna, tím větší nejistota v předpovědi a tím menší je šance zachytit korektně vývoj jevů malého měřítka).
Obr. 1: Příklad předpovědi modelu GFS – barevně je znázorněna teplota v hladině 850 hPa (ve výšce 1500 m) a černé čáry (izobary) znázorňují tlak.
Podobně jako jiné předpovědní modely, je i model GFS pravidelně upravován a zlepšován tak, aby se zvýšila jeho přesnost a předpovědní schopnost. Letos v lednu (přesně 14. 1. 2015) proběhl velmi významný upgrade spočívající ve zvýšení horizontálního rozlišení modelu na 13 kilometrů (došlo i k řadě dalších změn, které ale přesahují rozsah tohoto článku). Jak je to vlastně s kvalitou předpovědí produkovaných tímto modelem? Takové hodnocení není úplně jednoduché provést, nicméně základní představu si lze udělat z obr. 2, kde jsou znázorněny korelace anomálií předpovídané výšky hladiny 500 hPa pro vybrané modely – platí, že čím je hodnota bližší 1, tím je předpověď lepší. Je patrné, že s rostoucí délkou předpovědi klesá i tato hodnota a to pro všechny sledované modely – GFS se přitom nachází zhruba v polovině vybrané skupiny modelů. Do statistiky se ovšem ještě nepromítla citelná zlepšení ve výpočtu modelu GFS na začátku letošního roku.
Obr. 2: Korelace anomálií výšky hladiny 500 hPa pro různé modely (ECM – model Evropského předpovědního centra, UKM- model Britské povětrnostní služby, CMC – Kanadský model, FNO – model amerického námořnictva, JMA – model Japonské meteorologické služby), na vodorovné ose doba předpovědi (0 až 240 h), na svislé ose korelace – čím blíž jedné, tím lepší (údaje platí pro rok 2014), zdroj: NOAA
Dá se říct, že největším konkurentem modelu GFS je model Evropského předpovědního centra (sídlí v anglickém Readingu), který je nepatrně lepší, i když rozdíl mezi nimi se v posledních letech přeci jen zmenšuje (obr. 3).
Obr. 3: Vývoj průměrné roční korelace anomálií předpovědi výšky hladiny 500 hPa pro model GFS a model Evropského předpovědního centra (ECMWF) od roku 1985 do roku 2014, údaje platí pro předpověď na 5 dnů dopředu. Patrné je neustálé zlepšování výpočtů numerických modelů za posledních 30 let, zdroj: NOAA
Už jsme výše zmínili, že model GFS poskytuje předpovědi na 16 dnů dopředu, které jsou aktualizovány 4krát denně (vždy v 0, 6, 12 a 18 hodin světového času). Výsledky jsou k dispozici zhruba 4 až 5 hodin po spuštění výpočtu. Pokud jde o rozdíly kvality předpovědí mezi jednotlivými termíny, vychází nejlépe termín půlnoční (00 UTC), naopak nejhůř ranní termín (06 UTC). To sice může souviset s poněkud menším množstvím vstupních dat použitých pro výpočet ranního běhu modelu, ale příčin může být víc.
Vzhledem k obecnému poklesu kvality předpovědí s časem je ale třeba brát předpovědi na vzdálenější období jako hrubé přiblížení možné reality. Ostatně podle NCEPu leží hranice užitečnosti předpovědí modelu GFS kolem 8 dnů. Na období delší se tedy v podstatě nemá cenu spoléhat na tyto předpovědi. Ve srovnání s modelem ECMWF je výsledek horší asi o 4-6 hodin.
U srážek má model GFS největší problémy s podceňováním vydatných srážek a naopak přeceňuje konvekci nad vysoko položenými oblastmi. Model GFS je ve světě velmi oblíbený díky své dostupnosti – ať už jde o vlastní předpovědi ve formě map a grafů, tak i o příslušné datové vrstvy, které si může uživatel stáhnout a použít k vlastním účelům. Právě z modelu GFS dnes vychází řada mobilních i webových aplikací předpovídajících počasí.
Encyklopedie počasí
Přečtěte si další články z naší rozsáhlé encyklopedie počasí, která shrnuje poznatky o meteorologii a počasí. Pochopíte řadu základních meteorologických prvků a způsob vytváření předpovědí počasí.
