Meteovolos

Επαλήθευση της αναλογικής μεθόδου πρόγνωσης του Σάκη Αρναούτογλου

Η αναλογική μέθοδος πρόγνωσης του καιρού αποτελεί μια δύσκολη μέθοδο, ειδικά για μέσα ή μακρά χρονικά διαστήματα. Εν συντομία, σύμφωνα με αυτή την μέθοδο, ο καιρός το επόμενο διάστημα που μας ενδιαφέρει θα εξελιχθεί σύμφωνα με τις παλαιότερες επικρατούσες συνθήκες, παρόμοιες με αυτές την ώρα της πρόγνωσης. Αυτό προϋποθέτει ότι ο προγνώστης θα «θυμηθεί» όσο γίνεται καλύτερα καιρικές διατάξεις στο παρελθόν, με ένα σύνολο τηλεσυνδέσεων να έχουν μεγάλη σημασία για τη σωστή εξέλιξη των βαρομετρικών συστημάτων. Οι επίσημες μετεωρολογικές υπηρεσίες δεν υιοθετούν αυτόν τον τρόπο πρόγνωσης λόγω υποκειμενικότητας τους προγνώστη να επιλέγει με αμφιλεγόμενα κριτήρια ορισμένες καιρικές διατάξεις. Όμως, έχουν γίνει πολλές μελέτες ώστε αυτή η μέθοδος να ξεφύγει από την υποκειμενικότητα του ανθρώπου και να αυτοματοποιηθεί από υπολογιστές, όμως μέχρι στιγμής τα αποτελέσματα δεν είναι τόσο αξιόπιστα όσο αυτά των προγνωστικών μοντέλων.

Ο Σάκης Αρναούτογλου, φίλος και συνεργάτης του Meteovolos, έχει επιχειρήσει τα τελευταία δύο χρόνια να αποκρυπτογραφήσει τη μέθοδο αναλογικής πρόγνωσης με υποκειμενικά κριτήρια, με ανάμεικτα αποτελέσματα. Είναι η πρώτη φορά όμως που γίνεται τεκμηριωμένη σύγκριση των αποτελεσμάτων της αναλογικής μεθόδου με δεδομένα παρατηρήσεων για την περιοχή της Ευρώπης. Ο Σάκης χρησιμοποιεί ως «οδηγό» τη Βορειοατλαντική Ταλάντωση (NAO), τη Νότια Ταλάντωση Ελ Νίνιο (ENSO) και την Ταλάντωση Madden – Julian (MJO) (αν θέλετε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις ταλαντώσεις, καλό είναι να μας στείλετε ένα e-mail ή να αναζητήσετε στο Google λεπτομέρειες). Το ιδανικό για την πιο σωστή επαλήθευση της πρόγνωσης θα ήταν να ποσοτικοποιήσουμε τις διαφορές που προκύπτουν από τις ταλαντώσεις, αλλά αυτή η ανάλυση ξεφεύγει από το ενδιαφέρον να δούμε πώς πήγε η πρόγνωση της αναλογικής μεθόδου για έναν μήνα. Όπως και ο ίδιος επισημαίνει, η αναλογική πρόγνωση δεν αντικαθιστά καμιά επίσημη πρόγνωση. Σε αυτό το άρθρο θα δούμε τους μέσους χάρτες πρόγνωσης του Σάκη για τα γεωδυναμικά ύψη στα 500 hPa, τους χάρτες με τα πραγματικά δεδομένα του Κέντρου Εθνικών Προγνώσεων των ΗΠΑ «NCEP Reanalysis» που παρήχθησαν από χιλιάδες μετρήσεις ανώτερης ατμόσφαιρας, μοντέλα και δορυφόρους και τέλος θα παραθέσουμε τις διαφορές μεταξύ τους (απόλυτες διαφορές σε κάθε σημείο – grid point). Επιπρόσθετα, θα παρουσιάσουμε κάποια στατιστικά στοιχεία των συγκρίσεων, όπως τη ρίζα μέσης τετραγωνικής απόκλισης (RMSE), τον συντελεστή συσχέτισης (Correlation coefficient – R²), τυπική απόκλιση (SD), το μέσο απόλυτο σφάλμα (MAE) και τις απόλυτες διαφορές (Bias).

Αρχικά θα παρουσιάσουμε τα αποτελέσματα για όλο τον μήνα Φεβρουάριο και στη συνέχεια για κάθε βδομάδα του μήνα ξεχωριστά. Στο Σχ. 1.1 βλέπετε την κατανομή των γεωδυναμικών υψών στα 500 hPa από την πρόγνωση της αναλογικής μεθόδου και στο Σχ. 1.2 την αντίστοιχη κατανομή από τα δεδομένα NCEP Reanalysis και στο Σχ. 1.3 φαίνονται οι απόλυτες διαφορές μεταξύ των δύο. (Μπορείτε να κάνετε κλικ πάνω στις εικόνες για πλήρη ανάλυση)

February_all_Forecast

Σχ 1.1 Πρόγνωση Φεβρουαρίου 2016

February_all_Reanalysis

Σχ 1.2 Παρατηρήσεις Φεβρουαρίου 2016

February_all_bias

Σχ 1.3 Διαφορές μεταξύ πρόγνωσης και παρατηρήσεων Φεβρουαρίου 2016

Όπως φαίνεται από το Σχ. 1.3, οι μεγαλύτερες αποκλίσεις της αναλογικής μεθόδου παρουσιάζονται στην Ανατολική Μεσόγειο. Πράγματι, οι χαμηλές πιέσεις που επικράτησαν στη Δυτική Μεσόγειο, οδήγησαν σε πολύ υψηλές τιμές γεωδυναμικών υψών στην περιοχή μας και καταγράφηκαν ρεκόρ υψηλών θερμοκρασιών. Αντίθετα, ο Σάκης είχε εκτιμήσει πώς αυτή η πτώση των γεωδυναμικών υψών θα συνέβαινε ανατολικότερα, προς την περιοχή μας το δεύτερο μισό του μήνα. Η ρίζα μέσης τετραγωνικής απόκλισης (RMSE), ο συντελεστής συσχέτισης (R) και οι τυπικές αποκλίσεις των τιμών, αποτυπώνονται όλες μαζί στο πολικό διάγραμμα Taylor του Σχ. 1.4. (πληροφορίες για Taylor εδώ), με τιμές RMSE = 89.5 gpm, R² = 0.96 και τα SD_forecast = 332.0 gpm, SD_reanalysis = 340.4 gpm. Οι τιμές ΜΑΕ και Bias είναι 66.8 gpm και 18,4 gpm αντίστοιχα. Αν επικεντρωθούμε μόνο πάνω από την περιοχή της Ελλάδος, δηλαδή για ένα κουτί με συντεταγμένες 35° έως 42.5°Β και 17.5° έως 30°A τα σφάλματα της πρόγνωσης γίνονται μεγαλύτερα, όχι μόνο γιατί περιορίζουμε την έκταση και άρα τον αριθμό των grid points στα οποία υπολογίζεται ο μέσος όρος, αλλά και επιπλέον εστιάζουμε στην περιοχή με τις μεγαλύτερες αποκλίσεις από τις παρατηρήσεις. Στο Σχ. 1.5 το πολικό διάγραμμα δείχνει τις τιμές μόνο για την περιοχή της Ελλάδος, με  RMSE = 136.2 gpm, R² = 0.94 και  SD_forecast = 33.1 gpm, SD_reanalysis = 41.0 gpm. Οι τιμές ΜΑΕ και Bias είναι 135.5 gpm.

taylor_all_Feb

Σχ. 1.4 Διάγραμμα Taylor για την Ευρώπη, Φεβρουάριος 2016

taylor_Greece_Feb

Σχ. 1.5 Διάγραμμα Taylor για την Ελλάδα, Φεβρουάριος 2016

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ακόμη, κατασκευάσαμε το ακόλουθο διάγραμμα (Σχ. 1.6) με τις τιμές της ρίζα μέσης τετραγωνικής απόκλισης (RMSE), το μέσο απόλυτο σφάλμα (MAE) και τις απόλυτες διαφορές (Bias) για καθεμιά από τις περιόδους πρόγνωσης της αναλογικής μεθόδου για όλη την Ευρώπη, δηλαδή από 1 έως 7/02, από 8 έως 14/02, από 15 έως 21/02 και από 22 έως 29/02 (4 εβδομάδες).

Graph1

Σχ. 1.6 Διάγραμμα για την πορεία ΜΑΕ, RMSE και BIAS κατά τις 4 εβδομάδες του Φεβρουαρίου 2016

Στο Σχ. 2.1 βλέπετε την κατανομή των γεωδυναμικών υψών στα 500 hPa από την πρόγνωση της αναλογικής μεθόδου για την πρώτη εβδομάδα, στο Σχ. 2.2 την αντίστοιχη κατανομή από τα δεδομένα NCEP Reanalysis και στο Σχ. 2.3 φαίνονται οι απόλυτες διαφορές μεταξύ των δύο.

February_1st_Forecast

Σχ 2.1 Πρόγνωση 1-7 Φεβρουαρίου 2016

February_1st_Reanalysis

Σχ 2.2 Παρατηρήσεις 1-7 Φεβρουαρίου 2016

February_1st_bias

Σχ 2.3 Διαφορές μεταξύ πρόγνωσης και παρατηρήσεων 1-7 Φεβρουαρίου 2016

Στο Σχ. 3.1 βλέπετε την κατανομή των γεωδυναμικών υψών στα 500 hPa από την πρόγνωση της αναλογικής μεθόδου για την δεύτερη εβδομάδα, στο Σχ. 3.2 την αντίστοιχη κατανομή από τα δεδομένα NCEP Reanalysis και στο Σχ. 3.3 φαίνονται οι απόλυτες διαφορές μεταξύ των δύο.

February_2nd_Forecast

Σχ 3.1 Πρόγνωση 8-14 Φεβρουαρίου 2016

February_2nd_Reanalysis

Σχ 3.2 Παρατηρήσεις 8-14 Φεβρουαρίου 2016

February_2nd_bias

Σχ 3.1 Διαφορές μεταξύ πρόγνωσης και παρατηρήσεων 8-14 Φεβρουαρίου 2016

Στο Σχ. 4.1 βλέπετε την κατανομή των γεωδυναμικών υψών στα 500 hPa από την πρόγνωση της αναλογικής μεθόδου για την τρίτη εβδομάδα, στο Σχ. 4.2 την αντίστοιχη κατανομή από τα δεδομένα NCEP Reanalysis και στο Σχ. 4.3 φαίνονται οι απόλυτες διαφορές μεταξύ των δύο.

February_3rd_Forecast

Σχ. 4.1 Πρόγνωση 15-21 Φεβρουαρίου 2016

February_3rd_Reanalysis

Σχ. 4.2 Παρατηρήσεις 15-21 Φεβρουαρίου 2016

February_3rd_bias

Σχ. 4.3 Διαφορές μεταξύ πρόγνωσης και παρατηρήσεων 15-21 Φεβρουαρίου 2016

Στο Σχ. 5.1 βλέπετε την κατανομή των γεωδυναμικών υψών στα 500 hPa από την πρόγνωση της αναλογικής μεθόδου για την τελευταία εβδομάδα, στο Σχ. 5.2 την αντίστοιχη κατανομή από τα δεδομένα NCEP Reanalysis και στο Σχ. 5.3 φαίνονται οι απόλυτες διαφορές μεταξύ των δύο.

 

February_4th_Forecast

Σχ. 5.1 Πρόγνωση 22-29 Φεβρουαρίου 2016

February_4th_Reanalysis

Σχ. 5.2 Παρατηρήσεις 22-29 Φεβρουαρίου 2016

February_4th_bias

Σχ. 5.3 Διαφορές μεταξύ πρόγνωσης και παρατηρήσεων 22-29 Φεβρουαρίου 2016

Τα Σχ. 6.1, 6.2, 6.3 και 6.4 είναι τα αντίστοιχα διαγράμματα Taylor για τις 4 εβδομάδες του Φεβρουαρίου.

taylor_1-7_Feb

Σχ. 6.1 Διάγραμμα Taylor για την εβδομάδα 1-7 Φεβρουαρίου 2016

taylor_8-14_Feb

Σχ. 6.2 Διάγραμμα Taylor για την εβδομάδα 8-14 Φεβρουαρίου 2016

taylor_15-21_Feb

Σχ. 6.3 Διάγραμμα Taylor για την εβδομάδα 15-21 Φεβρουαρίου 2016

taylor_22-29_Feb

Σχ. 6.4 Διάγραμμα Taylor για την εβδομάδα 22-29 Φεβρουαρίου 2016

Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε ότι η αναλογική μέθοδος πρόγνωσης του Σάκη Αρναούτογλου προέβλεψε ικανοποιητικά καλά τη διάταξη των συστημάτων στην Ευρώπη το πρώτο μισό του Φεβρουαρίου, ενώ είχε σημαντικά σφάλματα στο δεύτερο μισό του μήνα. Ο φετινός Φεβρουάριος χαρακτηρίστηκε ως ένας από τους 3 πιο θερμούς από το 1880 και σε πολλές χώρες ο θερμότερος (πχ Ηνωμένο Βασίλειο, Γαλλία, Ελλάδα κτλ.). Κανείς δεν περίμενε ότι στην Ελλάδα η μέση θερμοκρασία θα ήταν σχεδόν 5 βαθμοί πάνω από τον μέσο όρο και αυτό συνδέεται με τις αντικυκλωνικές συνθήκες που είδαμε στους παραπάνω χάρτες και τη μεταφορά θερμών αέριων μαζών από την Αφρική, κυρίως μετά τις 15 Φεβρουαρίου, στη χώρα μας.

Εμείς να ευχηθούμε στον Σάκη καλή επιτυχία στην πρόγνωση του μήνα Μαρτίου.

error: Content is protected !!