Теория вероятности прогноз погоды

Точность метеорологических прогнозов

Разнообразие температур, наблюдающееся этой зимой, напомнило мне о проекте MyCli.me Хабраюзера aib, собирающего прогнозы погоды сразу с нескольких гидрометеорологических сайтов и позволяющего путем усреднения «в голове» повысить их точность.

Собственно, еще полтора года назад при первом знакомстве с сайтом, меня первым делом посетила мысль о том, что статистика с него — идеальный материал для неформальной оценки качества предсказаний погоды. Если быть совсем точными, то сайт и сам имеет систему рейтинга достоверности прогнозов, выбирая наилучшего «предсказателя» для каждого занесенного в реестр города за прошедший месяц.

Но мне хотелось более продолжительной и «взвешенной» оценки.

Входные данные

Города, участвующие в анализе: Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Киев, Сочи — равномерно из разных частей европейской части России и Украины. Красноярск, Новосибирск и другие рядом расположенные города, пришлось исключить из-за частых сильных (до 22 градусов) ошибок у многих метеосайтов, сильно изменяющих, как следствие, общую статистику качества прогнозирования.

Первый срез: краткосрочный или долгосрочный

Второй срез: дневной или ночной

Попытаемся определить совокупную точность прогноза на конкретный день. Для этого присвоим веса (коэффициенты) [ 45%, 25%, 15%, 10%, 5% ] ошибкам прогнозов за 1, 2,… и 5 дней соответственно. Это экспоненциально взвешенное среднее (EMA) с периодом T=2 дня (т.е. любая пара коэффициентов, отстоящих друг от друга на 2 дня отличаются в 2,718 раза). Логично предположить, что ошибка в прогнозе за день до срока может вызвать более неприятные последствия, чем за 4 или 5. Графически веса выглядят примерно следующим образом:

Для того, чтобы графическое изображение было нагляднее, рассчитаем среднюю ошибку с этими весами отдельно для дневных и отдельно для ночных температур и отложим их по разным осям. Соответственно, признак высокого качества прогноза — близость к точке (0;0), этот факт дополнительно выделен заливкой. Интересно резкое ухудшение на этом графике позиций BBC Weather, т.к. его дневные прогнозы — одни из самых точных, в то время как ночные — не в первой пятерке.

В «сухом остатке»

Озвучивать выводы дело неблагодарное — каждый может сделать их для себя сам. Кому-то интереснее прогноз «на завтра», кому-то «на 5 дней вперед», кому-то важнее температура днем, а кому-то и наоборот. Конечно, некоторых сайтов здесь нет вообще, а некоторые сайты имеют весомые конкурентные преимущества, например, в длительности публикуемого прогноза. Задачей не стояло найти «самый лучший метеосайт», а только лишь сравнить точность краткосрочных прогнозов за ближайший прошедший 3-месячный период.

Если сравнение вас заинтересовало — можно попытаться сделать аналогичный анализ за 12 месяцев.

Источник

Метод расчета погоды с точностью 80%

Как-то, в пятидесятые годы, на совещании в верхах, руководство гидрометеослужбы докладывало о своей работе. Суть доклада сводилась к тому, что сейчас прогнозы подтверждаются на 40%, и если выделить на исследования ещё столько-то денег, верность прогнозов возрастёт до 50%.

Подумав полминутки, один из министров сказал: «Я знаю, как, без всяких денег, повысить совпадение до 60%. Надо просто брать ваши прогнозы и заменять их на противоположные».

Вы и не представляете, как мало курьёзного в этом эпизоде!

Во-первых, наши синоптики до сих пор работают на том же уровне. На ближайшие сутки погода предсказывается с вероятностью 80%, на двое суток 60%, на трое 50% и меньше, а дальше только «Бог знает».

Во-вторых, видимо, именно 40% устраивали власть, как нельзя лучше. Если бы нужны были точные прогнозы они бы у нас были: один только Чижевский для этого написал достаточно. Но, вы только представьте, насколько неудобен для тоталитарной власти земледелец, знающий погоду наперёд!

В-третьих, и это самое главное нам самим не нужны точные прогнозы. Мы сами не хотим знать погоду заранее. Абсурд? Зря вы так думаете.

Беру полную ответственность за следующее заявление: у нас есть человек, который умеет рассчитывать погоду на любой день любого года для любого места планеты.

Наш земляк, краснодарец, Пётр Иванович Петров давным-давно обнаружил и показал, что погода не беспорядочный хаос стихии, а логичная и довольно точная система, определяемая гравитацией Солнечной системы. Его расчёты не отличаются большой сложностью их делает простейшая компьютерная программа. Но они позволяют рассчитывать погоду в конкретном районе на любой заданный день с вероятностью, не ниже 80%.

Расчёты Петрова подтверждаются с неизменной точностью уже около 20 лет. Первыми признали работу Петрова аграрии Бурятии. Три года они бесплатно пользовались его прогнозами: уточняли сроки посева и уборки, виды на урожай и его качество, заранее готовились к грядущим сложностям. Экономия средств оказалась огромной, урожаи повысились больше, чем на треть.

Вот выдержки из официальных отзывов Бурятского обкома КПСС. «Отдел сельского хозяйства и пищевой промышленности обкома КПСС в течение трёх лет (1985-87 гг.) пользовался услугами Петра Ивановича Петрова по прогнозированию процессов погоды в интересах с/х производства.

В течение всех трёх лет П.И. Петров предоставлял ежемесячные прогнозы с подробным описанием явлений погоды конкретно по календарным дням, которые успешно использовались для организации полевых с/х работ в колхозах и совхозах республики.

Важное значение расчёты-прогнозы Петрова имеют, при составлении рабочих планов весенних полевых работ, определении стратегии и тактики весеннего сева, работ по уходу за посевами и уборочных работ зерновых и других культур.

Особая ценность его прогнозов в том, что они делаются по календарным дням на длительный срок до трёх и более месяцев, что позволяет заранее планировать работы, с учётом осадков, температуры и других погодных факторов. Очень важна высокая степень фактической подтверждаемости прогнозов, что мы наблюдали в течение трёх лет. Исходя из практических результатов работы, отдел СХ и ПП обкома считает, что методика П.И. Петрова по расчётам погоды представляет несомненную научную и практическую ценность, и её необходимо развивать и совершенствовать».

«Отдел производства и переработки продукции растениеводства Госагропрома Бурятской АССР ежемесячно в течение 1985-1987 гг. пользуется прогнозами синоптических процессов погоды, предоставляемых П.И. Петровым. Такие прогнозы позволяют нам более конкретно, согласно метеоусловиям, планировать проведение полевых работ и сроки посевов культур. Конкретно, используя предоставленные прогнозы, в 1986 г. посев был произведён в ранние сроки, а в 1987 г. в более поздние. Это позволило получить высокие урожаи на пашне, а также, своевременно подготовить поливную технику в засушливом 1987 году.

Использование прогнозов П.И. Петрова обеспечило хозяйствам повышение урожайности и валовых сборов не менее, чем на 30-40%. Следует отметить высокую достоверность и точность представляемых прогнозов. Госагропром республики считает, что работа П.И. Петрова представляет не только практическую, но и несомненную научную ценность; её необходимо более глубоко изучать и применять в повседневной деятельности».

Читайте также:  Точка жизни в домах гороскопа

Однако, история этого изобретения похожа на истории большинства российских изобретений. Несколько лет самостоятельных поисков и расчётов. Потом, несколько лет проверок. Когда оказалось, что система работает без ошибок годы попыток заинтересовать разные органы власти, от Росгидромета и Росагропрома до МЧС. Реакция в лучшем случае, ноль.

Пытался запатентовать попытались присвоить ноу-хау. Даже доброжелательно настроенные специалисты министерства не смогли помочь. Стал печатать прогнозы в прессе, посылать краевым властям. Обращался и к синоптикам других стран. В конце концов, руководство Росгидромета пригрозило: сиди и не высовывайся. А в марте этого года (2003) МЧС Кубани запретило печатать и прогнозы Петрова.

Основание железное: все учёные мира бьются, но ещё не решили проблему предсказаний погоды, а тут какой-то любитель сеет панику среди населения. Пётр Иванович не удивлён он просто продолжает свои исследования. Вот что он рассказал мне о сути своей системы.

Официальная теория гидрометеорологии, разработанная в самом начале ХХ века, основана на эффектах термодинамики атмосферы и вращении Земли. Тёплый воздух поднимается, уменьшая давление воздушного столба на поверхность планеты; холодный воздух опускается, увеличивая своё давление; давление стремится уравновеситься, и более сдавленный воздух перетекает в места с более низким давлением отсюда и движение воздушных масс. Земля вращается, и воздушные массы от этого смещаются. Когда холодная масса встречается с тёплой, водяные пары конденсируются в капли отсюда осадки. (В энциклопедии 1964 года я не нашёл ни авторов этой теории, ни процента надёжности прогнозов, ни опытных данных, кроме древних опытов Торричелли и Галилея.)

Но, возникает куча вопросов. Если на высоте 10-15 км распределение давления более-менее упорядочено и объяснимо, то, у поверхности Земли, оно превращается в пятнистую картину центров с разным давлением, которые «возникают, исчезают и движутся, не подчиняясь никакому видимому порядку и законам».

Беспорядок в природе. Нет в природе беспорядков. Кроме того, если дело в температуре воздуха, то зимой мощность атмосферных процессов должна быть меньше, а она в 2-3 раза больше, чем летом. Очевидно, ошибочна основа. Термодинамика атмосферы явно следствие, но не причина. А что причина? Очевидно, гравитация. И Пётр Иванович засел за расчёты.

Оказалось: кухня погоды в стратосфере. На стратосферу влияет гравитационное взаимодействие небесных тел. На 70% погода создаётся гравитацией Солнца, Луны и Земли, на 10% влиянием других планет (в основном, Юпитера), и ещё на 20% активностью Солнца, которая также зависит от гравитации планет. Петров просчитал корреляцию этих факторов для Кубани, Урала и Прибалтики везде она подтвердилась с высокой точностью.

Ноу-хау Петрова расчёты графиков планетарных высотных фронтальных зон (ПВФЗ), создаваемых гравитацией небесных тел. Их можно рассчитать на любой день по астрономической картине Солнечной системы. «Астрономические данные есть на десять лет вперёд, говорит Пётр Иванович, но никто не знает, как их использовать».

Картина графиков ПВФЗ весьма точно показывает параметры погоды в этот день. Трудно поверить, но вся мозаика погоды на Земле регулярно повторяется соответственно тому, как повторяется астрономическая мозаика небесных тел. Творец не создал хаоса. Погода это чёткая система!

Поэтому расчёт погоды делается просто методом аналогов. Рассчитываем графики ПВФЗ для нужного дня например, для 15 мая 2005 года.

Находим в отдалённом прошлом день-аналог, который даёт максимально схожую картину графиков ПВФЗ. Смотрим метеокарты района за этот день, и узнаём все параметры погоды. Остаётся внести поправку на активность Солнца. Эта погода и случится здесь 15 мая 2005 года. С какой точностью?

Точное повторение гравитационной картины Солнечной системы происходит, примерно, раз в 390 лет. Чем период времени между днями-аналогами меньше 390 лет, тем меньше совпадение картины. Если день-аналог отстоит всего на два года, его гравитационная картина будет совпадать всего на 60%, то есть, его погода повторится с вероятностью 60%. В нашей стране есть все метеоданные начиная с 1943 года.

60 лет назад найдутся дни-аналоги, гравитационная картина которых аналогична нашему времени уже на 80-83%, поэтому, вероятность прогноза сейчас 80-83%. Если где-то целы метеоданные с 1850 года, для этого района вероятность прогноза будет уже 90%. Такой она станет и для нас через сто лет. А через 390 лет, с момента самых первых метеоданных, вероятность прогноза станет стопроцентной. У нас это будет 2333 год.

«Поймите, я не предсказываю. Предсказывают гадалки и экстрасенсы. А я просто рассчитываю погоду» поясняет Пётр Иванович. Многие годы Петров пытался научить своему методу метеорологов в разных городах. Сначала они просто не понимали, о чём речь ведь, согласно науке, «погода, в принципе, непредсказуема».

А когда начинали понимать, выпучивали глаза: так просто. Но применить эту систему никто так и не смог начальство вставало грудью. Тогда Пётр Иванович стал предлагать эту услугу агрономам и директорам хозяйств. Вот тут и выяснилось: знание погоды для них заноза в глазу, петля на шее. «Изыди, сатана. » реагировали агрономы, когда до них доходило, что погода и впрямь предсказуема. И я могу их понять.

На что мы всегда сваливаем неурожаи?
На что списываем семена, удобрения и технику?
На что выбиваем деньги, страховки и фонды?
На непогоду!

Это она, такая родная и милая, в своей непредсказуемости, всегда служила надёжным источником стабильного покоя и благосостояния социалистического агрария, а теперь, служит благосостоянию МЧС со товарищи и тех, кто получает из госбюджета «помощь», в случае неурожая или стихийных бедствий.

Кстати, и снегопады позапрошлой зимы, и случившиеся наводнения, и засуху этого сезона Петров рассчитал и сообщил краевым властям, как обычно, за несколько месяцев. Казалось бы, сейчас время другое каждый хозяин сам себе. Мне грезится: уметь восстанавливать почву, да ещё погоду знать это же могущество, свобода на земле!

Но, много ли найдётся хозяев, согласных всю ответственность за урожаи перевалить с погоды на себя? Рискну ответить: единицы. Я пытался говорить с фермерами, с руководителями управления все говорят: «Здорово, пусть кто-нибудь займётся, а мы посмотрим. Пусть наверху разберутся, чтобы нам не рисковать».

Так, что же более рискованно: платить за помощь, или не нуждаться в ней. Вот это, братцы, и называется быть заложниками системы. А Пётр Иванович продолжает исследования. Уже почти готова система точного расчёта землетрясений. Тектоническая активность планеты также связана с активностью Солнца и гравитацией планет, но большую роль играет и сама земная поверхность.

Все три просчитанных землетрясения 2002 года произошли с точностью в один-два дня. По расчётам, новое столетие приходится на пик 500-летнего цикла солнечной активности, и будет насыщено погодными катаклизмами и катастрофами. Просчитать их все вполне возможно. Но, не под силу одному человеку. Вот наша ситуация, братцы. У человечества есть способ знать обо всех стихийных бедствиях и погодных явлениях на много лет вперёд. У меня фантазии не хватает представить, насколько это улучшит жизнь на Земле. Но технология Петрова пока никому не нужна. Всё, о чём он мечтает чтобы его система стала востребованной и начала приносить пользу людям. Всё, чего он не хочет чтобы его технология была украдена или присвоена, и скрыта от всех. Такая опасность очень велика, поэтому, полного описания технологии не существует.

Читайте также:  Чем оккультизм отличается от магии

Проверить систему легко: можно рассчитать погоду в любом месте планеты за любой прошлый период и сравнить с реальными метеоданными. Петров готов продать ноу-хау, но, не по мелочам. То, что он сделал, достойно не одной Нобелевской Премии. Но, если открытие не будет востребовано, оно так и останется неизвестным: знания, которые общество ещё не готово использовать во благо, всегда используются кем-то во вред. Свой телефон Пётр Иванович просил не публиковать: рассказывать погоду по телефону физически невозможно, а серьёзных предложений он уже не ждёт. Но, если таковые будут, пишите мне. Я верю: выход из этого тупика найдётся.

Отрывок
из книги Николая Курдюмова «Мастерство плодородия»
Прислал: DoG

Разместил: Lotos | 17 июня 2006 | Просмотров: 10159 | Комментариев: 5

(всего голосов: ) · Заметил ошибку в тексте? Выдели ее и кликни Ctrl+Enter

Источник

Вероятность ошибочного прогноза погоды в течение года

Доброе утро! Что-то совсем с этой задачей я замучился, подскажите, пожалуйста.

Вероятность ошибочного прогноза погоды на следующий день равна 1/5. Какова вероятность того, что в течении года (365 дней) прогноз окажется ошибочным не более 70 раз?

Потом попробовал «задачу о большом числе успехов», то бишь Бернулли. Получил бред в ответе (очень маленькое число)

Какова вероятность, что транзистор откажет в течение первого года службы?
Средний срок службы транзистора – 2 года. Какова вероятность, что транзистор откажет в течение.

Какова вероятность того, что в течение года придётся заменить не меньше 100 лампочек
Добрый день. Имеется такая задача: Для освещения города используются 5000 лампочек. Для каждой.

В квартире 6 электролампочек. Вероятность того,что каждая лампочка останется исправной в течение года,равна 5/6
В квартире 6 электролампочек. Вероятность того,что каждая лампочка останется исправной в течение.

Найти вероятность того, что в течение года придётся заменить не меньше половины всех лампочек
Ребята, снова нужна ваша помощь! 7. В освещении помещения фирмы используются 14 лампочек. Для.

Да, 0,2, прошу прощения. А разве интегральная подойдет? Она вроде считает точно количество, а тут «не больше». Или я ошибаюсь? Вот мой ход решения по интегральной теореме (во вложении)

Читаю учебник Гмурмана: для вычисления Ф (х) пользуются таблицей, значения даны для х > 0 и 5 0

Именно потому что не больше и подойдёт. А точное количество считает локальная формула Муавра-Лапласа.

Добавлено через 24 минуты

у Вас х2 посчитано неверно. Там в числителе 70-73

Заказываю контрольные, курсовые, дипломные и любые другие студенческие работы здесь или здесь.

Получение прогноза погоды с gismeteo.
Добрый день уважаемые программисты! Я новичок в делфи и никак не могу разобраться что не в порядке.

Программа для прогноза погоды
Начал осваивать Windows Forms на C#. Возникли трудности с решением задачи: нужно сделать форму, в.

Нужен совет по приложению прогноза погоды
Здравствуйте, думаю сделать приложение которое выдавало бы прогноз погоды(для начало один город.

Ошибка при разборе прогноза погоды от yahooapis
Доброго времени суток. Объясните пожалуйста в чём ошибка. Заранее благодарю. using System; using.

Программа для прогноза погоды: можно ли делать выбор города
ради интереса решил написать программу для просмотра прогноза погоды. информацию решил брать.

Источник

Теория вероятности прогноз погоды

Вычислительный центр Росгидромета переходит на современные компьютерные технологии.

Можно утверждать наверняка, что каждый из нас хотя бы раз в день интересуется прогнозом погоды. Однако далеко не все знают, что за скромными числами температуры и скорости ветра стоят сложнейшие математические расчеты.

Еще в начале ХХ в. английский ученый Льюис Фрай Ричардсон предположил, что с помощью систем дифференциальных уравнений гидродинамики можно рассчитать поведение воздушных масс. Однако, по его оценкам, для того чтобы успеть провести необходимые вычисления вовремя, понадобилось бы несколько тысяч человек – в то время все расчеты выполнялись с помощью механических калькуляторов, либо вообще вручную.

Интересна дальнейшая судьба этих работ. Узнав, что военные используют придуманные им методы для расчета эффективности применения отравляющих газов, Ричардсон оставил метеорологию и уничтожил свои работы. В последующие десятилетия на основе расчетов Ричардсона была разработана комплексная модель численного прогноза – математические формулы, которые учитывают все известные физические законы, управляющие погодными явлениями.

В последние годы гидрометеорологическая наука достигла больших успехов в способности предсказывать опасные природные явления. Например, по региональным моделям, разработанным в Росгидромете, можно прогнозировать атмосферные фронты и циклоны, ливни, град, снегопад, сильные ветры и прочие неприятные события в масштабах от минут до суток и с разрешением в несколько километров.

Оперативное предсказание погоды на основе математической модели стало возможным с появлением производительных компьютеров. Но современным метеорологическим службам для точного расчета прогнозов требуются особенные, мощнейшие вычислительные комплексы – кластеры, использующие суперкомпьютерные технологии. Только несколько стран имеют достаточно производительные системы для того, чтобы самостоятельно проводить метеорологические расчеты, и весьма приятно, что одна из этих стран – Россия. Два года назад в вычислительном центре Росгидромета в Москве был установлен кластер производительностью 27 ТФЛОПС (триллионов операций в секунду). С его помощью метеорологи получили возможность решать такие сложные задачи, о которых раньше не могло быть и речи. Наверное, многие помнят редкое погодное явление – ледяной дождь, который прошел 25 декабря прошлого года в центральном районе России. Благодаря этому вычислительному комплексу сотрудники Росгидромета смогли заранее предупредить о надвигающейся опасной ситуации.

На очереди – создание комплексной модели нашей планеты, которая будет учитывать не только физические, но и химические и биологические процессы атмосфере, океанах и почве, и их нелинейное взаимодействие. Модели такого рода можно назвать моделями погоды и климата нового поколения, и с их помощью планируется создать систему «бесшовного» прогноза на интервалах от нескольких минут до десятков лет. Однако для расчетов таких сложных моделей мощности имеющегося вычислительного комплекса не хватает, поэтому было принято решение о его модернизации.

Первым шагом программы модернизации стала установка нового 15-терафлопсного кластера (в конце года планируется увеличение мощности до 30 ТФЛОПС), основанного на передовой архитектуре РСК-Торнадо. Он состоит из 96 вычислительных блоков, в каждом из которых – два процессора Intel Xeon 5680 с рабочей частотой 3,33 ГГц, 48 Гбайт оперативной памяти и жесткий диск SSD. Отличительная черта этого комплекса – жидкостная система охлаждения, которая впервые в мире используется для систем на базе процессоров Xeon. Благодаря этому на охлаждение тратится максимум 5,7% от общего энергопотребления системы, и это по-настоящему рекордный показатель для вычислительных комплексов такого класса. (А между тем, выделяемого этим компьютером тепла хватит на то, чтобы вскипятить бочку воды!) Кроме этого, новый кластер вместе с системой охлаждения занимает гораздо меньше места, чем его старший «коллега», а продуманная компоновка системы позволяет быстро заменять в случае аварии как сами модули (причем для этого не требуется выключения питания), так и процессоры, и память в модуле.

Читайте также:  Сделать гвоздь в магии

Как же новые вычислительные мощности могут помочь предсказывать погоду? Прогноз станет точней или можно будет сразу рассчитать погоду на год вперед? На эти вопросы можно ответить «и да, и нет». Дело в том, что далеко не всегда можно абсолютно точно предсказать погоду в каком-то определенном месте и в определенное время. Природа слишком сложна, причем значительное влияние на нее оказывает сам человек, поэтому смоделировать поведение воздушных масс с абсолютной точностью, даже используя самые современные модели, практически невозможно. Зато можно рассчитать вероятность прогноза. Проще говоря, прогноз будет выглядеть так: солнечно, без осадков, с вероятностью 95%. И сразу станет понятно, довериться ли этому прогнозу или все-таки захватить на всякий случай зонтик – если вероятность прогноза будет невысокой. Для подсчета вероятностей нужно несколько раз решить системы уравнений, используя разные алгоритмы, или немного изменяя начальные данные. Сравнивая результаты, можно оценить точность прогноза. Получается, что объем вычислений возрастает в несколько раз, поэтому вероятностное прогнозирование погоды требует увеличения мощности компьютеров тоже в несколько раз.

Самые современные компьютерные технологии позволяют сберечь миллиарды рублей – такими порядками оцениваются убытки от стихийных бедствий – и сохранить бесценные человеческие жизни.

На снимках (сверху вниз): ситуационный центр Гидромета; новый кластер РСК-Торнадо; вычислительный модуль; часть старого вычислительного комплекса.

Источник

Теория вероятности погоды на завтра

Вычислительный центр Росгидромета переходит на современные компьютерные технологии.

Можно утверждать наверняка, что каждый из нас хотя бы раз в день интересуется прогнозом погоды. Однако далеко не все знают, что за скромными числами температуры и скорости ветра стоят сложнейшие математические расчеты.

Еще в начале ХХ в. английский ученый Льюис Фрай Ричардсон предположил, что с помощью систем дифференциальных уравнений гидродинамики можно рассчитать поведение воздушных масс. Однако, по его оценкам, для того чтобы успеть провести необходимые вычисления вовремя, понадобилось бы несколько тысяч человек – в то время все расчеты выполнялись с помощью механических калькуляторов, либо вообще вручную.

Интересна дальнейшая судьба этих работ. Узнав, что военные используют придуманные им методы для расчета эффективности применения отравляющих газов, Ричардсон оставил метеорологию и уничтожил свои работы. В последующие десятилетия на основе расчетов Ричардсона была разработана комплексная модель численного прогноза – математические формулы, которые учитывают все известные физические законы, управляющие погодными явлениями.

В последние годы гидрометеорологическая наука достигла больших успехов в способности предсказывать опасные природные явления. Например, по региональным моделям, разработанным в Росгидромете, можно прогнозировать атмосферные фронты и циклоны, ливни, град, снегопад, сильные ветры и прочие неприятные события в масштабах от минут до суток и с разрешением в несколько километров.

Оперативное предсказание погоды на основе математической модели стало возможным с появлением производительных компьютеров. Но современным метеорологическим службам для точного расчета прогнозов требуются особенные, мощнейшие вычислительные комплексы – кластеры, использующие суперкомпьютерные технологии. Только несколько стран имеют достаточно производительные системы для того, чтобы самостоятельно проводить метеорологические расчеты, и весьма приятно, что одна из этих стран – Россия. Два года назад в вычислительном центре Росгидромета в Москве был установлен кластер производительностью 27 ТФЛОПС (триллионов операций в секунду). С его помощью метеорологи получили возможность решать такие сложные задачи, о которых раньше не могло быть и речи. Наверное, многие помнят редкое погодное явление – ледяной дождь, который прошел 25 декабря прошлого года в центральном районе России. Благодаря этому вычислительному комплексу сотрудники Росгидромета смогли заранее предупредить о надвигающейся опасной ситуации.

На очереди – создание комплексной модели нашей планеты, которая будет учитывать не только физические, но и химические и биологические процессы атмосфере, океанах и почве, и их нелинейное взаимодействие. Модели такого рода можно назвать моделями погоды и климата нового поколения, и с их помощью планируется создать систему «бесшовного» прогноза на интервалах от нескольких минут до десятков лет. Однако для расчетов таких сложных моделей мощности имеющегося вычислительного комплекса не хватает, поэтому было принято решение о его модернизации.

Первым шагом программы модернизации стала установка нового 15-терафлопсного кластера (в конце года планируется увеличение мощности до 30 ТФЛОПС), основанного на передовой архитектуре РСК-Торнадо. Он состоит из 96 вычислительных блоков, в каждом из которых – два процессора Intel Xeon 5680 с рабочей частотой 3,33 ГГц, 48 Гбайт оперативной памяти и жесткий диск SSD. Отличительная черта этого комплекса – жидкостная система охлаждения, которая впервые в мире используется для систем на базе процессоров Xeon. Благодаря этому на охлаждение тратится максимум 5,7% от общего энергопотребления системы, и это по-настоящему рекордный показатель для вычислительных комплексов такого класса. (А между тем, выделяемого этим компьютером тепла хватит на то, чтобы вскипятить бочку воды!) Кроме этого, новый кластер вместе с системой охлаждения занимает гораздо меньше места, чем его старший «коллега», а продуманная компоновка системы позволяет быстро заменять в случае аварии как сами модули (причем для этого не требуется выключения питания), так и процессоры, и память в модуле.

Как же новые вычислительные мощности могут помочь предсказывать погоду? Прогноз станет точней или можно будет сразу рассчитать погоду на год вперед? На эти вопросы можно ответить «и да, и нет». Дело в том, что далеко не всегда можно абсолютно точно предсказать погоду в каком-то определенном месте и в определенное время. Природа слишком сложна, причем значительное влияние на нее оказывает сам человек, поэтому смоделировать поведение воздушных масс с абсолютной точностью, даже используя самые современные модели, практически невозможно. Зато можно рассчитать вероятность прогноза. Проще говоря, прогноз будет выглядеть так: солнечно, без осадков, с вероятностью 95%. И сразу станет понятно, довериться ли этому прогнозу или все-таки захватить на всякий случай зонтик – если вероятность прогноза будет невысокой. Для подсчета вероятностей нужно несколько раз решить системы уравнений, используя разные алгоритмы, или немного изменяя начальные данные. Сравнивая результаты, можно оценить точность прогноза. Получается, что объем вычислений возрастает в несколько раз, поэтому вероятностное прогнозирование погоды требует увеличения мощности компьютеров тоже в несколько раз.

Самые современные компьютерные технологии позволяют сберечь миллиарды рублей – такими порядками оцениваются убытки от стихийных бедствий – и сохранить бесценные человеческие жизни.

На снимках (сверху вниз): ситуационный центр Гидромета; новый кластер РСК-Торнадо; вычислительный модуль; часть старого вычислительного комплекса.

Источник

Оцените статью
Adblock
detector