Welk model wanneer?
Het rooster, het bereik en de valkuilen: verrekijker of loep?
Welk model wanneer?
Waarom ziet het ene model een onweersbui wel en het andere niet? Bekijk een buienveld door de bril van elk model, kies hoe ver je vooruit kijkt en waarvoor, en leer de valkuilen: run-hoppen, de bui boven je dorp, fantasie op dag 12 en meer.
Vereenvoudigd: hier wordt het echte veld per vakje gemiddeld. Een echt grof model rekent buien niet uit maar schat ze; dat ziet er nog anders uit, meestal nog vager.
Waarom ziet een grof model een onweersbui niet goed?
- Waarom? Een model deelt de lucht op in vakjes, en houdt per vakje één getal bij: één temperatuur, één wind, één hoeveelheid regen.
- Waarom? Is een vakje 25 km breed en de bui 8 km, dan wordt de bui uitgesmeerd over het hele vakje: overal een beetje regen, nergens een stortbui.
-
Waarom?
Erger: de updraft van een bui is maar een paar kilometer breed. Die past niet in een vakje van 25 km. Het model kan de bui dus niet zelf uitrekenen.
Basis: Luchtdruk is het gewicht van de lucht boven je
Boven elke plek staat een kolom lucht tot de ruimte; het gewicht daarvan is de luchtdruk. Warme lucht is lichter: de deeltjes bewegen sneller en staan verder uit elkaar. Een warme kolom weegt dus minder en geeft onderin een lagere luchtdruk.
- Waarom? Daarom schat een grof model hoeveel buien er in zo'n vakje gemiddeld zouden zijn (een parametrisatie). Pas vanaf zo'n 4 km en fijner rekent een model de buien zelf uit.
- Waarom? En ook dan ziet het model iets pas goed als het een paar vakjes breed is: bij 2 km dus vanaf zo'n 10 km, bij 25 km pas vanaf zo'n 100 km of meer.
Waarom is een bui maar een paar uur te voorspellen, en een lagedrukgebied dagen?
- Waarom? Elke verwachting begint met een fout: er zit altijd lucht tussen de metingen die niemand gemeten heeft.
-
Waarom?
Fouten in kleine dingen groeien het snelst. Of een bui hier of vijf kilometer verderop ontstaat, hangt af van een warme akker of een windje: dat is binnen een uur al anders.
Basis: Chaos: het vlindereffect
Sommige systemen versterken kleine verschillen. Een knikker boven op een heuvel: een duwtje van een millimeter bepaalt aan welke kant hij naar beneden rolt. De atmosfeer zit vol van zulke punten. De meteoroloog Edward Lorenz ontdekte in 1963 dat een afronding in de derde decimaal zijn hele berekening na een tijdje veranderde: het vlindereffect.
- Waarom? Grote dingen, zoals een lagedrukgebied van duizend kilometer, worden geduwd door nog grotere stromingen, zoals de straalstroom. Die veranderen langzaam, dus hun fout groeit trager.
- Waarom? Vuistregel: een losse bui ken je pas als hij er bijna is, een front of lagedrukgebied een paar dagen vooruit, de grote patronen hooguit een week tot twee. Daarna zegt alleen de pluim nog iets.
Balken = hoe ver een model vooruit rekent (de tijd loopt niet gelijkmatig: het eerste uur is breder dan de laatste dagen). De streep = jouw keuze.
Valkuil 1: run-hoppen
Waarom zeggen een paar runs samen (of een ensemble) meer dan één run?
-
Waarom?
Elke run begint met net iets andere metingen, en elke kleine verandering groeit.
Basis: Chaos: het vlindereffect
Sommige systemen versterken kleine verschillen. Een knikker boven op een heuvel: een duwtje van een millimeter bepaalt aan welke kant hij naar beneden rolt. De atmosfeer zit vol van zulke punten. De meteoroloog Edward Lorenz ontdekte in 1963 dat een afronding in de derde decimaal zijn hele berekening na een tijdje veranderde: het vlindereffect.
- Waarom? Daardoor springt de verwachting van run naar run een beetje heen en weer, ook als het weer zelf niet verandert.
- Waarom? Neem je de laatste paar runs samen, of een ensemble van vijftig die allemaal tegelijk startten, dan vallen de toevallige sprongen tegen elkaar weg. Wat overblijft, is wat de meeste runs zeggen.
- Waarom? Maar heel oude runs tellen minder: die begonnen verder weg van het moment zelf, en hun fout had meer tijd om te groeien. De nieuwste run is vaak de beste ene run, maar niet zeker genoeg om alleen op te vertrouwen.
- Waarom? En de spreiding zegt hoe zeker het is: liggen ze dicht bij elkaar, dan is het zeker; liggen ze ver uiteen, dan weet niemand het nog.
Nog vijf valkuilen
De bui boven je dorp
Een detailmodel tekent echte buien, maar de plek is een voorbeeld. Een paar kilometer of een uur ernaast is heel normaal.
Trucje Kijk naar het gebied, niet naar de pixel. Kijk naar de kansen (RUC-EPS) voor "hoe vaak in mijn buurt".
Fantasie op dag 12
GFS rekent tot 16 dagen vooruit, en laat daar soms storm, sneeuw of hitte zien. Na een week is één run vooral één mogelijkheid uit vele.
Trucje Na dag 7: alleen de pluim. Zien vijftig lijnen het ook, of één?
Bergen en kust afgevlakt
In een grof model zijn de Ardennen een golvend heuveltje, en ligt de kust een vakje verder. Zeewind, stuwing tegen de bergen en buien op de hellingen zie je dan slecht.
Trucje Bij bergen en kust: een detailmodel. In de Alpen: ICON-CH1 (1 km).
Het AI-model als stormmeter
AIFS en AICON zijn vaak heel goed in de grote lijn: waar een lagedrukgebied heen gaat. De hardste windstoot of de zwaarste bui maken ze vaak kleiner dan hij wordt.
Trucje AI voor de baan, natuurkunde-modellen voor de kracht.
"Er is vast een nieuwere run"
De run-tijd (00, 06, 12, 18 UTC) is het begin van de berekening. ECMWF van 00 UTC is pas zo'n 7 tot 8 uur later helemaal binnen, GFS na 4 à 5 uur, ICON-D2-RUC elk uur.
Trucje Kijk naar de run-tijd op de kaart, en reken in UTC.
Waarom maken veel AI-modellen het beeld gladder?
- Waarom? Een AI-model rekent geen natuurkunde uit, maar heeft van tientallen jaren weerkaarten geleerd hoe het weer van de ene dag naar de volgende gaat.
- Waarom? Tijdens het leren werd het gestraft voor elke fout, en grote fouten tellen extra zwaar.
- Waarom? Twijfelt het tussen een bui hier of een bui tien kilometer verderop, dan is "een beetje regen op beide plekken" de veiligste gok: dan is de fout nooit heel groot.
- Waarom? Zo wordt het beeld gladder: de grote lijn klopt vaak heel goed, maar scherpe pieken (een stortbui, de hardste windstoot) worden kleiner. Nieuwe AI-modellen proberen dat op te lossen.