למה בכלל כדאי להבין משהו במודלים לחיזוי מז"א?

באינטרנט נמצא עשרות רבות של אתרי מזג אויר לשייטים. כולנו מכירים אותם וחלקם ממש צרובים על מסכי המחשב שלנו! יש המון משאבים שונים וחייבים לשאול את עצמנו איך עושים סדר בג'ונגל הזה? איך בוחרים להשתמש במשאבים המתאימים יותר לצרכים שלנו? האם כולם נותנים תחזית באותה רמה? ...ממש לא! אם כך... בואו ננסה להבין מדוע.

כמעט כל אתרי התחזית לשייטים נותנים לנו אך ורק את הפלט של מודלים שונים לחיזוי מזג אויר. יש רק בודדים שמוסיפים הערכה אנושית של חזאי. אי לכך המפתח לדירוג הערכיות של אתרי חיזוי נמצא בידיעה מאיזה מודל הגיעו הנתונים שלהם. על כן, אציג מבוא קצר למודלים לחיזוי מזג אויר. לפני שנוכל לעשות זאת נצטרך לצלול למספר הגדרות הנוגעות לקנה המידה של תופעות מטאורולוגיות.

המטאורולוגיה מגדירה 4 סיווגים של היקף תופעות מטאורולוגיות:

1. תופעות בקנה מידה עולמי: המחזורים הסוב-טרופיים והסוב-פולרים. אלה הזרימות אשר יוצרים את רוחות הסחר. תופעות אלה נקראות גם "גלים ארוכים" והיקפן מעל 5000 ק"מ.
2. תופעות בקנה מידה סינופטי: מערכות לחץ אויר גבוה ונמוך כגון אפיק פרסי, אפיק ים סוף, רמה אָזוֹרִית, שקע קפריסאי, סופה טרופית גדולה. תופעות אלה נקראות גם "גלים קצרים". היקפן - 200-5000 ק"מ.
3. תופעות בקנה מידה ביניים (Mesoscale): סופות טרופיות והוריקנים קטנים, בריזת ים ויבשה, רוחות הרים ותופעות אזוריות אופייניות אחרות. היקף תופעות אלה - 20-200 ק"מ.
4. תופעות בקנה מידה מיקרו: סופת רעמים בודדת, טורנדו. 2-20 ק"מ.

מה קורה אצל המודלים הממוחשבים לחיזוי מזג אויר מתחת למכסה המנוע?

קיימים שני סוגים של מודלים לחיזוי אשר נבדלים זה מזה באופן משמעותי. הסוג הראשון הם מודלים עולמיים (Global Models) אשר ממדלים את תופעות מזג האויר בכל כדור הארץ. מולם קיימים מודלים מסוג שני אשר ממדלים רק אזורים מסוימים על פני כדור הארץ, למשל כל צפון אמריקה או כל אירופה. מודלים אזוריים אלה מכונים גם Mesoscale Models or Regional Models. חשוב לדעת שתהליך הפקת תחזית בכל שרותי החיזוי הלאומיים נעשה בשני שלבים תוך שימוש בשני סוגי המודלים. קודם מפיקים את התחזית הסינופטית (בקנה מידה עולמי) בעזרת המודל העולמי. תפוקה זו מוזנת לאיתחול של המודלים האזוריים אשר מפיקים תחזית ברזולוציה גבוהה המתחשבת בתופעות מקומיות.

איור 1 - מודל עולמי

איור 2 - מודל אזורי

מודלים עולמיים פועלים על פי עקרון פיסיקלי המכונה Hydrostatic שהיא "זולה" יחסית במשאבי מחשוב. מודלים אלה מפיקים תחזית לכל כדור הארץ ולטווח של כ-14 יום. התחזית של מודלים אלה היא ברמה הסינופטית ואינה מזהה היטב תופעות מזג אויר מקומיות בגודל של קנה מידה ביניים (Mesoscale).

איור 3 - קנה מידה של תופעות מטאורולוגיות

המודלים האזוריים פועלים בשיטת חישוב שונה הנקראת Non-Hydrostatic. מודלים אלה מתחשבים בהשפעות של טופוגרפיה ותכסית מקומיות בצורה מפורטת ולכן הם נותנים חיזוי טוב יחסית לתופעות מזג אויר מקומיות. חסרון מודלים אלה הוא שהם רגישים להתבדרות של שגיאות חיזוי ולכן טווח התחזית של מודלים אלה אינו עולה בד"כ על 5 ימים.

הטבלה הבאה מסכמת את ההבדלים בין המודלים:

איך נראים ההבדלים בין המודלים בפועל ומתי זה רלוונטי לשייטים?

בצילומים הבאים מוצגות רוחות חזויות בגובה 10 מטר של מודלים שונים באזור הים האגאי. הנתונים הם לתאריך ושעה מסוימים כך שנוכל להשוות את ההבדלים. ראשית נשווה את הרזולוציה של מודלים. לצורך זה חיצי הרוח מוצגים ברזולוציה של המודל 1:1 ללא שום אינטרפולציה.

 איור 4 - מודל עולמי GFS ברזולוציה 0.5 מעלה

איור 5 - מודל עולמי GFS ברזולוציה של 0.25 מעלה

איור 6 - מודל אזורי SKIRON ברזולוציה של 0.1 מעלה

ההמחשה הנ"ל מציגה כיצד מודל GFS 0.5° מספק נתונים במרווחים של כ-55 ק"מ; מודל GFS החדש בעל רזולוציה של 0.25° מספק נתונים במרווחים של 27 ק"מ; התמונה האחרונה מציגה את פלט המודל האזורי SKIRON בעל רזולוציה של 0.1° שמספק נתונים במרווחים של 10 ק"מ. לא רק ההבדלים ברזולוציה הם משמעותיים, ניתן להבחין שמודל אזורי SKIRON מתחשב בהשפעת האיים על הרוחות כאשר במודל העולמי GFS, הרוחות הן באותו כיוון ועוצמה. מי שמפליג שם יודע שלא כך מתנהגת הרוח בקרבת איים.

אין כאן כוונה לשלול את השימוש במודל ה-GFS או מודל עולמי אחר, רק צריך להשתמש בהם בזהירות. הם טובים לקבלת התמונה הגדולה של מערכות סינופטיות וכן לקבלת תחזית בטווח של כשבוע. אפשר גם להשתמש בהם לקבלת תחזית בטווח קצר, באזור בו אנו שטים, כאשר אין השפעות אזוריות. כלומר בים הפתוח במרחק מחופים שבו אין יותר השפעות מקומיות. כמובן שבאוקיאנוס נעדיף מודל עולמי.

מי-זה-מי בין המודלים? מה שושלת היוחסין שלהם?

המודל העולמי הנפוץ ביותר שמרבית האתרים מציגים לנו את הפלט שלו בצורות שונות הוא מודל ה-GFS של NOAA, שרות החיזוי של ארה"ב. הסיבה לפופולריות מודל ה-GFS ותפוצתו הנרחבת ביותר, אינה נובעת בהכרח מטיבו אלא מהעובדה הפשוטה שהפלט הגלמי שלו ניתן לכל דורש בחינם!

איור 7 - איך נשפוט ואיך נבדיל?

מודל עולמי שני בעל משמעות הוא מודל ה-ECMWF. מודל זה מספק נתונים ברזולוציה של 0.125°. ה-ECMWF נחשב למודל טוב יותר מה-GFS. פלט מודל ה-ECMWF אינו פתוח לכל דורש ונמכר בכסף רב. למרות מחירו הגבוה, כמעט כל שרותי המטאורולוגיה הלאומיים (כולל ישראל) רוכשים פלט מודל זה ומעדיפים אותו על פני ה-GFS. המודל העולמי ECMWF משמש את השרותים הלאומיים לצורך אתחול נתונים עבור מודלים מקומיים שהם מריצים באופן שוטף. מעט מאד אתרים מסחריים רוכשים פלט מודל זה.

קיימים מספר רב של מודלים אזוריים. אלה הם הבסיס של כל התחזיות הלאומיות ומטרתם לחזות גם תופעות מקומיות. באזור שלנו ישראל ויוון משתמשים ב-COSMO, צרפת וקרואטיה ב-ALADIN, טורקיה ב-WRF, אוניברסיטת אתונה ב-SKIRON ויש עוד מספר מפעילי מודלים מקומיים.

 קיימים מספר נותני שרות מסחריים אשר מריצים מודלים מקומיים. מדובר לרוב במודל ה-WRF (שהתוכנה שלו פתוחה וחופשית לכל דורש). לדוגמה: תחזית הגלישה המשופרת של WindGuru שהיא על בסיס ה-WRF ונמכרת למנויים. יש כמובן עוד כאלה.

אתר זה מפעיל באופן עצמאי מודל WRF ומספק תחזית יומית עם נתוני רוח וגלים לישראל ברזולוציה של 4 ק"מ. כמו כן יש כיסוי לאזורי שייט פופולריים במזרח הים התיכון.

קצת סדר בג'ונגל

כפי שהבטחתי בתחילה, נעשה קצת סדר באתרי האינטרנט הנפוצים לאחר שיש לנו כמה תובנות חדשות בנושא המודלים שעומדים אחרי האתרים. לצורך עשיית סדר ומיון אתרים אציג כמה חוקי-אצבע פשוטים:

האתר מציג נתונים של מודל עולמי לטווח של כשבוע ומציג אותם באופן שמראה את "התמונה הגדולה" - מצוין!

  דוגמה מעשית היא אתר PassageWeather.com כאשר מדובר על נתוני GFS שמופיעים באתר.

איור 8 - נתוני מודל GFS בתצוגה כללית באתר PassageWeather

אתר נוסף מומלץ לקבלת "תמונה גדולה" על בסיס מודלים עולמיים הוא WeatherOnline.co.uk אשר מציג גם את תפוקות מודל ה-ECMWF לצד ה-GFS

אתר המציג נתונים של מודל עולמי לצורך תחזית מקומית נקודתית במקום שיש השפעות אזוריות. - רע ולא מקצועי!

 דוגמה מעשית - Windfinder.com הנותן תחזית למרינת תל אביב על בסיס ה-GFS. תחזית זו היא של רוחות סינופטיות בלבד ובד"כ לא תהיה נכונה היות ואינה מתחשבת בתופעות מקומיות.

איור 9 - נתונים מקומיים כביכול על בסיס מודל GFS באתר WindFinder

יש אתרים רבים נוספים שמספקים לנו נתוני מודל עולמי (בד"כ GFS) עבור כל נקודה בעולם ללא התחשבות מתופעות מקומיות, למשל AccuWeather.

אתר המציג נתונים של מודל אזורי לצורך קבלת פרטים על אזור שייט מצומצם בו יש השפעות מקומיות - מצוין!

 לדוגמה אתר של Meteo.gr המציג מפות לשייט באזור יוון וניזון ממודל WRF. ניתן לקבל הגדלות של אזורי איים וכן לדקור נקודה ולקבל meteograph.

איור 10 - אתר Meteo.gr המריץ מודל מקומי וגם מציג פלט מפורט לאזורים מצומצמים

אתרים נוספים באזורנו שמספקים שרות כזה על בסיס מודל אזורי הם האתר של השרות המטאורולוגי הטורקי באמצעות מפה אינטראקטיבית בשם Turk-Marine Weatherwise. לאוניברסיטת אתונה יש אתר מזג אויר מצוין. גם להם יש מפה אינטראקטיבית על בסיס מודל SKIRON - חפשו Interactive Forecast Weather & Wave - Mediterranean. בקטגוריה זו חייבים לציין גם את האתר של המכון לחקר האגמים והימים הישראלי שתצוגתו היא גם על בסיס מודל SKIRON.

כלל אחרון נוגע לאתרים אשר יש להם מודל מקומי אך אינם מציגים את התפוקות שלו באופן שאפשר לקבל תמונה מפורטת על אזור שייט מצומצם - סתם חבל!

 דוגמה מעשית היא שוב אתר PassageWeather.com אשר מציג תפוקות מודלים אזוריים WRF ו-COAMPS (מודל אזורי של צי ארה"ב). הבעיה היא שתפוקות אלו מוצגות באופן דומה לזה של ה-GFS אשר טוב לקבלת "תמונה גדולה" ולא יותר. דוגמה קרובה יותר לבית היא אתר השרות המטאורולוגי הישראלי. השרות מריץ מודל COSMO. קיימים נתונים איכותיים אך מה שמוצג לטובת שייטים באתר הוא די דל.

איור 11 - תצוגת מודל מקומי COAMPS באתר PassageWeather בו מודל מפורט מוצג באופן כללי בלבד

איור 12 - תחזית לחופי ישראל מאד כללי ולא ספיציפי בזמן שהשרות המטאורולוגי מריץ מודל COSMO בעל רזולוציה של 3 ק"מ.

לסיכום, תמצאו את האתרים שנותנים לכם את התמונה הגדולה על בסיס מודל עולמי ואת האתרים שנותנים תחזית מקומית מפורטת על בסיס מודל אזורי.

כמו כן, אל תשכחו להסתכל אל השמיים ולהבין מה אתם רואים. אל תשכחו לדבר עם דייגים מקומיים. בעיקר אל תשכחו שקיימת אפשרות, שיום אחד, תחזית מזג האויר אכן תהיה מדויקת.