bladet

EnsembleprognoserAf Henrik Feddersen, DMIIndledningDe som har haft fornøjelsen afat skulle aflevere fysikrapporteri gymnasiet, har med stor sandsynlighedbandet over den obligatoriskedel af rapporten somomhandler usikkerheden ved forsøget.Her er det hensigten ateleven skal vurdere alle elementeraf usikkerhed ved forsøget forherefter at udlede noget om densamlede usikkerhed for resultatetaf forsøget. Hvis forsøget giverdet forventede resultat, er detdog fristende at springe let henover denne del af rapporten. Iden virkelige verden er vurderingaf usikkerhed imidlertid en afgørendedel af ethvert fysikforsøg,da man jo ellers ikke vedom man kan stole på resultatetaf forsøget. Ofte vil fysikerenangive usikkerheden i form afkonfidens-intervaller eller ”errorbars.”For numeriske vejrprognoser,fx beregnet med HIRLAM-modellen,har man et tilsvarendeproblem: Uden en vurdering afprognosens usikkerhed ved manikke om kan stole på den.Den erfarne meteorolog vilnok have en ide om usikkerhedenbaseret på den aktuelle vejrsituation,men der vil være situationerhvor det ikke umiddelbart er til atsige i hvor høj grad man kan stolepå den numeriske prognose, fxfordi vejrsituationen er megetustabil eller fordi man gerne vilforudsige vejrudviklingen længerefrem i tiden; se i øvrigt entidligere artikel i Vejret (Eriksen,2009).En numerisk vejrprognose eret såkaldt begyndelsesværdiproblem,hvor man på basis af en giventilstand (begyndelsesværdi)af den modellerede atmosfæreregner sig frem til tilstanden pået senere tidspunkt. Den amerikanskemeteorolog Ed Lorenzdemonstrerede imidlertid (Lorenz,1963) hvordan ubetydeligeforskelle i begyndelsestilstandenkunne føre til fuldstændig forskelligetilstande nogle dage senere– det som siden er blevetkaldt ”sommerfugle-effekten,”efter et foredrag som han holdtmed titlen ”Does the flap of abutterfly’s wings in Brazil set offa tornado in Texas?” (foredragetstitel var i øvrigt ikke en han selvhavde fundet på og skal forståssåledes at hvis sommerfuglenikke havde påvirket atmosfærenmed sine vinger, så ville tornadoenmåske ikke udviklet sig iTexas, men et andet sted elleroverhovedet ikke).Lorenz’ opdagelse betyder atder er en grænse for vejrets forudsigelighed:Uanset hvor god enmodel man har og hvor godt mankender atmosfærens tilstand, vilman kun kunne forudsige vejretet vist antal dage frem. Detbetyder ikke at det i praksis erumuligt at forudsige vejret, blotat prognosen bliver mere usikkermed tiden for til sidst ikke at indeholdebrugbar information. Lorenz(1965) estimerede på basisaf en simpel model grænsen forvejrets forudsigelighed til at væreca. to uger. Dette svarer ganskegodt til vores erfaring mednumeriske vejrprognoser, menfortæller os stadig ikke hvor storusikkerheden er på den enkelteprognose.En måde at angribe problemerpå hvor der er usikkerhed mht.inputdata (her: begyndelsesværdier),er at bruge den såkaldteMonte Carlo metode, hvor manantager en vis usikkerhed på inputdata,sampler tilfældigt i overensstemmelsemed denne usikkerhed,kører modellen for hvertsample og ender med en sandsynlighedsfordelingfor outputdata.Denne metode er desværreikke umiddelbart anvendelig ipraksis for numeriske vejrprognoser,dertil er der for mange inputdata(observationer) i forholdtil hvor meget computerkraft detkræver at køre modellen.En numerisk vejrprognosekræver en begyndelsesværdi foralle tilstandsvariable i alle punkteri det tre-dimensionale gitter hvoriprognosen beregnes. Denne begyndelsestilstandberegnes vedat assimilere de observationer(målinger) der er tilgængeligefor det pågældende tidspunkt ogbetegnes analysen. Leith (1974)foreslog at generere et ensembleaf prognoser ved at perturbereVejret, 129, november 2011 • side 27