Tag - Meteorologi

Läran om atmosfären

Jag hade fel

Uppföljning av ensembler för Frösön

När vi nu efter en vecka summerar vad uppföljningen av ensembleprognoserna för temperaturen för Frösön/Östersund gav så kan man konstatera att mer än hälften av observationerna (verkligheten) låg utanför det intervall som spändes upp av de olika ensembleprognoserna.

Mitt mål var att max 20% skulle ligga utanför intervallet. Jag får väl därmed konstatera att jag hade, eller rättare sagt gjorde, fel.

Och att jag hade kunnat ha såväl större fel, som mer rätt.

Uppföljning av ensembler för FrösönOm jag hade gått på den deterministiska, operationella, modellen (ECMWF med 16 km upplösning) så hade jag haft ännu mer fel. Det är den som majoriteten av alla prognoser på sajter, radio och TV baseras på. I bilden ovan är den markerad som en röd linje. Som synes så underskattade den temperaturen på Frösön mer än vad de övriga ensemblerna gjorde.

Förvisso innehåller den deterministiska/operationella modellen mer detaljer än vad ensemblerna gör. Detta dels för att den körs med högre upplösning, dels för att ett medelvärde jämnar ut detaljer. Men som synes så är den inte alltid bra på att återge verkligheten (att den har)

Mer rätt hade jag haft om jag hade använt mig av detaljer i ensemblerna (som jag vid försöket inte hade tillgång till). Tex om hade jag då fått med min- och maxtemperatur, något som inte kan förväntas inträffa exakt var tolfte timme (kl 00 resp 12 utc vilket var de tidpunkter jag baserade grafen på).

Därtill hade jag bara tillgång till prognoser för var 12:e timme. Som synes doldes det en del information mellan dessa punkter, tex i torsdags kl 06 (utc) där operationella modellen låg klart utanför ensemblerna där jag bara gjorde en linjär interpolation mellan 00 och 12. Den kan i och för sig ligga utanför fältet som representerar 80% av ensemblerna, men hade det funnits ett ensembelvärde för denna tidpunkt så hade den troligen dragit lite åt den operationella körningens håll.

Ytterligare en sak som kan ha inverkat på kvalitén är huruvida prognosen är en interpolation mellan närliggande geografiska gridpunkter till Frösön eller om det är prognosen för en specifik gridpunkt i närheten av Frösön. Det senare är att föredra.

Jag hade även kunnat addera meteorologisk egen erfarenhet över hur pass bra EC-modellen är att prognostisera vädret i detalj och i synnerhet för just Frösön. Men nu ville jag som sagt var avgränsa försöket till modelldata.

Slutsatsen så här långt (det lär komma mer i kommentarerna):

– Singla slant eller kasta tärning är inget bra sätt att göra prognoser på (jag skrev om det för några år sedan med anledning av att jag kritiserade en undersökning av vädersajter.)

– Att säga ”samma väder i morgon som det var idag” är bättre än att kasta tärning. Man kan ha det som default, men man får inte med det riktigt intressanta och som man vet kommer att hända: Att vädret ändras.

– Deterministiska prognoser kan fånga väderutvecklingen i stort och har med mycket detaljer. Men att man inte skall fästa sig tillnärmelsevis så mycket för dessa detaljer som de flesta vädersajter gör. I synnerhet gäller det prognoser som är längre än en vecka. (Ja, jag är kritiskt till att Klart.se gör det)

– Medelvärdet av ensembler (dvs ett stort antal prognoser) ger ett betydligt bättre svar på hur vädret kommer att utvecklas. Detta trots att de har sämre rumslig och tidsmässig upplösning än den operationella modellen. Men inte heller medelvärdet av ensembler är felfritt.

– Spannet av ensembler ger en ännu bättre bild av väderutvecklingen. Men trots att den beskriver ett sannolikt rum (i vårt fall en yta eftersom vi bara tittade på en parameter, temperaturen) så har den inte heller 100% träffsäkerhet.

– Man kan höja kvalitén på prognoserna genom att lägga på erfarenhetsbaserad kunskap om hur en viss modell beter sig i olika vädersituationer och/eller på olika platser. Detsamma gäller om det finns lokala betingelser som påverkar vädret på en skala som understiger modellens upplösning.

/Martin

Ett stort tack till meteorolog Anders Persson som kommer med såväl uppmuntran som (konstruktiv) kritik av dessa experiment.

Markovkedjor och helgvädret

Markovkedjor och Andrey Markov

Jag satt och påbörjade en text om helgvädret, men snubblade av svårförutsägbara anledningar över så kallade Markovkedjor.

Högtrycket som givit det klara höst/vintervädret ger nu vika. Vädret växlar till mer moln och efterhand snö och regn i norra respektive södra Sverige. Det blir dock för årstiden fortsatt milt väder med sydvästliga vindar som för in såväl den fuktiga och milda luften.

Frågan om Markovkedjor har bäring på omslaget vi nu upplever.

Markovkedjor och Andrey MarkovAndrey Markov, rysk matematiker. 1856-1922. Från Wikipedia.

Markovkedjor är ett matematiskt system som växlar mellan olika regimer eller situationer. Det karaktäriseras av att det inte har något ”minne”. Dess nästa situation/regim beror bara på nuvarande situation och inte vilka situationer som föregått detta.

På så sätt liknar det vädret. Jag får ofta frågor som vittnar om inställningen att vädret skulle ha ett ”minne”, tex att vintern skulle bli mild till följd av såväl en varm som en kall sommar. Men det fungerar inte så. Kommande väder utgår från nuvarande situation, det kompenserar inte för tidigare situationer.

Vi meteorologer möts även av kommentarer som att man genom att säga att det blir samma väder i morgon som det var idag har rätt i 70% av fallen. En meteorolog höjer detta till 80% (eller liknande siffror). Man har alltså bara en marginell nytta av meteorologer. Nåväl, det krävs uppenbarligen en mer kvalificerad prognos än status quo för att förutspå förändringar vilket kan vara nog så intressant.

Men mer intressant är att det faktiskt till viss del är korrekt att ”samma väder i morgon” är ganska bra. I synnerhet om man kryddar det med en möjlighet till förändring. Och sannolikheterna till denna förändring är olika beroende på vilket väder det är just nu!

Det behöver inte vara samma sannolikhet för sol-sol (idag respektive i morgon), som det är för moln-moln eller regn-regn. Och om det regnar enda dagen så är det troligen en annorlunda sannolikhet för sol dagen efter än det är for moln.

Allt detta kan beskrivas med Markovkedjor. Det här får vara en liten aptitretare.

/Martin

Slutlig uppföljning av prognos

Uppföljning av prognos med ensembler

Så har då prognosen som jag lade ut för en vecka sedan löpt till sista timmen. Som ni ser nedan så blev det kallare i slutet av perioden än vad den ursprungliga operativa prognosen förutsade. Men samtidigt var vi gott och väl innanför det gråmarkerade området som markerade ca 85% av ensemblerna.

Uppfoljning_20140113_5.001Det torde finnas fler punkter som låg utanför, men på det hela taget så är jag lite överraskad av att vi så länge låg så nära den officiella prognosen. Det visar om inte annat att det går att göra prognoser.

Jag gör inga anspråk på att sammanfatta hela diskussionen i denna artikel, mycket av det intressanta har diskuterats i kommentarer till den senaste veckans artiklar.

Uppföljning 4

Uppföljning av väderprognos

Nu är vi snart i mål och prognosen har hittills varit lite för bra. Det handlar ändå om en prognos som gjordes för snart en vecka sedan. Avvikelserna från den singulära prognosen har som mest varit 3 grader, oftast har den varit inom en grad. Prognosen har hela tiden varit inom det omfång som definierats av ensemblerna.

Read More

Uppföljning nr 3

Temperaturen faller planenligt. Vi har några punkter som ligger nära kanterna på ensemblen. Men överlag tycker jag att det nästan går lite för bra. Eftersom vi bara följer upp med observationer var tredje timme så kan det finnas en del punkter som faktiskt ligger utanför de markerade gränserna.

Read More

Uppföljning del 2

Nu har det gått två dygn sedan jag lade upp veckoprognosen för temperaturen i Stockholm. Jag korrelerar den till observationer för Bromma flygplats.

20140108-uppfoljning.001Temperaturen anges för var tredje timme och med en decimals noggrannhet. Som ni ser så håller sig inte observationerna exakt på den svarta linjen, men fortfarande Read More

Uppföljning av prognos och ensembler

Som ni läsare redan vet så är det kallare luft på väg in över Sverige från och med fredag-lördag. Det blir även en del snö.

Men först blir det faktiskt ännu lite mildare.

Uppfoljning_20140106_1.003För att testa hållfastheten av ECMWF:s ensembleprognoser så presenterar jag en temperaturprognos för Stockholm som jag kommer att följa upp kommande vecka. Den huvudsakliga prognosen är den svarta linjen.

Men ingen prognos är exakt. Därför har jag Read More

Kritik mot förutsägelser och väderprognoser

Av Martin Hedberg

Förutsägelse, prognos eller scenario?

När jag står på scen och talar inför folk tex om om väder- och klimatförändringar så får jag svart på vitt att man ibland förväxlar begreppen förutsägelse, prognos och scenario.

De flesta förväntar sig att vi meteorologer skall göra förutsägelser om vädret. Och det är inte att undra på: Vi talar om hur det blir i framtiden och vem som helst kan undersöka hur det blev.

Men det synsättet grundar sig i vetenskapliga landvinningar som är ett par hundra år gamla. Det fungerade inte då, men man har inte uppdaterat sig med nya kunskaper som kommit de senaste hundratalet år.

De gamla synsättet grundar sig på idén att om man bara har koll på alla detaljer så kan man beräkna hur de fungerar ihop. (Reduktionism, Descartes 1596-1650). Dvs att man kan bygga en perfekt modell av alla detaljer och snabbspola den, snabbare än verkligheten utvecklar sig.

Detta synsätt grundar sig dessutom på att vi ofta har en ”Newtonsk världsbild” eller ”deterministisk mekanik”:  Dvs att världen styrs av exakta fysikaliska och kemiska lagar: Har man bara koll på dem så kan man beräkna hur världen skall se ut i framtiden

Men det stora misstaget att ta en prognos för en förutsägelse grundar sig även på själva användandet av informationen: Du som beslutsfattare tar trots allt ett deterministiskt beslut: ”Givet att det blir solsken så åker vi till stranden”. ”Givet att vädret är si-och-så, så invaderar vi Normandie.”

I efterhand är det lätt att säga att den som gjorde förutsägelsen hade rätt eller fel (Man brukar dock lägga större vikt vid Fel än Rätt).

Men det vi meteorologer håller på med, eller i alla fall borde hålla på med (en del tar sig vatten över huvudet) är att göra prognoser, inte förutsägelser.

En prognos är en tänkbar, eller sannolik, beskrivning av framtiden. Men eftersom den ofta presenteras lika exakt som själva observationen av vädret så misstas den för att vara en förutsägelse. Detta i synnerhet nu med all fin grafik och detaljer som kommit med datorer och Internet.

Förr i världen, på Pohlmans tid och när jag utbildade mig (meteorologaspirant 1988), så presenterade vädret med betydligt bredare pensel än vi använder idag. Det var inte lika publikfriande, men vettigt eftersom det återspeglade de osäkerheter som alltid finns när vi talar om hur framtiden skall utvecklas. Mycket har blivit bättre, i synnerhet beräkningarna av prognoserna, men presentationen var i detta sammanhang bättre, eller i alla fall vettigare, förr.

Slutligen, scenarier är en samling av prognoser. Dvs ett knippe tänkbara utvecklingar av verkligheten. Med hjälp av scenarier så kan man beräkna sannolikheten för en given utveckling.

När det gäller prognoser så vill man spontant ha reda på den mest sannolika utvecklingen. Men om man tänker efter så kanske man har mer nytta av att titta på flera utvecklingar och sätta de i relation till konsekvenserna av varje scenario.

Vid en given situation kan det vara mest sannolikt att en storm blir ”medelkraftig”. Men om det trots allt finn en liten risk (säg 5% sannolikhet) att den utvecklar sig till en ”Katrina” eller ”Sandy” så kanske man i alla fall evakuerar befolkning eller vidtar andra extraordinära åtgärder.

Vår bil gick sönder i förrgår. Den startar inte när jag vrider om nyckeln, men jag kan rulla igång den. Jag beskrev felet, symptom och andra detaljer (bilmärke, modell, ålder på bilen, körda mil, historiska fel, ljud och lampor då jag försöker starta mm) för min lokala bilmekaniker. Han svarade, mycket självsäker: Du behöver köpa och montera en ny startmotor.

Jag försökte med några alternativa felkällor samt varianter som att jag skulle laga det som är fel på startmotorn eller att han skulle göra det istället för att jag gör det. Men mekanikern har gjort ett antal scenarier, han har valt den som med stört sannolikhet leder dit vi vill (fungerande bil idag) och presenterar därefter en förutsägelse. Om den inte slår in så kommer han att ta in nya fakta från mig och göra en ny förutsägelse.

Han översätter sannolikheter till deterministiska fakta. Han hjälper mig hela vägen till beslut. Det är något som man bara kan göra när vi har direkt kontakt med den som skall använda informationen

Men i och med masskommunikation (av tex väder) så uppstår problem. Prognoser är, eller borde vara, probabilistiska, dvs beskriva en sannolik utveckling. Men de presenteras som deterministiska. Det vi presenterar är dock inte en förutsägelse, det är en prognos.

Framtiden går nämligen inte att beräkna exakt.

/Martin

Det blir snabbt ljusare

Av Martin Hedberg

I går var det klart väder på många platser och även idag söndag blir det klart på många platser.

Förvisso kommer det att bildas en del moln och under sena eftermiddagen, det snöar lite i Norrbotten och kvällen driver det in moln och en del snöblandat regn över Västkusten. Men på det hela taget är det en passa-på-att-vara-ute dag.

Det är inte blåsigt, temperaturen håller sig mellan 5 och 10 minusgrader och det är märkbart ljusare än var det var förra veckan.

Det går fort nu, bara sedan förra helgen så har dagarna blivit mellan en halvtimme (i sydligaste Sverige) och en timme (nordligaste Sverige) längre.

Dag för dag blir det nu allt ljusare. Eller egentligen skall jag säga att dagarna blir längre och solen står allt högre på himlen. Men inte nog med det, dagarna blir det även med allt större steg.

Detta fortsätter fram till den 20 mars kl 12.02. Då inträffar vårdagjämningen.

Efter vårdagjämningen blir dagarna fortsatt allt längre, men skillnaden från en dag till en annan krymper istället för att växa.

Det märks tydligt att det blir ljust allt tidigare om morgonen. Det är fortfarande vinter och snö i Norrland, Svealand och i alla fall en bit av Götaland (de östra landskapen). Snön och ljuset hjälper till att förstärka känslan av att vi är på väg mot vårvintern, en riktigt trevlig årstid.

/Martin