Wat is dat eigenlijk, een weermodel?

Weermodellen

Weermodellen zijn krachtige computers die de hele dag niets anders doen dan complexe berekeningen uitvoeren. Die zijn dermate complex, dat de computers niet het formaat hebben van een reguliere pc, maar reusachtige ruimtes met grote kasten vol met bedrading in beslag nemen, zoals een datacentrum van een groot techbedrijf.

Verspreid over de wereld staat daarnaast een enorme hoeveelheid weerstations, die dag en nacht de huidige toestand van de atmosfeer meten aan de hand van de luchtdruk, temperatuur, neerslag, et cetera. Dat zijn meetstations op de grond, maar ook de atmosfeer op wat grotere hoogte, waar ons weer zich afspeelt, wordt bestudeerd. Dat gebeurt via de vele vliegtuigen die dagelijks over onze hoofden vliegen. Die data zijn ontzettend belangrijk voor de betrouwbaarheid en accuraatheid van de weersvoorspellingen. Tijdens de coronapandemie vlogen er bijvoorbeeld plotseling een stuk minder vliegtuigen dan gebruikelijk, waardoor de weercomputers het moesten doen met aanzienlijk kleinere hoeveelheid informatie, wat de weerprognoses destijds minder betrouwbaar maakte.

Zo’n weermodel gebruikt deze informatie dus om het weer te voorspellen, maar hoe gaat dat precies in zijn werk? Welnu, de weercomputer beschouwt verschillende ‘startsituaties’, toestanden van het weer op het moment van rekenen, aangezien hij ondanks de vele meetwaarden niet perfect weet in welke toestand de atmosfeer op dat moment verkeert. De rest vult het model dus in met verschillende opties, die allemaal hun eigen vervolg hebben. Hoe duidelijker de huidige situatie bekend is, hoe beter de toekomst als het ware te voorspellen is. Het model verdeelt het gebied in een heleboel gelijke hokjes en berekent de aanstaande weersituatie voor elk van die hokjes. Hoe kleiner de hokjes gekozen worden, hoe langer de berekening duurt, maar het maakt de voorspelling wel een stuk preciezer.

Verschillende soorten

Voor elke soort verwachting zijn er verschillende weermodellen geschikt. Voor kortetermijnvoorspellingen, die meestal tot 48 uur vooruitkijken, zijn modellen nodig die in kleine hokjes rekenen, ‘fijnmazig’ genoemd. Daarmee kan dan op lokaal niveau bekeken worden of het gaat regenen, of hoe warm het bijvoorbeeld precies wordt. Om de rekentijd enigszins in het gareel te houden, wordt het gebied vaak beperkt. Op die manier kan er dagelijks circa vier keer een berekening naar buiten gebracht worden. Veel West-Europese landen bezitten hun eigen fijnmazige weercomputer. Zo is er het Nederlandse weermodel HARMONIE, dat accurate voorspellingen kan geven van Dublin tot Warschau, maar ook een nog specifieker, preciezer model produceert, dat gericht is op de Benelux. Duitsland heeft het ICON-model, het Verenigd Koninkrijk UKMO, Frankrijk AROME/ARPEGE, enzovoort. Die laatste drie computers hebben bovendien ook nog een model dat iets verder vooruitkijkt, gebruikelijk rond de vijf dagen.

Naast fijnmazige bestaan er ook nog globale weermodellen. Deze worden gebruikt voor de middellange termijn en verder. Zij voorspellen dan ook niet het precieze weer op een bepaalde plek, maar houden zich bezig met grootschalige weerprocessen, zoals hoge- en lagedrukgebieden boven een continent en de temperatuur op wolkenhoogte (waar de luchtdruk rond de 850 hPa ligt). Daarmee kunnen de weerpatronen op langere termijn ingeschat worden. Aan de hand daarvan kan de meteoroloog een indicatie geven van wat het weertype over het algemeen zal worden. De bekendste van alle modellen is dat van ECMWF (meestal het ‘Europese weermodel’ genoemd), een reusachtige supercomputer die gevestigd is in het noorden van Engeland. Over het algemeen wordt dit model beschouwd als het beste dat beschikbaar is omdat het zich richt op kwaliteit (boven kwantiteit) van berekeningen en de voorspellingen geeft die het vaakste uitkomen. Dit model doet zo’n 12 uur over zijn berekening en wordt dan ook tweemaal daags geüpdatet. Een ander bekend weermodel is het Amerikaanse GFS (Global Forecast System), dat het weer op de gehele aardbol kan berekenen en een boel specifieke functies heeft. Er wordt vier keer per dag een nieuwe GFS-berekening gepubliceerd.

Pluim

Voor preciezere voorspellingen op de middellange en lange termijn wordt er vaak een weerpluim gebruikt. Dat is een overzichtelijke weergave van de verschillende berekeningsopties van een weermodel op een bepaalde plek. Hieronder zie je een voorbeeld van de recentste weerpluim van het ECMWF van de temperatuur op ooghoogte voor De Bilt de komende twee weken. De felrode lijn representeert de ‘operationele run’, de berekening met de hoogste resolutie. Elk weermodel heeft één dergelijke berekening, die uitgaat van de meest waarschijnlijke startsituatie en het vervolg ervan met extra precisie berekent. De andere lijnen staan voor alle berekeningsopties van andere uitgangspunten (in totaal 50 bij ECMWF) en worden met een lagere resolutie berekend, omwille van tijd. De zwarte controlerun is dezelfde berekening als de rode, maar heeft de lage resolutie van de groene lijnen. Als de rode en zwarte lijn dicht bij elkaar liggen, is dat een indicatie voor een betrouwbare voorspelling.

Op de pluim is te zien dat de groene lijnen met de tijd steeds verder uit elkaar lopen. Dat wil dus zeggen dat er op deze termijn veel opties mogelijk zijn, met andere woorden, de verwachting is daar nog onzeker.

De uiteindelijke verwachting

Hebben we dan nog wel meteorologen nodig, als computers al het werk doen? Jazeker, want niet alleen kunnen de modellen altijd verder geoptimaliseerd worden, maar ze moeten ook nog door mensen geïnterpreteerd worden om een fatsoenlijke voorspelling te kunnen bezorgen. De expertise en ervaring van de weerkundige, onder andere over het weer in het verleden, zijn vereist voor een goede inschatting van de aankomende situatie, want een weermodel kan verre van alle parameters meenemen. Niet alle modellen hebben bovendien dezelfde voorspellingswaarde. Het Nederlandse HARMONIE is voor Nederland duidelijk het beste, maar ook het Franse en Duitse weermodel moeten in beschouwing worden meegenomen voor een accurate prognose. En waar de toekomst van het weer nog enigszins te voorspellen is, weet niemand wat de technologische toekomst brengt. Er is een gerede kans dat er modellen komen op basis van kunstmatige intelligentie, wat grote gevolgen kan gaan hebben voor onze voorspellingen. Die zouden dan ook historische weerdata mee kunnen nemen in hun voorspellingen, wat de uitkomsten nog betrouwbaarder maakt.

Zelf voorspellen

Heb je genoeg van kant-en-klare weericoontjes die je vaak op je weerapp ziet verschijnen, maar wil je begrijpen wat erachter zit? Dan kun je ook zelf op onderzoek uitgaan en kijken wat de modellen voorspellen! Kijk bijvoorbeeld eens naar de weerpluim van het ECMWF op de website van het KNMI, of ga naar meteociel.fr voor het gratis bekijken van een groot aantal weermodellen.