Adskillige diagnostiske teknikker til vejrprognoser er blevet udviklet gennem århundreder, især i løbet af XX th århundrede , før udviklingen af computere . Vi taler undertiden om " tommelfingerregler ".
Da mennesker har kigget på himlen, har observation af meteorologiske forhold over lange perioder gjort det muligt at skabe forhold mellem forhold og deres variation på mere eller mindre lang sigt. Den enkleste teknik var at tro på tidens vedholdenhed efterfulgt af klimatologisk tendens og statistik i lignende tilfælde.
Den norske skole for meteorologi spredte modellen til cyklogenese af lavtrykssystemer i midten af breddegraden allerede i 1919 , der relaterer til variationer i tryk- og temperaturforhold med atmosfærisk væskedynamik. I 1922 , Lewis Fry Richardson foreslået en måde at beregne iterativt de primitive ligninger til at evaluere forskydning deraf. Før udviklingen af computere var der imidlertid ingen måde at løse ligningerne rettidigt på.
Flere meteorologer så derefter på typiske tilfælde af udviklingen af meteorologiske systemer og trak fra dem regler, der gjorde det muligt at kende hastigheden og intensiteten af udviklingen af depressioner i henhold til de indledende parametre, der var til rådighed. De er faktisk teknikker, der er baseret på meteorologiske teorier og statistikker . De er derfor ikke resultatet af tilfældighed eller intuition .
Siden 1970'erne har computere gradvist gjort det muligt at bruge vejrdata til at løse ligninger i realtid. Den således opnåede numeriske vejrforudsigelse forbedres år for år, både i længden af prognoseperioden i opløsningsrummet . Numeriske modeller har dog pr. Definition beregningsmæssige ustabiliteter på grund af atmosfærens kaotiske natur , som kan fordreje resultaterne. Empiriske teknikker anvendes derfor stadig til at give meteorologen en uafhængig vurdering af vejrforholdene.
Den nemmeste måde at forudsige vejret på er at antage, at forholdene ikke ændres. Det er en ret begrænset teknik, fordi atmosfæren pr. Definition ændrer sig. Imidlertid kan persistens under visse stabile forhold anvendes. Disse betingelser er kendes navnlig sommeren i troperne , hvor atmosfæriske cirkulation af passatvinde er konstant og vejret undergår en daglig cyklus af opvarmning giver tordenvejr, efterfulgt af en stabil nat cyklus med klar himmel. Det samme sker i vejrblokerende situationer, hvor højdetrafik består af fordybninger afskåret fra almindelig trafik. Afhængigt af tilfældet kan vedholdenhed være nyttigt i et par timer til et par uger.
Ændringen i atmosfærisk tryk bruges af browsere og prognoseinstitutter fra XIX th århundrede . Førstnævnte brugte dette til at bedømme typen af atmosfæriske systemer, der bevæger sig mod dem. Et trykfald indikerer således ankomsten af en lav barometrisk eller depression, et almindeligt tegn på dårligt vejr. På den anden side er en stigning et tegn på ankomsten af et højtrykssystem i godt vejr. I denne sammenhæng, jo hurtigere ændringen i tryk, jo hurtigere og mere intens ændres forholdene.
På den anden side tegner meteorologer kort over tryk og dets variation fra rapporter fra meteorologiske stationer for at få et overblik over atmosfæren. Det blev bemærket, at en variation på flere hektar - Pascal h er forbundet med en intensivering af lodret bevægelse. Dette involverer produktion af skyer og nedbør, hvis trykket falder og frigøres, hvis det stiger. Spotting af disse variationer på diagrammerne giver forudsigeren mulighed for at foretage kortsigtede ekstrapoleringer.
Observation af himlen, skyerne og deres form kan udtrække information, der kan forudsige ændringer på kort sigt. Disse observationer blev engang oversat til et ordsprog som "Rød sol om aftenen, der indikerer godt vejr den næste dag" . Meteorologiske rapporter, der sendes regelmæssigt af meteorologiske stationer, indeholder et væld af oplysninger om typen af skyer, loftet, deres fortykkelse eller faldende dækning. Før introduktionen af meteorologiske satellitbilleder var dette den eneste måde at ekstrapolere omfanget af skydække på fra observationer. Denne viden om himmelforhold og deres tendens er altid vigtig på kort sigt.
Teorien om vejrfronter, der er udviklet af nordmændene, beskriver livscyklussen for en lav ved midterste bredde langs temperaturbåndet, der adskiller luftmasser på Jorden . Alt er relateret til bevægelse af kold luft mod ækvator og varm luft mod polerne . Det væsentlige er derfor at lokalisere de områder, hvor det isotermiske bånd kan bøjes for at give denne forskydning. Teknikken til injektion af kold luft forsøger at estimere dette.
Etableringen af en strøm af kold luft, der kun strækker sig et par hundrede kilometer i bredden, og som åbenbart krydser isoterm fra kold til varm, kaldes en kold injektion. Et sådant fænomen er normalt relateret til en nedgang ved 850 hPa og viser sig at være meget effektiv som en mekanisme til cyclogenese. For at nå frem til en prognose for udviklingen af en meteorologisk depression tages følgende skridt:
For at bestemme tilstedeværelsen af en virkelig effektiv koldinjektion, ser vi efter en strimmel isotermer, der ligger syd for 38 ° N på kortet 850 hPa, hvis temperaturforskel mellem de to sider af isotermstrimlen er mindst 15 ° og hvis vindhastighed, der bringer kold luft ind, overstiger 40 km / t. Når vi først har fundet en sådan situation, følger vi centrum af den kolde luftzone på de tilgængelige vejrkort, og vi ekstrapolerer dens fremtidige bevægelse.
For at kontrollere, om indsprøjtningen er gunstig for en graving, må indsprøjtningen ikke være syd for den generelle strømning, og vinklen mellem luftstrømmen og indsprøjtningen skal være stor nok (ikke parallel). Hvad favoriserer mest udviklingen af en overflade depression vil være: et tryk trug ved 500 hPa, hvis amplitude er vigtigt og en position af den kolde injektion af 850 hPA som er vest for dette trug. Afhængig af placeringen og intensiteten af disse parametre kan tabeller bruges til at estimere muligheden og intensiteten af udviklingen af en overfladedepression i de næste 12 til 18 timer.
Georges teknik blev udviklet til at forudsige eksplosive udviklinger på østkysten af Amerikas Forenede Stater om vinteren. Denne metode er nyttig, fordi det er en region, hvor der kun er få data tilgængelige, og selv i dag har numeriske modeller svært ved at forudsige denne type begivenhed. Det blev udviklet ved at kompilere data fra flere maritime udviklingssager. Det er derfor af statistisk karakter og giver indikationer på grave, hastighed og forskydningsretning af fordybninger. De tre parametre, der bruges som forudsigere, er:
Det har vist sig, at overfladedepressioner, der udvikler sig, generelt har en højdecirkulation ved 500 hPa, der følger åbne konturer, det vil sige, at isohypsernes linjer afviger mellem dem. 'Den ene fra den anden. Dem, der udfylder, ender med at være under lukkede konturer. Lavt, der vokser meget, har en tendens til at være i midten af strømmen ved 500 hPa, mens de, der vokser mindre, er mere ved kanten af strømmen. Ligeledes findes fordybninger, der fylder meget inden for et større antal lukkede konturer end dem, der fylder mindre.
GraveintensitetDet har vist sig, at intensiverende fordybninger generelt er forbundet med en intens strøm og termisk gradient ved 500 hPa. Derudover bevæger depressioner, der udvikler sig (fylder) eksplosivt, næsten altid hurtigt (langsomt). Dybden af depressionen kan bestemmes ved hjælp af følgende to parametre:
Ved hjælp af en tabel over højdeforskelle sammenlignet med temperaturforskelle, der er specielt designet til dette formål, kan meteorologen estimere hastigheden for uddybning af overfladedepressionen i løbet af de næste 24 timer. Imidlertid giver denne teknik ikke en metode til fyldningshastigheden af fordybninger.
SkiftForskydningshastigheden opnås ved at måle højde- og temperaturgradienterne ved 500 hPa over vakuumet. Måleenheden er 7 grader breddegrad, og midtpunktet er selve depressionen. Som ved graving tages kun åbne konturer i betragtning ved måling af højdeforløb. En anden tabel viser hastigheden i breddegrad pr. Dag fra de to målte parametre.
For at forudsige kørselsretningen er de forskellige situationer ved 500 hPa blevet klassificeret i 8 kategorier, der afhænger af placeringen af overfladedepressionen under højdestrømmen (på den ydre kant, i midten, nær den indvendige kant før eller efter et trug) og på selve strømningens form (konkav, konveks, med et lukket center osv.). Det første skridt er at finde den, der bedst passer til den aktuelle situation. Når dette er gjort, følger vi indikationerne for den kategori, hvor vi er.
Et af de vanskelige problemer, som en operationel meteorolog skal løse, er at bestemme, hvornår en kold lavpunkt begynder at åbne og bevæge sig nedstrøms i strømmen på 500 hPa-niveauet. En kold depression (hvor vi finder en kuppel af kold luft eller kold dråbe ) er en cirkulation, hvis trykkonturer er lukket fra overfladen ved 500 hPa, og hvis isotermier (linjer med lige temperaturer) er parallelle med isobarerne . Koldt lavt niveau kan forblive nær stationært i flere dage og opretholde overskyede forhold og nedbør i form af byger, så længe de forbliver kolde og lukkede. Imidlertid åbner de sig til sidst, og områder, der var overskyet i flere dage, bliver derefter klare. Numeriske modeller har undertiden svært ved at bestemme dette øjeblik.
Der er dog visse tegn, der er forløbere for starten på en kold depression. Meteorolog WK Henry fra National Weather Service har foretaget en udtømmende undersøgelse af fænomenet, og han udledte en regel, der bærer hans navn:
En kold lav vil åbne og begynde at bevæge sig i strømmen, når en større trykfald, i samme strøm som den kolde lave, nærmer sig inden for 1200 sømil (20 breddegrad ) fra havets centrum. Kold depression.
Den Dvorak teknik , der er udviklet i 1974 af Vernon Dvorak , er en metode til subjektiv vurdering af intensiteten af tropiske cykloner baseret på studiet af satellitfotos af synlige og infrarøde spektre . Teknikken blev udviklet ved at se i tropiske cykloner med samme intensitet efter ligheder mellem deres udseende på synlige fotos og deres temperatur i infrarøde. Teknikken tager også højde for ændringen af disse karakteristika under udviklingen eller svækkelsen af systemerne. Strukturen og organisationen af tropiske systemer sammenlignes over tid hver 24. time for at bestemme deres udviklingsstadier.
I det synlige spektrum klassificeres udviklingsstadiet efter skyernes udseende i systemets centrum og i spiralarmene, der omgiver det i forhold til kendte mønstre. I det infrarøde kigger vi efter temperaturforskellen mellem det varme øje , hvis der er et, og toppen af tordenvejr omkring det for at estimere cyklonens intensitet (jo større forskel, jo større er tordenvejrstoppen høj og mere intense er de).
Flere cyklonprognosecentre rundt om i verden bruger denne teknik.