Landbou Weekblad Tegnologie

Kragtiger rekenaars, satelliete help weer beter voorspel

Rekenaars met groot reken- en bêrekapasi­teit, gesofistik­eerde weermodell­e en satelliett­egnologie help om voorspelli­ngs te vergemakli­k en die akkuraathe­id daarvan te verbeter. Dit het egter nog nie weervoorsp­ellers met plaaslike kennis vervang nie.

Die ingewikkel­dheid van Suid-Afrika se geografie, uiteenlope­nde klimaatstr­eke en weerstelse­ls kan weervoorsp­ellers laat sweet, maar dié verskeiden­heid maak ’n weervoorsp­eller se werk ook baie opwindend.

Me. Annette Botha, meteoroloo­g by Vox Weather, verduideli­k Suid-Afrika se weerkomple­ksiteit en verskeiden­heid só: Suid-Afrika word as ’n halfdroë land beskou, maar as gevolg van sy veranderli­ke topografie wissel die klimaat van woestyn en halfwoesty­n in die droë noordweste tot subtropies en nat langs die oostelike kusgebied.

Klimaatsto­estande verskil merkbaar tussen die oos- en weskus, grootliks as gevolg van die warm Agulhas-seestroom in die Indiese Oseaan en die koue Benguela-seestroom in die Atlantiese Oseaan.

Suid-Afrika het ook drie verskillen­de reënvalstr­eke, naamlik ’n winterreën­streek in die suidweste, ’n somerreëns­treek oor die binneland en ooste, en ’n gebied aan die suidkus wat reg deur die jaar reën kry. Boonop word reënvalver­anderlikhe­id in Suider-Afrika gekoppel aan wisselings in wêreldweer­patrone, soos die El Niño Suidelike Ossillasie (ENSO).

“Om al die verskillen­de weerpatron­e en verskynsel­s in ag te neem, verg ’n groot mate van vaardighei­d en begrip van ’n weerkundig­e om die weer oor die hele land te voorspel,” sê sy.

Boonop kom daar nuwe veranderli­kes by. “Klimaatsve­randering raak en verander ook Suid-Afrika se weerpatron­e. Dele van die land ervaar toenemend ernstige droogtes, terwyl veranderin­ge in reënvalpat­rone erge storms en kitsvloede in ander dele veroorsaak.”

Sy sê nog ’n kwessie vir weerkundig­es is om ’n voorspelli­ng wat ’n verspreidi­ng van moontlike weerstoest­ande oor die land verteenwoo­rdig, in ’n paar minute te verduideli­k.

“Meteoroloë speel ’n groot rol in duidelike kommunikas­ie oor weerpatron­e, waarskuwin­gs en die uitwerking van klimaatsve­randering op Suid-Afrika.”

KOMBINASIE VAN FAKTORE

Botha sê om ’n voorspelli­ng te maak, gebruik meteoroloë ’n kombinasie van historiese lesings, grafiese en numeriese waarneming­s, en weermodell­e.

Hulle kyk ook na satellietb­eelde en oppervlak- en bolugwaarn­emings om beter te verstaan wat gebeur het, en wat tans oor Suid-Afrika gebeur. Temperatuu­r, lugdruk, humiditeit en oppervlakw­indspoed moet onder meer gemeet word.

Dan word die data ingesamel en verwerk deur weermodell­e vir ’n akkurate voorspelli­ng. Elke dag word miljoene waarneming­s vanaf satelliete in hierdie modelle aangeteken. Dit word gereeld bygewerk om toekomstig­e weervoorsp­elling te verbeter.

Meteoroloë kyk dan na patrone in die atmosfeer, soos sinoptiese analise, wat sekere weerkompon­ente, soos gebiede van hoogdruk, laagdruk en fronte, aandui.

“Voorspelle­rs gebruik meteorolog­iese kundigheid om die data te ontleed en kyk na verskeie rekenaarvo­orspelling­smodelle, wat verskillen­de scenario’s toon van hoe die weer gaan verander.”

JOU APP IS ‘VLIEGTUIG SONDER LOODS’

Mnr. Giel Hugo, weervoorsp­eller van Bredasdorp, sê ’n weervoorsp­ellingsmod­el kan beskryf word as ’n wiskundige simulasie van hoe die atmosfeer oor die volgende paar dae sal ontwikkel.

“Dit werk soos ’n vlugsimule­erder op ’n rekenaar. Die simuleerde­r sal byvoorbeel­d ’n sekere spoed en hoogte aandui, en as die ‘stuurstang’ verstel word, kan die ‘wiskundige’ resultaat op die skerm gesien word.

“Die autopilot-funksie van ’n vliegtuig werk dieselfde. Dit is deesdae só gesofistik­eerd dat ’n vliegtuig vir alle praktiese doeleindes kan opstyg, iewers heen vlieg en land, sonder enige inset van die vlieënier.”

Hugo meen egter passasiers sal beslis nie op ’n vliegtuig klim as daar nie ’n vlieënier aan die stuur is nie. Dit is dieselfde met weervoorsp­ellingsmod­elle.

“Sonder ’n weervoorsp­eller is daar niemand aan die ‘stuur’ nie. Die wiskunde by weervoorsp­ellingsmod­elle is wonderlik, maar dit kom nog nie by ’n gesoute weervoorsp­eller wat met kennis en baie ondervindi­ng kan agterkom of die wiskunde vertrou kan word of nie.”

Volgens hom sal enige weervoorsp­eller ter wêreld kan getuig van inbellers wat na een van die baie weervoorsp­ellings op die internet en slimfoonto­epassings gekyk en gevra het of dit werklik so baie gaan reën of nie.

“Die werklikhei­d is dat die meeste van die weervoorsp­ellings op die internet, indien nie almal nie, niks anders is as ’n vliegtuig wat met autopilot opstyg, vlieg en land nie.”

Hugo waarsku die uitset van weervoorsp­ellingsmod­elle is net ’n riglyn vir voorspelle­rs.

“Kennis van die omgewing en ondervindi­ng speel ook ’n belangrike rol in die voorspelli­ng wat uiteindeli­k uitgereik word.”

Die hulpmiddel­s van hul vakgebied is rekenaars, satellietb­eelde en, baie belangrik, werklik gemete inligting wat deur betroubare weerstasie­s bekom is.

Hugo sê daar is baie private weerstasie­s oor die wêreld heen en hul inligting is op die internet beskikbaar. Weinig daarvan is egter op die regte manier aan die omgewing blootgeste­l omdat die metingsins­trumente nie behoorlik opgestel is nie.

“Instrument­e soos termometer­s moet byvoorbeel­d 1,2 m van die grond op

gerig word en anemometer­s (windmeters) op 10 m. Verder moet daar nie bome of hoë geboue naby wees nie. Ongelukkig is dit die einste weerstasie-inligting wat gebruik word om weervoorsp­ellers te ‘evalueer’.”

Ook Botha sê plaaslike kennis van die weer en weerpatron­e is baie belangrik.

“Voordat ons die weer kan voorspel, moet ons verstaan waar dit vandaan kom, hoe dit oor Suid-Afrika beweeg en watter tipe weerstelse­ls die verskillen­de streke beïnvloed. Ons moet verstaan in watter omstandigh­ede die stelsel sal versterk of verswak, en hoe dit op SuidAfrika se topografie reageer.”

Dit is omdat die topografie ingewikkel­de wisselings toon en een van die belangriks­te bepalers van daaglikse weerpatron­e en klimaateie­nskappe is.

‘BEREKENDE RAAISKOTE’

Daar was nie altyd soveel hulpmiddel­s nie, en 50 jaar gelede was weervoorsp­ellings meestal “berekende raaiskote”, meen Hugo.

In die laat 1970’s en vroeë 1980’s was daar nog nie outomaties­e weerstasie­s nie en weervoorsp­ellers was baie afhanklik van gemete data.

“Vars data van bemande weerstasie­s het per telefoon en telekslyne ingekom, waarna dit op ’n sinoptiese kaart aangebring is.

“Weervoorsp­ellers het dan isobare (lyne van gelyke druk) op die sinoptiese kaart getrek om weerstelse­ls te identifise­er. Só kon bepaal word waar hoog- en laagdrukke lê. Die vorige paar dae se sinoptiese weerkaarte is dan saam met die nuwe kaart gebruik om ’n berekende raaiskoot te waag van dit wat ’n paar uur of selfs dae vooruit gaan gebeur.”

Weervoorsp­ellings is daardie dae hoofsaakli­k vir lugvaartdo­eleindes gebruik. Omdat vars data elke drie uur ingekom het, kon betroubare voorspelli­ngs aan vlieëniers verskaf word.

Van die middel tot einde 1980’s is daar met gemoduleer­de weervoorsp­ellings geëksperim­enteer, maar omdat rekenaars se geheue en berekening­spoed nog beperk was, was dit aanvanklik nie baie betroubaar nie.

Volgens Hugo het Suid-Afrika teen daardie tyd begin om outomaties­e weerstasie­s op te rig, maar inligting moes steeds per telefoon of telekslyne na sentrale databanke gestuur word.

By die databanke is data met behulp van weervoorsp­ellingsmod­elle tot eweredige lengte- en breedtegra­adpunte verwerk.

Die wêreld se enigste drie databanke was toe in Amerika (Kennedy), België (Brussel) en Engeland (Bracknell).

MEESTAL BETER, SOMS VERKEERD

Hedendaags­e weervoorsp­ellings is beter en akkurater as voorheen, meen Botha.

“Volgens die Wêreldmete­orologiese Organisasi­e (WMO) is ’n vyfdag-weervoorsp­elling vandag so betroubaar soos wat ’n tweedag-voorspelli­ng 20 jaar gelede was.”

Sy skryf dit toe aan vordering met tegnologie om weerdata in te samel en die wêreld se kragtigste rekenaars.

“Die data en rekenaars produseer saam modelle wat die toestande van die atmosfeer akkurater voorspel.”

Al is “berekende raaiskote” iets van die verlede, kan weervoorsp­ellings dikwels nog verkeerd wees, sê Botha.

“Die weer is moeilik om 100% te voorspel omdat dit ’n ingewikkel­de en chaotiese stelsel is. Die weer sal in sekere opsigte onvoorspel­baar bly, veral noudat klimaatsve­randering ook ’n rol speel.”

RYP EN HAEL

Maar wat van ryp en hael, daardie twee weerversky­nsels wat skielik soveel skade kan aanrig? Hugo sê ryp kan taamlik akkuraat voorspel word, maar aangesien hael van die hoeveelhei­d stofdeel

tjies in die lug afhang, is dit baie moeiliker om te voorspel.

“’n Mens kan aanvaar dat hael altyd ’n moontlikhe­id is wanneer swaar donderweer voorspel word.”

Volgens Botha word hewige haelstorms nie met groot akkuraathe­id voorspel nie.

“Die gebrek aan funksionel­e radars vir hierdie gebeurteni­sse reg oor SuidAfrika kan bydra tot probleme binne die verifikasi­estelsel, soos gebeurteni­sse wat misgekyk word as gevolg van die funksioner­ing van die radar.”

Wanneer hael voorspel word, soek voorspelle­rs na diep, klam konveksie, met die volgende drie basiese bestanddel­e, naamlik ’n voldoende opwaartse stroom, voldoende water wat superverko­el is naby die haelsteen om groei moontlik te maak terwyl dit deur ’n opwaartse stroom beweeg, en iets, soos stof, waarop dit kan groei.

Botha sê byna alle erge donderstor­ms produseer waarskynli­k hael, maar dikwels smelt die hael voordat dit die grond bereik.

Ryp word op dieselfde manier as dou gevorm, maar kom voor wanneer die temperatuu­r van die lug wat in kontak met die grond kom, onder die vriespunt van water (0 °C) is.

Die waterdamp verander direk van ’n gas na ’n vaste toestand en vorm klein yskristall­e. Ryp vorm, soos dou, tydens kalm, helder nagte wanneer die grond en voorwerpe daar naby vinnig afkoel omdat die aarde se hitte opstyg.

Volgens Botha kan ligte ryp reeds in Suid-Afrika verwag word as die minimum temperatuu­r 3 °C bereik.

“Dit is omdat die grond op ’n stil nag gewoonlik eintlik ’n paar grade koeler is as die vlak waarop temperatuu­r gemeet word (1,2 m bo die grond). Dus sal die grond waarskynli­k op of onder vriespunt wees.”

SA SE WEER

Om weervoorsp­elling vir Suid-Afrika te doen, is ingewikkel­d, maar kan eenvoudige­r wees as ’n mens verstaan watter invloede sekere faktore op watter stelsels het, sê Hugo.

“Eenvoudig gestel, somerweer kan as ’n termiese proses beskryf word en winterweer as ’n meganiese proses.”

Sy “erg vereenvoud­igde” verduideli­king vir winterweer is soos volg: Winterweer kom hoofsaakli­k van koue fronte, en koue fronte word by die polêre front (die 60 °-breedtelyn) gevorm. Dit het baie te doen met uitruiling van lug tussen die ewenaar en pole. Die snelheid waarteen dit gebeur, het ’n invloed op die spoed waarteen die polêre vorteks draai. Dit het weer ’n invloed op die hoeveelhei­d koue fronte en hoe sterk hulle ontwikkel.

“Die spoed waarteen lug tussen die ewenaar en pole uitgeruil word, het ook ’n invloed op straalstro­me in die bolug. Op hul beurt oefen hulle ’n invloed uit op weerstelse­ls wat in die troposfeer (die atmosfeerl­aag naaste aan die aarde, 12-18 km bo die aardopperv­lak) by die oppervlak ontwikkel.”

Somerweer, en spesifiek donderweer, is baie afhanklik van die posisie van die sogenoemde binnelandt­rog. Die binnelandt­rog is ’n strook met laer lugdruk oor die lengte van Afrika en dien as draer van vogtige, tropiese lug uit die noorde. Die posisie van die binnelandt­rog word beïnvloed deur termiese afwykings ten opsigte van lengtegraa­d.

SEETEMPERA­TURE

Klimaatsto­estande verskil merkbaar tussen die ooste en weste van Suid-Afrika, grootliks vanweë die warm Agulhassee­stroom wat vir ’n paar maande van die jaar suidwaarts langs die Indiese Oseaan-kuslyn in die ooste af beweeg, sê Botha.

“Dit moduleer die reënval langs die ooskus en binnelands­treke van SuidAfrika deur die latente hitte van verdamping te verskaf wat nodig is vir aanlandige windstelse­ls om vog op te tel en oor die binneland te stoot.”

Die koue Benguela-seestroom, wat noordwaart­s langs die Atlantiese Oseaan-kus in die weste beweeg, koel die weskus aansienlik af, en dra ook by tot die droogte en stabilitei­t van die atmosfeer oor die westelike dele van die land. Die warm suidwaarts-vloeiende Mosambiek- en Agulhasstr­oom hou temperatur­e hoër aan die ooskus. Die gevolglik warmer en minder digte lug styg makliker op, wat die toegang van vogdraende wolke vanaf die ooste vergemakli­k. t

Mnr. Giel Hugo lewer ’n weervoorsp­ellingsdie­ns aan boere in die Overberg en Swartland (www.overbergag­ri.co.za). Me. Annette Botha plaas elke dag ’n regstreeks­e weervoorsp­elling vir Suid-Afrika en Namibië op Vox Weather se Facebook-, Instagram- en Twitterrek­ening.

NAVRAE: Mnr. Giel Hugo, e-pos: weather@ twk.co.za; me. Annette Botha, Twitter: @voxweather­Za, web: www.voxweather. co.za