Weervoorspelling

Weervoorspelling is die toepassing van wetenskap en tegnologie om die toestand van die atmosfeer vir 'n gegewe plek te voorspel. Mense probeer al vir millennia informeel om die weer te voorspel, en sedert die negentiende eeu word dit formeel gedoen. Weervoorspelling word gedoen deur kwantitatiewe data te versamel oor die heersende toestand van die atmosfeer op 'n gegewe plek en dan die wetenskaplike begrip van atmosferiese prosesse aan te wend om te projekteer hoe die atmosfeer sal verander.

In die verlede was weervoorspelling 'n algehele menslike poging, gebaseer op veranderinge in barometriese druk, heersende weerstoestande en lugtoestande, maar tans word staatgemaak op rekenaargebaseerde modelle wat baie atmosferiese faktore in ag neem. 

Menslike insette is nog steeds nodig om die beste moontlike voorspellingsmodel te bepaal om die voorspelling op te baseer en dit behels die vaardighede om sekere patrone te herken, telekonnektiwiteit, kennis van modelvoorstellings en -neigings. Die onakkuraatheid van voorspellings is as gevolg van die chaotiese natuur van die atmosfeer, die groot berekeningskrag wat nodig is om die vergelykings wat die atmosfeer beskryf op te los, die foute wat betrokke is in die oorspronklike meting van die toestande, en 'n onvolledige begrip van atmosferiese prosesse. 

Voorspellings raak dus minder akkuraat as die tydsverskil tussen die huidige tyd en die tyd waarvoor die voorspelling gemaak word (die omvang van die voorspelling) groter word. Die groter geheel en model ooreenkomste word gebruik om die fout te beperk en die mees waarskynlike uitkoms te kies.

Daar is verskillende eindgebruike van weervoorspellings. Weerwaarskuwings is belangrik, want hulle word gebruik om lewe en eiendom te beskerm. Voorspellings gebaseer op temperature en neerslag is belangrik vir die landbou, en daarom ook vir handelaars binne die kommoditeitsmarkte. Temperatuurvoorspellings word gebruik deur nutsmaatskappye om geskatte aanvraag oor die korttermyn te bepaal. Op 'n alledaagse basis gebruik mense die weervoorspelling om te besluit wat om elke dag aan te trek. Buitemuurse aktiwiteite kan erg ingekort word deur swaar reën, sneeu en koue wind. Voorspellings kan dus gebruik word om aktiwiteite te beplan, en om vooruit te beplan en te oorleef.

Die Wêreldmeteorologie-organisasie (WMO), 'n hulporganisasie van die VVO, koördineer tegnieke en die inligting wat deur die weerstasies ingewin word. Weervoorspellings is slegs moontlik as groot hoeveelhede inligting oor weerstoestande beskikbaar is. Die inligting kom van sowat 100 000 weerstasies, weerskepe, weerboeie (onbemande, outomatiese, drywende weerstasies), radiosondes en weersatelliete. In Suider-Afrika is daar sowat 100 weerstasies, en Suid-Afrika beman ook 3 stasies in die Suid-Atlantiese Oseaan: Marion-eiland, Gough-eiland en die Sanae-basis in Antarktika (Suid-Afrikaanse Nasionale Antarktiese Ekspedisie). 

Die inligting word aan 8 hoofversamelsentra gestuur, naamlik in Kaapstad, Port Elizabeth, Durban, Bloemfontein, Upington, Windhoek en O.R. Thambo-lughawe, en van die sentra na die hoofkantoor van die Weerburo in Pretoria. Die Weerburo, wat onder die Departement van Vervoer ressorteer, het landlynverbindings met lande soos Botswana, Mosambiek en Zimbabwe. Volgens ooreen koms word metings oor die hele wêreld op 4 vasgestelde tye gedoen: 00h00 (middernag), 06h00, 12h00 en 18h00 GT (Greenwich-tyd). In SAST (Suid-Afrikaanse Standaardtyd) is dit 02h00, 08h00, 14h00 en 20h00. 

Verskeie instrumente word by weerstasies gebruik om weerverskynsels te meet. Metings word gedoen van die temperatuur (termometer), lugdruk (barometer), lugvogtigheid (higrometer), windsnelheid en -rigting (anemometer), reënval (pluviometer) en hoeveelheid en duur van sonskyn (solarimeter en sonskynmeter). Die tipe reën - motreën, mis, donderstorm - en die wolkhoogtes, -tipes en bewolkingsgraad word ook bepaal. Die gegewens word in kodevorm per telefoon, telegram, radio of druktelegraaf na die hoofsentra gestuur. 

Die kode waarin die inligting gestuur word, bestaan uit 'n reeks vyfsyfergroepe in 'n standaardvolgorde. Dit kan by enige weerstasie in enige land "gelees" word. In die kode 00590 42712 16809 12521, ensovoorts, gee die eerste groep die stasienommer aan (in die geval Durban). Die tweede groep beteken dat die wolkbedekking 4 (uit 8) is, met ander woorde die lug is half bedek, die windrigting (27) is wes 270° en dit waai met 'n snelheid van 12 knope. Die derde groep dui die sigbaarheid aan (1 600 m) en se dat 'n ligte reënbui uitgesak het (80) terwyl die metings gedoen is, voorafgegaan deur 'n donderbui. In die vierde groep word die lugdruk (1012,5 mb) en die temperatuur (21 °C) aangedui. Afgesien van die metings wat op die aardoppervlak gedoen word, is inligting oor weerstoestande in die boonste lae van die atmosfeer noodsaaklik vir akkurate weervoorspelling. 

Hierdie inligting word verkry deur radiosondes in die lug op te stuur. Die radiosonde bestaan uit 'n waterstofballon en dra ŉ radiosender en meet instrumente vir lugdruk, temperatuur, windsnelheid, ensovoorts. Die ballon, wat deur radar gevolg word, styg soms tot ŉ hoogte van 30 km. Metings van die weerstoestande word deurentyd na die weerstasie teruggesend. Die toerusting word soms herwin (met behulp van valskerms), maar miljoene rande per jaar word deur die wêreld se weerstasies aan radiosondes bestee. 

Omdat reëndruppels radargolwe weerkaats, word radar ook gebruik om reënbuie op te spoor. Hoewel die hoeveelheid reën nie op die manier gemeet kan word nie, kan die aantal en duur van reënbuie in ŉ gebied met 'n straal van sowat 160 km gemonitor word.

Die sinoptiese kaart 
Die gegewens van toestande in die bolug word op 'n kaart ingeteken en dit stel die weerkundiges daartoe in staat om ŉ driedimensionele beeld van die atmosfeer te vorm. Al die inligting wat versamel is, word in 'n rekenaar gevoer vir ontleding en die weerpersoneel voltooi dan 'n sinoptiese kaart om 'n volledige beeld van die weersomstandighede aan te toon. Isobare word getrek (lyne wat

gebiede by dieselfde druk met mekaarverbind) en die hoe- en laedrukgebiede word bepaal. Temperature word ingeskets en fronte word aangetoon. Inligting oor toestande in die bolug word bygevoeg. As hierdie kaart met vorige kaarte vergelyk word, word ŉ duidelike beeld van die veranderingspatrone in die weer verkry en die rigting en snelheid van koue of warm fronte, werwelwinde, ensovoorts, kan bepaal word. Op grond hiervan maak die weervoorspellers afleidings van die moontlike weersomstandighede in die volgende paar uur of dae. Daaglikse weervoorspellings vir die publiek word oor die radio en op televisie verskaf.

Oorsake van weerstoestande 
Die weer hang grotendeels af van die ontwikkeling en beweging van hoë en laedrukstelsels. Laedrukstelsels ontstaan wanneer swaar, koue lug van die poolstreke af die warm, ligte, subtropiese lugstrome ontmoet. In die Suidelike Halfrond beweeg laedrukstelsels (siklone) kloksgewys en hulle word gekenmerk deur stygende lugstrome, wat wolke en ook reën kan veroorsaak. Suid-Afrika se weer word grootliks beïnvloed deur hoëdrukstelsels (antisiklone) wat uit warm lugmassas bestaan en gewoonlik uit die weste oor die land beweeg. 

Hulle draai antikloksgewys en word gekenmerk deur dalende lugstrome, wat wolke laat verdamp en droë weer tot gevolg het. Wanneer koue pool lug en warm, subtropiese lug bymekaarkom, word 'n front gevorm. As die koue lug die warm lug wegdruk, word dit 'n koue front genoem, en omgekeerd. So 'n koue front wig onder die warm lug in en dwing die warm lug teen 'n skerp helling boontoe. Adiabatiese afkoeling vind plaas, wolke word gevorm en reën kan uitsak. 

As die warm lugmassa die koue lug wegstoot (warm front), skuif dit terselfdertyd teen 'n vlak helling bo-oor die koue lug. Wolke word dan oor 'n baie breër gebied gevorm. Die temperatuurverskil wat deur warm fronte veroorsaak word, is selde merkbaar, maar koue fronte laat die temperatuur skerp daal.

Satellietwaarnemings 
Satelliete word al hoe meer vir weerkundige waarnemings gebruik. Die eerste weersatelliet (Tiros) is in 1960 deur die VSA gelanseer, gevolg deur talle ander. Sommige is in 'n geostatiese baan geplaas, met ander woorde hul wentelperiodes is dieselfde as die van die aarde en dit lyk asof hulle in een posisie bokant die aarde stilstaan. Ander satelliete word in ŉ baan om die pole geplaas en hulle dek die hele aardoppervlak binne 12 uur. Infrarooikameras maak dit moontlik om nagfoto's te neem. 

In Suid-Afrika word satellietfoto's by Hartebeesthoek in Gauteng opgevang. Satelliete het 'n belangrike doel, veral oor gebiede waar daar geen weerstasies is nie, soos die oseane en sommige onherbergsame gedeeltes van die aarde. Foto's van wolkverspreiding is van groot hulp vir weervoorspellers, veral om die ontstaan en beweging van fronte en werwelstorms na te spoor. Die vertikale temperatuurverspreiding kan ook bepaal word uit die metings wat deur satelliete gedoen word. Satelliete kan moontlik 'n alternatief bied vir die gebruik van die duur radiosondes.

Langtermynvoorspelling 
Langtermynvoorspelling is baie moeiliker as daaglikse voorspellings omdat soveel faktore die weer beïnvloed. Dit bestaan gewoonlik uit seisoenvoorspellings, byvoorbeeld of die jaarlikse reënval van die normale sal afwyk, of die winter kouer, warmer of normaal, langer of korter sal wees, ensovoorts. 

Studies van weerpatrone oor 'n lang tydperk is ŉ belangrike hulpmiddel. In Europa is redelik volledige weerstatistiek van die afgelope 100 jaar beskikbaar. Die gebruik van rekenaars maak dit ook moontlik om groot hoeveelhede inligting te verwerk en sodoende weerpatrone te identifiseer.

Praktiese gebruik van weervoorspelling 
Weervoorspelling is van die uiterste belang vir die lugvaart. Geen vliegtuig sal opstyg voordat volledige inligting oor weerstoestande op die vlugroete beskikbaar is nie. Elke groot lughawe het 'n weersentrum, en duisende waarnemers langs die vlugroetes verskaf gereeld inligting in verband met weersomstandighede. 

'n Uitstekende kommunikasienetwerk maak dit moontlik om die jongste gegewens dadelik beskikbaar te stel. Omdat die landbou so afhanklik van die weer is, vind boere ook baat by akkurate weervoorspellings. Waarskuwings van koue fronte, ryptoestande, reën, ensovoorts, stel boere daartoe in staat om hul boerdery te beplan. Werwelwinde – verwoestende tropiese siklone- is jaarliks die oorsaak van groot skade en verlies aan menselewens. As weerstasies betyds waarskuwings kan verskaf, kan die nodige voorsorgmaatreëls getref word, of die gevaargebiede kan ontruim word.

Antieke voorspellings 
Vir eeue het mense probeer om die weer te voorspel. In 650 v.C. het die Babiloniërs die weer voorspel uit die wolkpatrone sowel as astrologie. In ongeveer 340 v.C. beskryf Aristoteles weerpatrone in Meteorologica. Later het Theophrastos 'n boek saamgestel oor  weervoorspelling, bekend as die Book of Signs. Chinese weervoorspellings strek ten minste so ver terug as 300 v.C.  wat ook omtrent dieselfde tyd is wat die antieke Indiese sterrekundiges weervoorspellingsmetodes ontwikkel het. In 904 AD bespreek Ibn Wahshiyya se Nabatean  Agriculture  weervoorspelling van atmosferiese veranderinge en tekens van die planeet se astrale veranderinge; tekens van reën gebaseer op waarneming van die maanfases; en weervoorspellings gebaseer op die beweging van die winde.

Antieke weervoorspellingsmetodes het staatgemaak op patrone wat waargeneem is van gebeure, ook genoem patroonerkenning. Byvoorbeeld, indien die sonsondergang besonder rooi was, was dit gewoonlik die volgende dag mooi weer. Hierdie ervarings wat deur geslagte heen versamel is, het weerkennis geskep. Dit was egter nie altyd betroubaar nie en baie daarvan kon sedertdien nie streng statistiese toetse slaag nie.

Moderne metodes 

Sedert die uitvinding van die elektriese telegraaf in 1835 het die moderne era van weervoorspelling begin. Voor dit was die vinnigste wat ver weerverslae kon reis sowat 100 myl per dag (160 km per dag), maar dit was gewoonlik 60-120 km/dag (40-75 myl/dag) (land- of seelangs). Teen die laat 1840's is die telegraafverslae vanoor 'n wye gebied feitlik onmiddellik ontvang, wat voorspellings van weerstoestande makliker gemaak het.

Die twee mans wat die krediet gekry het van vooruitskatting as 'n wetenskap was 'n beampte van die Britse Vloot, Francis Beaufort en sy protégé, Robert FitzRoy. Albei was invloedryke mense in die Britse vloot- en regeringskringe. Ten spyte dat hulle belaglik gemaak is deur die pers, het hul werk wetenskaplike geloofwaardigheid gekry. Dit is deur die Vloot aanvaar en het die basis gevorm vir die kennis van vandag se weervoorspelling.

Beaufort het die windkragskaal en kodering vir weernotasie ontwikkel wat hy in sy joernale gebruik het vir die res van sy lewe. Hy het ook die ontwikkeling van betroubare getytafels aan die Britse kus bevorder en saam met sy vriend, William Whewell, permanente rekordhouding van weerstoestande by 200 Britse kuswagstasies uitgebrei.

Robert FitzRoy is in 1854 as hoof van 'n nuwe afdeling binne die "Board of Trade" aangestel om te handel met die versameling van weerdata op see as 'n diens aan seevaarders. Dit was die voorloper van die moderne meteorologiese kantoor. Al die skeepskapteins was getaak met die insameling van weerdata en die ordening en berekening daarvan deur die gebruik van toetsinstrumente wat vir hierdie doel gemaak was.

'n Storm wat in 1859 die verlies van die Royal Charter veroorsaak het, het FitzRoy geïnspireer om kaarte te ontwikkel waardeur voorspellings gemaak kon word en wat hy “voorspelling van die weer" genoem het en daardeur die skepper van die term geword het. Vyftien landstasies is gestig om met gebruik van die nuwe telegraaf daagliks op vasgestelde tye verslae van die weer aan hom oor te dra wat gelei het tot die eerste stormwaarskuwingsdiens. Sy waarskuwingsdiens vir die skeepvaart het in Februarie 1861 begin met die gebruik van telegraafkommunikasie. Die eerste daaglikse weervoorspellings is gepubliseer in The Times in 1861. In die volgende jaar is 'n stelsel ingestel waar stormwaarskuwingskegels by die belangrikste hawens gehys is wanneer 'n storm verwag is. Die Weather Book wat FitzRoy in 1863 gepubliseer het, was die wetenskaplike mening van die tyd ver vooruit.

Soos die elektriese telegraafnetwerk uitgebrei het wat tot vinniger verspreiding van waarskuwings gelei het, is 'n nasionale waarnemingsnetwerk ontwikkel wat gebruik kon word om sinoptiese ontledings te voorsien. Instrumente wat met behulp van fotografie voortdurende variasies in meteorologiese parameters kon waarneem is aan die verskillende weerstasies voorsien deur die Kew Sterrewag – hierdie kameras is uitgevind deur Francis Ronalds in 1845 en sy barograaf is vroeër gebruik deur FitzRoy.

Dit het gou duidelik geword dat 'n standaard beskrywing van wolke nodig is om akkurate inligting oor te dra. Dit is bereik deur middel van 'n reeks klassifikasies deur Luke Howard in 1802, en gestandaardiseer in die International Cloud Atlas van 1896.

Numeriese voorspellings 
Dit was eers in die 20ste eeu dat vooruitgang in die begrip van atmosferiese fisika gelei het tot die stigting van die moderne numeriese weervoorspelling. In 1922 het die Engelse wetenskaplike, Lewis Fry Richardson Weather Prediction by Numerical Process, gepubliseer nadat hy notas en afleidings gevind het waaraan hy gewerk het as 'n ambulansbestuurder in die Eerste Wêreldoorlog. Hy het daarin beskryf hoe klein terme in vergelykings verwaarloos word, en dat 'n skema in tyd en ruimte uitgedink kan word om oplossings te vind vir numeriese voorspellings.

Richardson het 'n groot ouditorium gevisualiseer met duisende mense wat die berekeninge doen en na ander aangee. Die aantal berekeninge was egter te veel om sonder rekenaars te doen en die grootte van die rooster en tydstappe het gelei tot onrealistiese resultate. 

Dit is later deur middel van numeriese analise bevind dat dit die gevolg was van numeriese onstabiliteit. Die eerste gerekenariseerde weervoorspelling is uitgevoer deur 'n span gelei deur die wiskundige, John von Neumann, wat  Numerical Integration of the Barotropic Vorticity Equation in 1950 uitgegee het. Praktiese gebruik van numeriese weervoorspelling het in 1955 begin, aangespoor deur die ontwikkeling van programmeerbare elektroniese rekenaars.

Die eerste daaglikse weervoorspellings ooit was gepubliseer in The Times op 1 Augustus 1861, en die eerste  weerkaarte is later in dieselfde jaar geproduseer. In 1911 het die Met Office die eerste mariene weervoorspellings via radio begin uitsaai. Dit het stormwaarskuwings vir gebiede rondom Groot-Brittanje ingesluit. In die Verenigde State van Amerika is die eerste openbare radio voorspellings in 1925 gemaak deur Edward B. "E. B." Rideout op WEEI, die Edison Electric Illuminating stasie in Boston. Rideout het van die V.S. Weerburo gekom, soos ook WBZ weervoorspeller G. Harold Noyes in 1931.

Die wêreld se eerste televisie weervoorspellings, insluitend die gebruik van weerkaarte, is eksperimenteel uitgesaai deur die BBC in 1936. Dit is in 1949 in gebruik geneem, ná die Tweede Wêreldoorlog. George Cowling het in 1954 die eerste weervoorspelling voor 'n weerkaart op televisie gegee. In Amerika is eksperimentele televisievoorspellings gemaak deur James C Fidler in Cincinnati in óf 1940 óf 1947 op die DuMont Television Network. In die laat 1970's en vroeë 80's, was Johannes Coleman, die eerste weerman op die ABC-TV se Good Morning America, ook die pionier in die gebruik van aanlyn  satellietinligting en rekenaar-grafiese beelde vir televisie weervoorspellings. Coleman was 'n medestigter van The Weather Channel (TWC) in 1982. TWC is nou 'n 24-uur kabelnetwerk.

Sien ook 
 Reënvalbepaling
 Weer (meteorologie)
 Meteorologie
 Weerfront

Bronne 
 Wêreldspektrum, 1982, ISBN 0908409702, volume 29, bl. 111 - 113

Verwysings

Eksterne skakels 

Meteorologie