II etapp- mudelarvutused

Esimeses etapis saadud atmosfääri hetkeolukorra analüüs sisestatakse prognoosarvutisse, mis hakkab selle põhjal arvutama atmosfääri olukorda tulevikus.

Kõige kallimad, keerukamad, kuid samas ka kõige võimekamad on globaalsed ilmamudelid. Hetkel kõige võimsam on GFS (Global Forecast System) mudel, mida arendab USA. Väga paljud maailma ilmaprognoosid põhinevad otseselt või kaudselt GFS mudeli arvutustel. GFS mudel töötab kahes osas ja võimaldab prognoosida ilma kogu maailmas kuni 16 päevaks ette. Praktikas kasutatakse tavaliselt mudeli esimest osa, mis prognoosib lähemaks 8 päevaks. Mudeli teine osa on liiga ebatäpne ning seetõttu ei koostata laiale tarbijaskonnale tänapäeval üldiselt pikemaid kui 8-päevaseid ilmaprognoose.

GFS mudelis on kogu maakera pind jaotatud 35x70 km ruutudeks (ruumiline lahutus), atmosfäär on jagatud 64 eri kihiks. Mudel võtab iga 6 tunni järel sisse üle maailma saabuvad uusimad vaatlusandmed. Lähemaks 8 päevaks arvutatakse iga ruudu ja atmosfääri kihi jaoks ilmalementide väärtused 3-tunnise ajasammuga (ajaline lahutus). Alates 9. päevast tehakse ilmaolukorra arvutus 12-tunnise ajasammuga.

Globaalsete ilmamudelite arvutusmahud on tohutud ning arvutuste teostamiseks on aega vaid mõni tund. Seetõttu jooksevad sellised mudelid paljudest omavahel ühendatud superarvutitest koosnevatel süsteemidel. Globaalsete ilmamudelite töös hoidmine ja arendamine on äärmiselt kallis. Globaalsete mudelite puuduseks on kohalike iseärasuste vähene arvestamine. Näiteks GFS mudeli 35x70 km maapinna ruutudes tekib rannikualadel paratamatult olukord, kus osa ruute hõlmavad nii merd kui maismaad. Üks ruut ei saa mudelis aga korraga olla meri ja maismaa. Seega loetakse mere ülekaaluga ruutudes ka maismaa mereks ning maismaa ülekaaluga ruutudes vastupidi väiksemad merealad maismaaks.

Täpsemate mudelprognooside saamiseks arendavad mitmed riiklikud ilmateenistused globaalsete mudelite baasil regionaalseid ilmamudeleid. Nendes on algandmetena kasutusel globaalmudelite arvutused. Regionaalmudelites arvutatakse globaalmudeli andmed mingi väiksema ala jaoks ümber, arvestades maksimaalselt just selle ala maastikulisi ja ilmastikulisi iseärasusi. Regionaalmudelite ruumiline lahutus on parem, ajaline samm väiksem ning prognoosperioodi pikkus lühem kui globaalmudelitel. Kokkuvõttes vajab regionaalmudel väiksemat arvutusmahtu ning seda on seetõttu odavam pidada ja arendada.

Eesti Meteoroloogia Instituut (EMHI) osaleb regionaalse ilmamudeli HIRLAM (High Resolution Limited Area Model) arenduses. HIRLAM mudel on mitmete riikide ühisprojekt, lisaks Eestile kuuluvad sinna veel Taani, Soome, Island, Leedu, Iirimaa, Norra, Holland, Prantsusmaa, Hispaania ja Rootsi.

HIRLAM mudel kasutab arvutuste alusena globaalsest GFS mudelist neljal korral päevas saadavaid alusprognoose. HIRLAM koosneb suurest ja väikesest mudelist. Suure mudeli ruumiline lahutus on 11x11 km ning väikesel 3,3x3,3 km. Seega on HIRLAM mudelis võrreldes globaalse GFS mudeliga võimalik palju täpsemalt arvesse võtta kohalikke iseärasusi nagu näiteks rannajoone kõverused, kõrgustikud.

Samas tuleb arvestada, et HIRLAM mudel on alles arendusjärgus, esineb mitmeid probleeme ja puudujääke. Seetõttu ei saa mudelist tulevaid numbreid võtta kui valmis ilmaprognoosi. Näiteks on HIRLAM mudelil sagedamini probleeme pilvisuse prognoosimisega. Vahel võivad aga isegi temperatuuriprognoosid olla kohati ootamatult ebareaalsed (joonis 2).