संवहन-स्तरीय संख्यात्मक मौसम पूर्वानुमान की वैज्ञानिक चुनौतियां

अवधारणा एक दशक के दौरान किए गए व्यापक प्रयासों के बाद, 1-5 किमी के क्षैतिज ग्रिड स्पेसिंग के साथ संवहन-स्तरीय मौसम पूर्वानुमान अब दुनिया भर में राष्ट्रीय मौसम सेवाओं में संचालित हैं, जिनके साथ पहले से परिकल्पना प्रणाली (EPSs) भी हैं। हालांकि, पहले से संचालित होने के बावजूद, इस स्तर के पूर्वानुमान की क्षमता को पूरी तरह से अनलॉक किया जाना बाकी है क्योंकि भविष्यवाणी में मूलभूत कठिनाई है: वातावरण का पूरी तरह त्रि-आयामी और अशांत स्वभाव। इस स्तर की भविष्यवाणी ज्यामितीय स्तर (10^3 किमी) की तुलना में पूरी तरह से भिन्न है, जिसमें धीरे-धीरे विकसित हो रहे सेमीजियोस्ट्रोफिक डायनमिक्स और कुछ दिनों के क्रम पर अपेक्षाकृत लंबे पूर्वानुमान की क्षमता है। सैद्धांतिक रूप से भी, हमारे पास संवहन स्तर के बारे में बहुत कम जानकारी है जब इसे हमारे विस्तृत ज्ञान से जोड़ा जाए जो कि आंशिक भिन्नात्मक समीकरण प्रणाली के रूप में है, साथ ही तरल यांत्रिकी, भविष्यवाणी की क्षमता, अनिश्चितताएं और स्टोकास्टिसिटी के संदर्भ में। इसके अतिरिक्त, संवहन स्तर पर उपयोग के लिए डेटा समेकन विधियों, भौतिकी (जैसे, माइक्रोफिजिक्स), और पैरामीटराइजेशन में नाटकीय संशोधन की आवश्यकता है, साथ ही संख्यात्मक का भी। हमें अधिक मौलिक सैद्धांतिक मुद्दों पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता है - लियुविल सिद्धांत और संभाव्य पूर्वानुमान के लिए बायेसियन संभावना - और पूर्ण विविधता के अशांत प्रवाहों के लिए मजबूत संख्यात्मक प्रदान करने के लिए अधिक मौलिक अशांति अनुसंधान। वर्तमान निबंध उन बुनियादी सैद्धांतिक चुनौतियों की समीक्षा करता है जितना संभव हो सके। जिन समस्याओं का हम सामना कर रहे हैं, उनकी चौड़ाई अपने आप में एक चुनौती है: इनसे एकल महत्वपूर्ण एजेंडे में संकुचन का प्रयास करना बचा जाना चाहिए।