Анализ точности прогнозов погоды на месяц
Сайт Gismeteo.ru предоставляет также прогнозы на месяц. Прогнозируется состояние погоды (облачность, наличие и тип осадков), минимальная ночная и максимальная дневная температуры. Предполагается исследовать точности таких прогнозов, как и для двухнедельных. Этим также будет заниматься автоматическая программа, собирающая и обрабатывающая прогнозы. Вот интерфейс этой программы:
Слева - список кодов населенных пунктов, прогнозы по которым будут заноситься в архив. Список можно укоротить или расширить по своему усмотрению. Добавление нового населенного пункта выполняется занесением его кода в окно редактора (метка "Код нового населенного пункта") и нажатием кнопки "Добавить" (или клавиши Enter в окне редактора). Удаляется населенный пункт из списка выделением его кода в списке "Коды населенных пунктов" и нажатием кнопки "Удалить" (или клавиши Del в окне списка).
Если отмечен флажок "Автоматически запускать извлечение прогнозов при старте программы", то указанное действие произойдет при запуске программы. В противном случае извлечение прогнозов выполняется нажатие на кнопку "Извлечь".
Прогнозы можно извлекать неограниченное число раз в сутки, каждый раз при извлечении старый прогноз заменяется на новый, таким образом в базе прогнозов сохраняется единственный прогноз сегодняшних суток.
Прогнозы хранятся в файле формата XML. Место хранения файла прогнозов (forecast.xml) и файла списка населенных пунктов (locality.txt) - папка Data, которая автоматически создается в той же папке, куда и помещена программа.
Программу вместе с архивом прогнозов можно получить по ссылке. Архив ведется с 24.02.2016. По мере накопления данных на сайт будут выкладываться результаты обработки данных на предмет точности прогнозов.
Результаты
На сегодня (07.06.2016) прошло уже 104 дня с начала наблюдений. Соответственно, для каждого выбранного населенного пункта собраны по 103 ошибки прогнозов на один день, по 102 - на два и т.д. Это позволяет доверять результатам оценки.
Для отображения результатов анализа точности прогнозов следует нажать на главной форме кнопку <Статистика>. Откроется следующее окно:
На этой форме слева проедставлен список населенных пунктов, по которым собирается статистика. Справа - результаты оценки. Вверху приведен график фактической температуры за время наблюдения (время собирания прогнозов). Ниже - вычисленные оценка точности прогноза: оправдываемость прогноза, м.о. и с.к.о. ошибки прогноза на каждый день, а также распределение шибок прогноза на выбранную длину прогноза (от 1 до 30 дней). Графики приводятся либо для выбранного в списке населенного пункта, либо осредненные - для всех населенных пунктов (какой режим отображения выбрать, определяется положением переключателя в группе переключателей "Статистика"). Наблюдение ведется за прогнозом максимальной дневной и минимальной ночной температурами. Положение переключателя в группе переключателей "Температура" определяет, какая температура выбрана. В графиках для оправдываемости и с.к.о. есть легенда, в которой числовым способом указаны отображаемые значения соответственно оправдываемости и с.к.о. для первых одиннадцати дней прогноза.
Приведем еще один вид - для Сиднея. Распределение ошибок задано для прогноза на 28 дней.
Качественный вид графиков снова подтверждает правильность рассчетов. Обратим внимание, что распеределение ошибок на 10 дней, по сравнению с распределением на один день, как для варианта с Харьковом, имеет существенно большее рассеяние, что, конечно, ожидаемо.
В то же время достоверность прогноза погоды для Сиднея оказалась значительно выше, чем для Харькова. Так, для Харькова достоверность прогноза максимальной температуры в период с одного до 12 дней уменьшается с 98 до 40%, а далее достоверность остается на уровне примерно 40%. Для Сиднея в этот же период имеем уменьшение с 94 до 60%, далее достоверность остается на уровне примерно 60% и даже несколько увеличивается.
В чем причина разной точности прогноза? Основной фактор - стабильность погоды, точнее, в данном случае температуры. Достаточно сравнить графики фактической температуры в Харькове и Сиднее за время наблюдения, чтобы убедиться в этом. График для Харькова существенно более динамичный.
В подтверждение этого утверждения приведем еще наблюдения в Коломбо.
Как видно, для Коломбо получены еще более впечатляющие результаты по точности прогнозирования. Достоверность прогноза максимальной температуры в период с одного до 12 дней уменьшается со 100 до 97%, и далее достоверность остается на уровне примерно 97%. Откуда такая поразительная точность прогнозирования? Все объясняется просто: устойчивостью температуры в Коломбо - смотрим график фактической температуры и сравниваем с графиками для Харькова и Сиднея.
Учитывая факт определяющей ависимости точности прогноза от характера изменения погоды, малополезно будет осреднять результаты обработки прогнозов. Тем не менее, приведем и такие результаты. Ниже показаны графики точности прогнозирования, усредненные по всем 26 наблюдаемым населенным пунктам.
Как и ожидалось, графики при осреднении получились более гладкими. Укажем на полученную оценку оправдываемости прогноза температуры. На один день она оказалась равной 95%, далее, до 11 дней, уменьшается каждый день примерно на 3%, с 12-го дня точность практически не изменяется.
Выводы
Итак, результаты наблюдения позволяют сделать следующие выводы:
1) Точность прогнозирования определяется в первую очередь характером изменения погоды в конкретном населенном пункте, чем более устойчива погода, тем легче её прогнозировать.
2) Точность прогнозирования зависит от глубины прогноза на период от одного до 12 дней (уменьшается с увеличением глубины). После 12 дней точность изменяется мало, что, по-видимому, говорит о малоценности такого длительного прогноза, фактически превращающегося в гадание.
Особенности прогноза на месяц на сайте Gismeteo.ru
При детальных наблюдениях за месячными прогнозами обращают на себя некоторые детали, позволяющие также делать выводы о степени достоверности прогноза на месяц.
Прогноз погоды на месяц на сайте Gismeteo.ru обновляется, судя по наблюдениям, раз в 2-5 дней, в отличие от прогноза на 14 дней, который обновляется четыре раза в сутки. При этом обновление может быть двух видов: либо прогноз обновляется полностью, на весь месяц, либо обновляется только "хвост", т.е. только недостающее до месяца (последние две недели из четырех).
Например, для Харькова 26 февраля был установлен новый прогноз на месяц (фактически, на 31 день - до 25 марта). В последующие три дня прогноз не менялся и 29 февраля длина его сократилась до 28 дней. 1 марта был установлен новый прогноз снова на 31 день - до 31 марта. Этот прогноз затем в последующие два дня не менялся и сократился к 3 марта до 29 дней. Изменения были внесены 4 марта, но изменен был только оголившийся (оставшийся без прогнозов) "хвост" в три дня, а на первые 28 дней прогноз остался тем же самым. Поскольку за эти три дня прогноз на 14 дней поменился существенно, можно сделать вывод об отношении "хозяев" прогноза к своему месячному прогнозу.
Наблюдения продолжаются.