Traditionella observationskällor
I meteorologin innebär en observation att ett värde mäts med ett instrument och registreras. Idag kommer mätningar och observationer av atmosfärens och hydrosfärens tillstånd från olika källor. Det kan vara termometrar placerade i så kallade burar, i ballonger eller i flygplan.
En annan numera vanlig teknik är att också använda fjärranalys via instrument, exempelvis placerade ombord på satelliter, som kan mäta värmestrålningen från atmosfären och från havsytorna och på så sätt beräkna temperaturen i atmosfären och havsytan.
Beräknat värde
Direkta observationer utförs på bestämda platser i ett observationsnät. Antalet stationer är begränsat, bland annat av ekonomiska skäl, därför saknar flertalet orter i Sverige direkta observationer. Det händer även att observationer från en viss plats uteblir då instrument eller utrustning krånglar.
Ett sätt att ändå kunna presentera värden för alla tänkbara orter och tidpunkter är att använda meteorologiska modeller och interpoleringsmetoder i kombination med de observationer som finns.
Den meteorologiska modellen tar hänsyn till fysiken medan interpoleringen på ett smart sätt beräknar värden för ett rutnät. Vid SMHI görs detta bland annat med hjälp av beräkningsmodellen Mesan. Dagens rutnät täcker delar av norra Europa och varje ruta är 2,5 x 2,5 km.
Värdena som Mesan producerar är alltså inte direkta observationer utan den bästa uppskattningen av temperaturen, vinden, nederbörd etc. för respektive ruta.
Mesan i jämförelse med observationer
Mesan står för MESoskalig ANalys och modellen använder avancerade beräkningar för att ta fram värden för olika meteorologiska variabler i ett regelbundet rutnät över hela Sverige, till och med delar av Europa.
Indata till Mesan utgörs dels av observationer från ett antal oregelbundet utspridda platser och dels av väderprognoser med de aktuella variablerna på det önskade rutnätet. Metodiken som används kallas Optimal interpolation och bygger på hur olika uppmätta data varierar normalt sett i rummet. Analyserna görs för varje timme i ett rutnät som är 2,5 x 2,5 km. Mesan har varit i drift sedan 1999 och har under tiden successivt utvecklats och förbättrats.
Variabler i Mesan är exempelvis lufttryck, temperatur, byvind, vind, nederbörd och moln. Dessa variabler kan bearbetas och sammanställas på en mängd olika sätt. Det går till exempel att beräkna genomsnittlig nederbörd och temperatur för Västra Götalands län för ett junidygn, för ett år eller annan valfri period.
Skillnad mellan Mesan och observationer
Det går även att ta fram tidsserier för enskilda rutor. Dessa data motsvarar ungefär de observationer som gjorts i just den rutan. Men, varför är det bara ungefär?
Jo, det finns en viktig skillnad mellan observationer från enskilda meteorologiska stationer där till exempel ett instrument mäter temperaturen med en termometer och de beräknade temperaturerna som gäller för det nämnda rutnätet.
En termometer mäter i praktiken bara temperaturen nära själva instrumentet. Om vi från Mesan väljer den ruta i vilken termometern befinner sig så ska den beräknade temperaturen för denna ruta motsvara den genomsnittliga temperaturen i hela rutan, som ju är hela 2,5 x 2,5 km stor. Denna temperatur beräknas inte bara utifrån observationerna i själva rutan utan värdet påverkas även av omkringliggande observationer.
Hur stort inflytande observationerna har från omgivningen bestäms av något som kallas för strukturfunktionen. Strukturfunktionen beskriver hur en variabel i genomsnitt varierar i rummet på den aktuella skalan vilket leder till att den modellberäknade parametern (temperatur, nederbörd etc.) har en tendens till att bli mer utjämnad än en tidsserie med rena observationer, som är mer känslig för lokala variationer.
Representativitet
Ett temperaturvärde på +9 grader i Kalmar kl 6 på morgonen den 27 april, vad representerar det?
Är det beräknat avser det medeltemperaturen kl 6 den 27 april för ett område vars storlek beror på modellen, medan ett uppmätt värde avser samma tidpunkt, men platsen där mätningen ägde rum. Det finns vanligen två sätt att förmedla beräknade modellvärden för en specifik plats med givna koordinater. Antingen väljer man att ta det beräknade värde som ligger närmst de givna koordinaterna eller så interpolerar man fram ett värde till de givna koordinaterna med hjälp av flera omkringliggande beräkningspunkter. För mer om representativitet titta här.
Representativitet kan även beaktas i tiden, men det är en annan historia.