Fa'ata'ita'iga Fa'amatematika i le Valoina o le Tau
O le malamalama ma le vavaloina o le tau ua matuā tosina ai tagata mo le tele o seneturi. I le lalolagi i aso nei, o le vavalo sa'o o le tau e matuā tāua tele mo fa'ato'aga, pulega o fa'alavelave fa'afuase'i, va'alele, ma le olaga i aso faisoo. E ui o metotia tuai na fa'alagolago i le iloaina o mamanu ma tulafono fa'atino, ae o le vavalo i le tau i aso nei ua matuā fa'avaeina i fa'ata'ita'iga fa'amatematika. O nei fa'ata'ita'iga e fa'aaogaina ai le mana o le fisiki, fa'atusatusaga, ma fa'asaienisi fa'amaumauga e fa'ata'ita'i ma vavalo ai suiga o le ea. O lenei tusiga o lo'o su'esu'eina ai fa'ata'ita'iga fa'amatematika ua suia ai le vavaloina o le tau.
1. O Mataupu Faavae o le Valoia o le Tau
O le vavalo i le tau e fa'atatau muamua lava i le tulaga o le ea i se taimi ma se nofoaga fa'apitoa. O lenei tulaga e fuafua e fesuia'iga e pei o le vevela, mamafa, susū, saoasaoa o le matagi, ma le itu e agai i ai. O amioga a nei fesuia'iga e pulea e tulafono fa'avae o le fisiki, aemaise lava le fa'asaoina o le mamafa, le saoasaoa, ma le malosi. O nei mea e fausia ai le fa'avae o fua fa'atatau fa'amatematika e fa'aaogaina i fa'ata'ita'iga o le tau.
1.1 Fa'atusatusaga o Navier-Stokes
O le fatu o le vavaloina o le tau o loʻo taoto ai fua faʻatatau a Navier-Stokes, lea e faʻamatalaina ai le gaioiga o mea vai e pei o le ea ma le vai. O nei fua faʻatatau eseese faʻapitoa e aofia ai mea e pei o malosiaga viscous, suiga o le mamafa, ma malosiaga mai fafo (e pei o le kalave). O le foia o fua faʻatatau a Navier-Stokes e fesoasoani i le malamalama i le auala e fealuaʻi ai le ea i le paneta, e taua tele mo le vavaloina o mamanu o matagi ma afa.
1.2 Fa'atusatusaga o le Thermodynamic
O uiga fa'atermodinamika o le ea, e pei o le vevela ma le susū, e pulea e le tulafono muamua o le termodinamika (fa'asaoina o le malosi). O lenei tulafono, pe a tu'ufa'atasia ma le fua fa'atatau o le tulaga mo kasa, e mafai ai e le au su'esu'e tau ona vavalo i suiga i le vevela, suiga o vaega (e pei o le fa'aputuga ma le fa'amamago), ma le fa'avaeina o ao.
1.3 Fa'atusatusaga o le Fa'aauauina
O le fua fa'atatau o le fa'aauauina e fa'amautinoa ai le fa'asaoina o le tele o le ea i le ea. O lenei fua fa'atatau e fesoasoani i le malamalama i le auala e fe'avea'i ai le ea i le lalolagi atoa, ma e taua tele i le fa'ailoaina o gaioiga o le tele o le ea, e pei o le si'itia o le ea mafanafana i le teropika ma lona fa'aitiitia i le subtropics.
2. Fa'ata'ita'iga Fa'afuainumera o le Tau (NWP)
O le Numerical Weather Prediction (NWP) e faʻaaogaina ai faʻatusatusaga faʻafuainumera e foʻia ai le seti o faʻatusatusaga pulea o loʻo faʻamatalaina i luga. Ona o lo latou natura faigata, e naʻo mataupu faigofie lava e mafai ona foʻia ai nei faʻatusatusaga. Mo faʻamoemoega aoga i le vavaloina o le tau, e tatau ona faʻatatauina ma foʻia e faʻaaoga ai metotia faʻakomepiuta i luga o supercomputers.
2.1 O le Faiga o le Grid
E vaevaeina e faʻataʻitaʻiga NWP le ea i se faiga faʻatapulaʻa o le grid. O vaega taʻitasi o le grid e faʻatusalia ai le averesi o fesuiaʻiga o le ea i luga o se voluma faʻapitoa. O le va i le va o vaega o le grid (spatial resolution) e mafai ona matua aʻafia ai le saʻo o le faʻataʻitaʻiga: e mafai e grids sili atu ona lelei ona puʻeina ni mea laiti ae manaʻomia le tele o le malosi faʻakomepiuta.
2.2 Laasaga i le Taimi
Mo le vavaloina o le tau, e tatau i le faʻataʻitaʻiga NWP ona faʻataʻitaʻi le alualu i luma o tulaga o le ea i le aluga o taimi. E faia lenei mea e ala i le tuʻufaʻatasia o fua faʻatatau e pulea ai agaʻi i luma i le taimi e faʻaaoga ai ni faʻaopoopoga laiti e taʻua o laʻasaga taimi. E faʻatele ona fuafua e le faʻataʻitaʻiga le tulaga o le ea i vaega taʻitasi o le grid mo laʻasaga taimi taʻitasi seʻia oʻo ina oʻo i le taimi e manaʻomia e vavalo ai.
2.3 Fa'avasegaga
Ona o tapula'a i le fofo ma le malosi fa'akomepiuta, e le mafai e fa'ata'ita'iga NWP ona fa'ata'ita'i sa'o faiga uma o le ea. O faiga laiti e pei o le fausiaina o ao, turbulence, ma le fa'agasologa o le radiation e tatau ona fa'atusalia e fa'aaoga ai le parameterization: o fa'atusa fa'amatematika faigofie e fa'atatauina ai o latou a'afiaga i fua tetele.
3. Vavalo a le Vaega
E matuā fenumiai lava faiga o le tau, o lona uiga o mea sese laiti i tulaga muamua e mafai ona oʻo atu ai i ni eseesega tetele i valoʻaga. Ina ia foia lenei le mautonu, e faʻaaogaina e le au suʻesuʻe tau ni valoʻaga faʻatasi, lea e faʻatinoina ai le tele o faʻataʻitaʻiga ma ni tulaga muamua e eseese teisi.
3.1 Sui o le Vaega
O faʻataʻitaʻiga taʻitasi, poʻo sui o le vaega, e gaosia ai se vaʻaiga eseese. I le iloiloina o le tele o taunuuga, e mafai ai e le au suʻesuʻe tau ona fuafua le ono mafai ona iai ni mea eseese o le tau, ma maua ai se vaaiga sili atu ona atoatoa o tulaga o le lumanaʻi.
3.2 Vavalo Fa'atatau
E fa'aaogaina valo'aga fa'atasi e gaosia ai ni valo'aga fa'atatau i le ono tutupu nai lo ni valo'aga fa'atulagaina. Mo se fa'ata'ita'iga, nai lo le vavaloina tonu o le 0.2 inisi o le timu i se eria patino, e ono fa'ailoa mai e se vaega se avanoa e 70% o le timu, ma le 30% avanoa e sili atu i le 0.5 inisi. O lenei auala e fesoasoani i le fa'afeso'ota'iina lelei o le le mautonu ma tulaga lamatia o le valo'aga.
4. Fa'aputuga o Fa'amaumauga
E faʻalagolago tele faʻataʻitaʻiga o le NWP i tulaga saʻo o le amataga, ia e maua mai i faʻamaumauga o mataʻituina. O metotia faʻaopoopo o faʻamaumauga e faʻaaogaina e tuʻufaʻatasia ai mataʻituina i le taimi moni mai satelite, nofoaga o le tau, paluni, ma isi meafaigaluega i totonu o le faʻataʻitaʻiga.
4.1 Kalman Filter
O se tasi o metotia masani e fa'aopoopoina ai fa'amaumauga o le Kalman filter, lea e fa'afouina ai pea lava pea fa'atatauga o le fa'ata'ita'iga e fa'aaoga ai fa'amaumauga fou mai le mata'ituina. I le fuaina o le le mautonu i le fa'ata'ita'iga ma mata'ituina, e fa'aleleia atili ai e le Kalman filter tulaga muamua ma fesoasoani e fa'asa'o ai fa'aitu'au o le fa'ata'ita'iga.
4.2 3D-Var ma le 4D-Var
O metotia fa'aopoopo fa'amaumauga eseese-tolu-vaega (3D-Var) e fa'aleleia atili ai le fetaui lelei i le va o fa'atatauga o fa'ata'ita'iga ma matauga e ala i le fetu'una'iina o tulaga muamua i le avanoa eseese-tolu-vaega. O metotia fa'aopoopo eseese-fa-vaega (4D-Var) e fa'alauteleina ai lenei auala i le aluga o taimi, ma maua ai se fa'aopoopoga sili atu ona sa'o ma fa'agaoioia o fa'amaumauga.
5. Luitau ma Faatonuga i le Lumanai
E ui ina ua faia ni laasaga tāua i faʻataʻitaʻiga a le NWP, ae o loʻo iai pea ni vaega e manaʻomia ona faʻaleleia ma luʻitau.
5.1 Fa'ai'uga o le Fa'ata'ita'iga
O le faʻaleleia atili o le iugafono o le tau i le va o nofoaga ma taimi o faʻataʻitaʻiga o le tau o loʻo avea pea ma mea e faamuamua. O faʻataʻitaʻiga maualuluga e mafai ona puʻeina ai faʻamatalaga auiliili o faiga o le tau e pei o asiosio ma afa i le lotoifale. Peitaʻi, o le faʻateleina o le manaʻoga faʻakomepiuta o loʻo avea pea ma luʻitau tele.
5.2 Fa'aofiina o Punaoa Fou o Fa'amatalaga
O le faʻalauiloaina o tekinolosi fou mo le mataʻituina o mea, e pei o vaalele e leai ni pailate (drones) ma masini faʻalogo satelite e maualuga le saoasaoa, ua ofoina atu ai avanoa fou mo le faʻaaogaina o faʻamatalaga. O le tuʻufaʻatasia lelei o nei punaoa fou o faʻamatalaga i totonu o faʻataʻitaʻiga o le a faʻaleleia atili ai lo latou gafatia e vavalo ai mea.
5.3 Suiga o le Tau
O suiga o le tau e faʻatupuina ai ni lavelave fou i le vavaloina o le tau. O suiga umi i mamanu o le ea e mafai ona aʻafia ai le saʻo o faʻataʻitaʻiga masani o le tau, ma manaʻomia ai ni faʻafouga ma ni fetuunaiga faifai pea e faʻamatalaina ai suiga o le tau.
5.4 A'oa'oga Masini ma le AI
Talu ai nei, ua amata ona i ai se sao o le aʻoaʻoina o masini ma le atamai faʻapitoa i le vavaloina o le tau. O nei metotia e mafai ona faʻailoa mai ai mamanu ma sootaga i faʻamaumauga o le ea atonu e misia e faʻataʻitaʻiga masani, ma ofoina atu ai ni auala fou e faʻaleleia atili ai le saʻo o valoʻaga.
iʻuga
O faʻataʻitaʻiga faʻamatematika e fausia ai le ivitū o valoʻaga o le tau i aso nei, e faʻaliliuina ai le lavelave o suiga o le ea i valoʻaga faʻafuainumera. E ala i le faʻaaogaina o faʻataʻitaʻiga NWP, valoʻaga faʻatasi, ma metotia faʻapitoa o le faʻapipiʻiina o faʻamaumauga, e mafai ai e le au suʻesuʻe tau ona tuʻuina atu valoʻaga saʻo. A o faʻatupulaʻia le malosi faʻakomepiuta ma tulaʻi mai tekinolosi fou, o le a faʻaauau pea ona faʻaleleia le saʻo ma le faʻatuatuaina o valoʻaga o le tau, ma ofoina atu ai ni faʻamanuiaga taua i le sosaiete.
