Погодный калькулятор Zambretti (вариант 3)

Продолжу тему погодных калькуляторов. Погода нынче слишком капризная, поэтому не мешало бы её посчитать перед выходом на улицу.

Напомню, что ранее я уже писал о погодных калькуляторах (ссылка1, ссылка2).

И так, представляю погодный калькулятор Zambretti (см. фото выше). Этот прибор был разработан английской фирмой Negretti & Zambra в 1915 году (!). Не смотря на его "бородатость", он предсказывает погоду с 90% вероятностью. Правда, небольшая поправка - он большей частью рассчитан для Великобритании с её влажным климатом, но учитывая общие погодные правила, прибор актуален и для других стран Северного полушария.

Калькулятор состоит из 3-х дисков. Внешний большой диск учитывает направление ветра. Средний диск — атмосферное давление. Внутренний диск учитывает изменение давления (падает, стабильно, растет) и сезон (лето/зима).

Путем совмещения среднего диска (атмосферное давление) с внешним (направление ветра) получают прогноз погоды в соответствующем окошке на внутреннем диске. Прогноз выводится в виде латинской литеры A — Z, которые означают следующее:

 

A	Settled fine	Отличная, ясно
B	Fine weather	Хорошая, ясно
C	Becaming fine	Становление хорошей, ясной погоды
D	Fine, becoming less settled	Хорошая, но ухудшается
E	Fine, possible showers	Хорошая, возможен ливень
F	Fairly fine, improving	Достаточно хорошая, улучшается
G	Fairly fine, possible showers early	Достаточно хорошая, возможен ливень
H	Fairly fine, showery later	Достаточно хорошая, но ожидается ливень
I	Showery early, improving	Ливень, но улучшается
J	Changeable, mending	Переменчивая, но улучшается
K	Fairly fine, showers likely	Достаточно хорошая, вероятны ливни
L	Rather unsettled clearing later	Пасмурно, но проясняется
M	Unsettled, probably improving	Пасмурно, возможно, улучшение
N	Showery, bright intervals	Ливни, возможны временные прояснения
O	Showery, becoming less settled	Ливни, становится менее устойчивой
P	Changeable, some rain	Переменчивая, небольшие дожди
Q	Unsettled, short fine intervals	Пасмурная, короткие прояснения
R	Unsettled, rain later	Пасмурная, ожидаются дожди
S	Unsettled, some rain	Пасмурная, временами дожди
T	Mostly very unsettled	Преимущественно, очень пасмурная
U	Occasional rain, worsening	Временами дожди, ухудшение
V	Rain at times, very unsettled	Временами дожди, очень плохая, пасмурно
W	Rain at frequent intervals	Дожди очень часто
X	Rain, very unsettled	Дожди, очень плохая, пасмурно
Y	Stormy, may improve	Штормовая, но улучшается
Z	Stormy, much rain	Штормовая, дожди

*Для Зимы вместо дождей и ливней - снег и снегопады.

К слову сказать, этот прибор основан большей мерой на практических наблюдениях.

Как видно из описания прогнозов, по мере спускания вниз прогноз ухудшается.

К сожалению, в сети интернет я не нашел фотографии или скан-копии деталей этого калькулятора, но нашел некоторую информацию об описании его алгоритма (ссылка).
Так же, как можно видеть на некоторых экземплярах приборов, на них указан номер патента Nr 6276, но и его я не смог найти.

Единственно, нашел реализацию этого калькулятора на JavaScript . На этом сайте (ссылка) оригинальный вид. А на этом (ссылка) с дополнительными опциями.

В этой статье я напишу о нескольких способах расчета. Это, фактически, математическое переложение вышеуказанных скриптов.

• СПОСОБ № 1:

1) Наблюдаем за атмосферным давлением по барометру или барографу и определяем падает ли оно, растет или неизменно на протяжении нескольких часов.

2) В момент расчета определяем показания барометра или барографа.

3) Рассчитываем значение Z по следующим формулам:

• Для падающего давления: Z = 130 - P / 8,1;
• Для стабильного давления: Z = 147 - 5*P / 37,6
• Для растущего давления: Z = 179 - 2*P / 12,9

4) Произвести корреляцию полученного значения по направлению ветра, барометрической тенденции и по сезону. Лето - с Апреля по Сентябрь включительно, а Зима - с Октября по Март.

• Северный ветер, как правило, несет улучшение погоды, поэтому от значения Z нужно отнять число от 0 до 1 (подняться вверх по алфавиту к более лучшей погоде).

Шкала Северных ветров не больших размеров, поэтому для Северо-Восточного ветра, на шкале он, как бы по середине, можно отнять 0,5.

• Южные ветра, напротив, несут ухудшение, поэтому к значению Z нужно прибавить от 0 до 2х (наоборот, нужно спуститься по алфавиту к более худшей погоде).

Шкала Южных ветров несколько шире, поэтому и прибавляется число от 0 до 2х. Например, для Юго-Восточного нужно прибавить 1, а для Южного уже 2.

• Повышение давления, как правило, говорит об улучшении прогноза, поэтому Летом мы отнимаем 2, а Зимой отнимаем 1.

• Понижение давления, напротив, говорит об ухудшении погоды, поэтому Летом мы прибавляем 2, а Зимой мы прибавляем 1.

5) По полученному значению Z определяем прогноз погоды из таблицы (расшифровка в начале статьи):

Z		P	Z		P	Z		P
1	A	1050	10	A	1033	20	A	1030
2	B	1040	11	B	1023	21	B	1022
3	D	1024	12	E	1014	22	C	1012
4	H	1018	13	K	1008	23	F	1007
5	O	1010	14	N	1000	24	G	1000
6	R	1004	15	P	994	25	I	995
7	U	998	16	S	989	26	J	990
8	V	991	17	W	981	27	L	984
9	X	985	18	X	974	28	M	978
			19	Z	960	29	Q	970
						30	T	965
						31	Y	959
						32	Z	947

 

Пример. Сегодня, мой барограф утром показывал 1006 гПа и давление падало. Ветер довольно продолжительное время был Северо-Восточный.

По соответствующей формуле получаем Z = 5,8. Это, между О (ливни, погода становится менее устойчивой) и R (пасмурная, ожидается дождь).   

Проведем корреляцию. Ветер Северо-Восточный - отнимаем 0,5. Получаем Z = 5,3. Пока ещё лето (Сентябрь), а значит при падающем давлении прибавляем 2. Получаем Z = 7,3.

В результате, наш прогноз ещё больше ухудшился: U - временами ожидаются осадки.

По указанным выше Скриптам получаем такое же значение.

В принципе, что бы не рассчитывать по формулам, можно ориентироваться по значениям атмосферного давления указанным в таблице памятуя о том, что с 1 по 9 - это для падающего давления, с 10 по 19 - для неизменного и с 19 по 32 - для растущего давления. А можно воспользоваться этой таблицей:

СПОСОБ № 2: 

На этом сайте (ссылка) и на этом (ссылка) я нашел ещё одну реализацию алгоритма. Но там речь о подключении метеостанции к компьютеру, результатом работы которой будет вывод состояния погоды по алгоритму Zambretti. Не составит труда программный алгоритм перевести на простой язык математики.

1) Наблюдаем за атмосферным давлением по барометру или барографу и определяем падает ли оно, растет или неизменно на протяжении нескольких часов.

.

2) В момент расчета определяем показания барометра или барографа.
.

3) Если пределы атмосферного давления находятся в границах 950 - 1050 гПа, то этот пункт можно пропустить. Если минимальное и максимальное (экстремальные значения) давление отличается, то считаем по формуле:

Р = 950.0 + (100 * (Р1 - Рmin) / (Pmax - Pmin))

где: Р1 - давление по барометру (барографу), Рmin и Pmax - минимальное и максимальное давление в месте измерения.

4) Производим корректировку полученного в п. 3 давления Р по направлению ветра:

N	NNE	NE	ENE	E	ESE	SE	SSE
+ 5,2	+ 4,2	+ 3,2	+ 1,05	- 1,1	- 3,15	- 5,2	- 8,35
S	SSW	SW	WSW	W	WNW	NW	NNW
- 11,5	- 9,4	- 7,3	- 5,25	- 3,2	- 1,15	+ 0,9	+ 3,05

5) Полученное значение корректируем в зависимости от сезона.

• Для растущего давления Летом (Апрель - Сентябрь): + 3,2
• Для падающего давления Летом (Апрель - Сентябрь): - 3,2

Примечания:

• Для растущего и падающего давления Зимой (Октябрь - Март) корректировка не производится. 

• При стабильном давлении корректировка по сезону не производится.

 

6) Теперь считаем в зависимости от тенденции (растет, стабильно, падает).

• Для растущего давления: Z = 0.1740 * (1031,40 - P)

Прибавляем 0,5 и берем целое значение Z по которому определяем погоду:

0	1	2	3	4	5	6
A	B	B	C	F	G	I
7	8	9	10	11	12	13
J	L	M	M	Q	T	Y

• Для падающего давления: Z = 0.1553 * (1029.95 - P)

Прибавляем 0,5 и берем целое значение Z по которому определяем погоду:

0	1	2	3	4
B	D	H	O	R
5	6	7	8	9
U	V	X	X	Z

• Для стабильного давления: Z = 0.2314 * (1030.81 - P)

 Прибавляем 0,5 и берем целое значение Z по которому определяем погоду:

0	1	2	3	4	5	6	7	8
A	B	B	B	E	K	N	N	P
9	10	11	12	13	14	15	16	17
P	S	W	W	X	X	X	Z

Этот способ дает несколько другие результаты. Если взять пример из способа № 1, то расчет выглядит так:
Р = 1006 + 3,2 (СВ ветер) - 3,2 (давление падает Летом) = 1006.
Z = 3.7194 = 3.7194 + 0.5 = 4.2194 = 4 = R (Нестабильно, к вечеру дождь).

СПОСОБ № 3:

За основу был взят алгоритм из (ссылка).

1) Для начала рассчитываем константы исходя из пределов атмосферного давления для местности.

А = Pmax - Pmin

k = A / 22

Можно принять следующие значения для давления от 950 до 1050 гПа:

А = 100, k = 4.4546

2) Наблюдаем за атмосферным давлением по барометру или барографу и определяем падает ли оно, растет или неизменно на протяжении нескольких часов.

.

3) В момент расчета определяем показания барометра или барографа.

4) Производим корректировку полученного в п. 3 давления Р по направлению ветра:

N	NNE	NE	ENE	E	ESE	SE	SSE
+ 6	+ 5	+ 5	+ 2	- 0,5	- 2	- 5	- 8,5
S	SSW	SW	WSW	W	WNW	NW	NNW
- 12	- 10	- 6	- 4,5	- 3	- 0,5	+ 1,5	+ 3

5) Полученное значение корректируем в зависимости от сезона.

• Для растущего давления Летом (Апрель - Сентябрь): + 7
• Для падающего давления Летом (Апрель - Сентябрь): - 7

Примечания:

• Для растущего и падающего давления Зимой (Октябрь - Март) корректировка не производится. 

• При стабильном давлении корректировка по сезону не производится.

6) Подставляем полученное значение в формулу: Z = (P - Pmin) / k и берем целую часть от результата.
Pmin и k берем из п. 1.
7) Определяем погоду в зависимости от тенденции давления (падает, стабильно, растет).

• Для падающего давления:

Z, Z, Z, Z, Z, Z, Z, Z, X, X, V,

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

U, R, O, H, D, B, B, B, A, A, A

11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21

• Для стабильного давления: 

Z, Z, Z, Z, Z, Z, X, X, W, S, P,

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

N, K, E, B, B, A, A, A, A, A, A

11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21

• Для растущего давления:

Z, Z, Z, Y, Y, T, Q, M, L, J, I,

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

G, F, C, B, B, A, A, A, A, A, A

11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21

Если взять пример выше, то получим 11 = U.

Сложно сказать какой способ расчета дает самый точный прогноз, т.к этот алгоритм в любом случае приблизительный, т.к учитывается только атмосферное давление и ветер, но все алгоритмы дают примерно одинаковый результат (+ / -). Более точный прогноз дает калькулятор The Sager Weathercaster (ссылка), где учитывается ещё и облачность.

По указанному примеру мы получаем Е545 -> MS1 = Дождь. Северный или Северо-Восточный сильный ветер (25-38 миль/час или 8 - 16 м/с).

Удачных вам прогнозов ;)