Погодные сайты и метеорологические службы

Имеется огромное количество сайтов с прогнозами погоды, однако рядовому человеку крайне трудно понять, каким из них можно доверять и насколько.
Несмотря на разнообразие погодных сайтов, все они используют очень ограниченное количество моделей прогнозирования погоды, так как разработка таких моделей требует огромных капиталовложений, времени, людских ресурсов и мощности вычислительной техники.
Строго говоря, на сегодняшний день в мире существует три основные глобальные численные модели прогнозирования погоды, или гидродинамические модели атмосферы, и несколько их модификаций. Данные со всех метеостанций мира, спутников, кораблей и прочих систем анализируются, собираются и обрабатываются разными способами на основе нелинейных уравнений.
Модель GFS (Global Forecast System). Американская модель прогнозирования. На этой модели строят свои прогнозы в основном зарубежные сайты, такие как Weather Underground, AccuWeather, Weather Channel и другие. Эта модель имеет наибольшее покрытие по всему миру. Существуют разнообразные вариации этих моделей, в том числе и более продвинутая модель WRF, которую использует украинский Meteoprog.
Модель UKMET (британское правительственное метеорологическое бюро MetOffice). Используется прогнозами британской BBC и российского rp5.
Модель GEM - Global Deterministic Prediction System (GDPS). Канадская модель.
Модель ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts), Великобритания. Именно эту модель прогнозирования использует финская метеорологическая служба Foreca. Эту модель используют погодные сайты Sinoptik.ua и pogoda.yandex.ua, pogoda.meta.ua.
Относительно недавно в США появилась модель Navy Global Environmental Model (NAVGEM).
Некоторые ресурсы, например, Gismeteo, разрабатывают собственные уникальные модели на основе имеющихся.
Многие метеоресурсы комбинируют данные основных глобальных моделей и используют разнообразные дополнительные «поправки» от ведущих мировых метеорологических организаций. Например, сайт OPOGODE.UA собирает данные с 11 зарубежных и отечественных источников, и на их основе составляет собственный прогноз. Оригинальные белорусские сайты POGODA.BY, meteoinfo.by дают прогнозы погоды по моделям GFS, UKMET, NAVGEM и GEM.
Гидродинамическая модель атмосферы – это уникальный, сложный и дорогостоящий продукт, существующий в единственном экземпляре. Один прогон модели занимает несколько часов процессорного времени на суперкомпьютере. Поэтому для метеослужб различных стран и коммерческих организаций владельцы предоставляют доступ не к самой модели, а к конечным результатам расчетов: глобальным полям метеорологических величин по планете для разных высот в разные моменты времени.
В свою очередь погодные сервисы могут использовать свои алгоритмы интерполяции и представления расчетных данных модели. Поэтому различия в прогнозах погоды возникают даже там, где за основу берут одну и ту же модель.
Все указанные сервисы дают рассчитанный по моделям прогноз погоды. Синоптики в этом процессе не участвуют, поэтому обвинения рыболовов в их адрес совершенно безосновательны. Да, синоптики используют также расчеты разных моделей, но основу их прогноза составляют данные фактической погоды и информация с местных метеостанций. В Украине оборудование на метеостанциях старое, поэтому все замеры метеорологам приходится делать вручную. Гидрометцентры разных стран используют также собственные прогностические модели и специальные электронные карты.
Прогноз синоптиков всегда отличается от данных математической модели. Плохо это, или хорошо – зависит от результата. Принято считать, что прогноз от Гидрометцентра на ближайшие 3 дня на 15-20% точнее, нежели прогноз от численных моделей прогнозирования, однако что понимать под этими 15-20% - неизвестно.
Оправдываемость прогнозов погоды, или какой прогноз самый лучший?
На некоторых сайтах (далеко не на всех) можно встретить информацию об оправдываемости прогнозов погоды. Почему-то всегда оказывается, что именно прогнозы данного сайта – самые лучшие, хотя методики используются обычно одинаковые, или очень похожие. Сравнение предсказанной и фактической погоды для некоторых сайтов приведено, например, на сайте  Opogode.ua. Сравнивались прогнозы за 3 летних месяца – июнь, июль, август по времени суток (утро, день, вечер, ночь). Точность метеорологических ресурсов проект Opogode.ua определял по двум основным параметрам - температуре и осадкам.
Подводя итоги рейтинга погодных источников, аналитики Opogode.ua выяснили, что самыми точными в Украине по параметрам прогноза температуры и осадков являются такие сайты:
Общими лидерами по Украине по прогнозам температуры оказались Яндекс Погода/Sinoptik.ua, rp5.ua, Gismeteo.ua и WorldWeatherOnline, а по прогнозированию осадков - Яндекс Погода/Sinoptik.ua, WorldWeatherOnline и Opogode.ua соответственно.
Точность температуры определялась по совпадению фактической и прогнозируемой температуры с погрешностью +/- 2 градуса. Определение точности осадков осуществлялось по совпадению фактических и прогнозируемых данных. Показатели сопоставлялись четыре раза в сутки – утром, днём, вечером и ночью, а потом суммировались сутки за сутками, месяц за месяцем.
Интересно, что при описании методики не сказано – какие именно прогнозы рассматривались – на сутки, на 3, 5 или 10 суток, поэтому приведенная информация почти бесполезна, хотя сам список лучших сайтов выглядит очень правдоподобно.
Качество прогнозов определяют путем сравнения прогнозов погоды для данного пункта с данными наблюдений ближайших метеорологических станций.
при вычислении оправдываемости прогнозов погоды рассчитывается средняя оправдываемость прогноза из оправдываемости температуры и осадков.
Согласно нормативным документам считается, что прогноз погоды оправдался на 100%, если отклонение фактической температуры от прогнозной укладывается в интервал ± 2 °С, а при отклонениях ± 3 °С прогноз считается оправдавшимся на 50%. Опять же, для обычного человека, говорить о том, что прогноз оправдался на 50%  - абсурд, мы считаем, что прогноз либо оправдался, либо нет.
По осадкам сравнение идет в зависимости от количества осадков в мм и их фазового состояния. Тут трудно что-либо сказать, потому что на рыбалке мы можем оценить правильность прогноза осадков только качественно, мы не в состоянии выяснить, сколько миллиметров осадка выпало за данный период.
При оценке оправдываемости прогноза ветра направление не оценивается, оценивают только скорость ветра. Оправдываемость прогноза ветра равняется 100% при условии, что его фактическая скорость при порывах не отклоняется от прогнозируемой более чем на 20%. Такой подход для рыболова не годится, потому что направление ветра часто имеет решающее значение: ловить ли с наветренной или подветренной стороны; на одном берегу или на другом, где можно спрятаться от сильного ветра; забрасывать ли легкий воблер против ветра; как будет себя вести поплавок болонской удочки при ветре, дующем против течения, и тому подобное.
С моей точки зрения, основной ошибкой синоптиков (конечно, с точки зрения рыболова, или вообще, обычного человека) является положение о симметричности отклонений прогноза от фактической погоды. Это психологически совершенно неверно. Человек чисто интуитивно воспринимает отклонения прогноза несимметрично. Несимметричность проявляется в том, что человек может исправить воздействие на него плохой погоды. Например, если по прогнозу должен быть дождь, а его не было, то человек просто не использует взятый с собой зонт или плащ, это не катастрофа, но, если по прогнозу было «ясно», а пошел дождь, человек к нему не подготовился, и это уже катастрофичное отклонение. Точно так же при фактическом потеплении можно снять с себя часть одежды, зато при похолодании можно катастрофично замерзнуть. Если зимой прогноз давал температуру +2 °С, а по факту оказалось -1 °С, это не просто плохой прогноз, он может оказаться катастрофой, потому что образовался гололед, да и одежда может быть несоответствующей. Кроме того, имеет большое значение базовое значение температуры. Если, например, летом температура воздуха около  +30 °С, то отклонение +3 °С очень слабо повлияет на решение человека, и он будет считать прогноз оправдавшимся.
В связи с этим, я принял для сравнения следующую методику.
Анализ проводится по трем показателям: температура, скорость и направление ветра, и общая характеристика погоды, включая осадки.
Совпадением считается отклонение прогнозной температуры от фактической в пределах ± 2°С при фактической температуре до +10°С (включительно), отклонение прогнозной температуры от фактической в пределах ± 3°С при фактической температуре выше +15°С, отклонение скорости ветра ±20%, изменение направления ветра в пределах ближайшей четверти горизонта (например, при прогнозе направления «северо-западный» совпадением считаются направлеия северный и западный), совпадение общей характеристики в ближайших определениях (например, облачность=небольшая облачность, дождь=сильный дождь). Катастрофическим прогнозом считается для зимы отклонение фактической температуры от прогнозной в пределах - 3°С , для лета отклонение фактической температуры от прогнозной в пределах ± 5°С, для скорости ветра отклонение зимой +3 м/с, летом -3 м/с, для общей характеристики - фактическое наличие осадков при отсутствии их в прогнозе.
Качество прогноза за сутки определяется количеством совпадений в каждой точке. Однако, если в одной и более точках имеются катастрофические отклонения («плохой прогноз») то прогноз в целом за сутки признается плохим.
Прогнозы считывались для Харькова, фактическая погода принималась по данным метеостанции Харьковского аэропорта http://meteocenter.net/forecast/all.php.
В следующих частях будут описаны конкретные результаты анализа для различных сайтов.

Для анализа были выбраны следующие сайты.

http://www.foreca.com/
http://freemeteo.com/
http://www.weather.com/
http://weather.msn.com/
http://www.gismeteo.ru/
http://www.hmn.ru/
http://www.wunderground.com/
http://www.meteoinfo.ru/
http://pogoda.by/
http://www.accuweather.com/
http://www.intellicast.com/
http://weather.bigmir.net/
http://meteocenter.net/
http://ru.euronews.com/weather/
http://www.weather.ua/
http://opogode.ua/city/
http://www.meteoprog.ua/
Предварительный анализ показал, что weather.msn.com полностью соответствует  FORECA, поэтому оставлен только  FORECA.
Также не анализировались «плавающие» прогнозы, например, прогнозы wwwhmn.ru дают разбросы температуры типа «+10÷+20°С», что вообще сложно назвать прогнозом.

Качество зимних прогнозов анализировалось для периода декабрь 2014 – январь 2015 г.
Декабрь 2014 года был для Харькова очень необычным: чрезвычайно низкие температуры в начале и конце месяца совершенно нехарактерны для нашего региона (график 1).

График 1

Однако эта необычность как раз и позволила протестировать погодные сайты в максимально «тяжелых» условиях. Для рыбаков наиболее важны именно такие природные катаклизмы, поэтому интересно проследить, как справились основные прогнозные модели с предсказанием этого явления.
В рассматриваемый период происходило резкое падения температуры: с 25.12 по 27.12 и достаточно необычное однодневное падение температуры 31.12. 2014 г. – на 10 градусов за одну ночь.
Первое падение температуры (с 25 по 27.12.2015)  за 10 дней предсказал только gismeteo и, в меньшей степени, Worldweatheronline, за 8 дней к ним добавился wunderground. За неделю это падение правильно предсказали meteoinfo, foreca и freemeteo, в то же время, как ни странно, gismeteo изменил свой десятидневный прогноз и дал совершенно неверный прогноз на все три критических дня – 25-27.12.2015. Остальные сайты даже за 3 дня не сделали правильный прогноз.
Это не единственный случай, когда gismeteo дает совершенно правильный долгосрочный прогноз, который через 2-3 дня сменяется неправильным, но еще через день-два прогноз восстанавливается. Причину этого я объяснить не могу.
Критическую ситуацию 31.12.2014 за 7-10 дней не предвидел ни один сайт, за 6 дней предсказали сайты Meteoinfo.by и gismeteo. Остальные прогнозы не справились с этой ситуацией даже за 3 дня.
Общий рейтинг правильности прогнозов за декабрь представлен в таблице 1.

Хотя оправдываемость краткосрочных прогнозов meteopost и meteoprog по температуре была достаточно высокой, однако количество катастрофических прогнозов по явлениям погоды оказалось неудовлетворительным – краткосрочные прогнозы этих сайтов (на 1-3 дня) не смогли предсказать по ряду дней дождь и дождь со снегом.
По результатам этого этапа для наиболее подробных прогнозов на завершающем этапе были оставлены 5 лучших сайтов: meteoinfo, foreca, freemeteo, Гисметео и rp5. При этом долгосрочные прогнозы до 10 суток дают только сайты foreca и Гисметео, остальные дают только среднесрочные – до 6 суток.
Прогнозы отслеживались весь январь (график 2).

В январе также были резкие колебания температуры.
Наиболее важными для рыболова являются прогнозы на 1 сутки, так как именно по ним принимаются решения непосредственно перед выездом на рыбалку. Оправдываемость таких прогнозов за декабрь-январь представлена в таблице 2.

Таблица 2. Достоверность прогнозов на 1 сутки

Видно, что суточные прогнозы имеют очень хорошую достоверность. Лучше всего прогнозируется величина и направление ветра, хуже всего – явления погоды, облачность и осадки. Именно фактическое наличие осадков в те дни, когда они не прогнозировались по моделям, привело к снижению достоверности по этому фактору.
По температуре имеется хорошее совпадение прогнозных и фактических температур, причем это касется всего хода температурной кривой за сутки, так что почасовым прогнозам указанных сайтов вполне можно доверять.
Таким образом, для суточных прогнозов можно рекомендовать просматривать все указанные 5 сайтов, и по явлениям погоды ориентироваться на худший прогноз, в этом случае, по крайней мере, Вы не будете застигнуты врасплох.

Таблица 3. Достоверность краткосрочных прогнозов (на 1-3 дня)

Практически все краткосрочные прогнозы равноценны по степени вероятности их совпадения с реальными изменениями погоды.
Наибольшее количество неправильных прогнозов всех сайтов пришлось на 4-7 января, то есть на период резкого похолодания. Однако подробный анализ показывает, что все сайты на самом деле прогнозировали это падение температуры, но на сутки раньше, чем оно произошло фактически. При этом наиболее правильно ход температурной кривой предсказал rp5, а абсолютные величины температур – meteoinfo.by (модель GFS) (график 3).

Таблица 4. Достоверность среднесрочных прогнозов (на 4-6 суток)

Лучше всего для среднесрочных прогнозов себя показали модели meteoinfo. Интересно, что модель GFS была наиболее стабильной, так как ее прогнозы практически одинаковы для суточных, краткосрочных и среднесрочных данных, в отличие от gismeteo, прогноз которой на фоне общей высокой достоверности является наиболее нестабильным.
Видно, что, исключая rp5, оправдываемость прогнозов остальных сайтов примерно одинакова и ниже, чем для краткосрочных прогнозов.
В то же время, оказалось очень странным, что наилучшие среднесрочные прогнозы пришлись на 4-10 января, то есть на период резких изменений, а наихудшие прогнозы пришлись на период с 11 по 23 января, когда фактическая погода была достаточно стабильной (график 4).

Таблица 5. Достоверность долгосрочных прогнозов (на 7-9 суток)

Принято считать, что достоверность долгосрочных прогнозов крайне низка, однако наш анализ показывает, что, хотя такие прогнозы и хуже среднесрочных, однако не намного. Хуже всего в долгосрочной перспективе прогнозируется ветер, но нужно сказать, что ветер в долгосрочных прогнозах совершенно не интересует рыболовов. В таких прогнозах, в первую очередь, им важна общая тенденция хода температурной кривой и возможные критические явления природы.
Резюмируя результаты, можно сказать, что прогнозы всех рассмотренных сайтов обладают примерно одинаковой достоверностью, но лучшими все же являются foreca и gismeteo.
В то же время, особо хотелось бы отметить сайт Meteoinfo.by. Достоинством прогнозов этого сайта является представление данных по температуре и скорости ветра в виде диапазона, а не одного числа, как на других сайтах, а также сопоставление прогнозов по разным моделям, зимой даже дается высота снежного покрова.
Существенным недостатком этого сайта для рыболовов является отсутствие прогнозов для населенных пунктов области (только областные центры и крупные города), поэтому пользоваться Meteoinfo.by предпочтительно для определения тенденций изменения погоды в среднесрочной перспективе.
Это, так сказать, положительные результаты предпринятого нами исследования. Однако есть и отрицательные.
Анализ убедительно показывает, что рыболовы совершенно справедливо скептически относятся к предсказаниям погоды. Понятно, что эта скептичность имеет психологическую подоплеку опять же в несимметричности восприятия: если прогноз оправдался, то это воспринимается как должное и не запоминается. Если же не оправдался, то это может запомниться надолго испорченной рыбалкой. Сумма таких испорченных рыбалок и лежит тяжелым грузом на репутации синоптиков, которые, как я уже говорил, к прогнозам погоды по моделям вообще не имеют никакого отношения.
Что значит «оправдываемость прогноза составляет 70-80%»? Как будто бы хорошие цифры. Для обычного человека – да, но не для рыболова. На самом деле, достоверность 70% означает, грубо говоря, что в 3-х случаях из 10 фактическая погода НАВЕРНЯКА не будет соответствовать предсказанной. Это очень много. Это означает, что вместо ожидаемой небольшой облачности на любой рыбалке может пойти дождь или снег, вместо ветра 4 м/с порывы могут достигать ураганных 10 м/с, вместо сухой дороги вашу машину ожидает гололед или раскисшая глина. И наоборот – как только вы, доверившись плохому прогнозу, решаете отложить рыбалку – погода будет прекрасной, а вы будете только вздыхать, глядя на стоящие в прихожей собранные снасти.
Всегда надо помнить, что любой прогноз погоды указывает только ВЕРОЯТНОСТЬ наступления того или иного события, поэтому на рыбалку надо ехать при любом прогнозе, но при этом быть готовым к неожиданностям.

Ну, а по поводу, что мне нравится, так это YoWindow. Это не сайт, а погдный информер, программа, которая ставится на комп или гаджет.
Я ее не тестировал, поэтому ничего сказать не могу, но источник прогнозов - норвежская модель - внушает некоторое доверие.
Зато у меня на рабочем столе восходит и заходит Солнце, плывут облака, идет снег или дождь, пасутся лошади и коровки, кричат петухи, вечером в домике зажигаются огни, идет дым из трубы, на праздники - фейерверк, и т.д. И при этом ежеминутно анимированные показатели текущей погоды и на 2 дня вперед.
Можно выбрать 8 вариантов пейзажей.
Я почти все время провожу за компом, периодически отключаюсь и смотрю на эту живую картинку. И релаксирую.
Но к достоверности прогноза это не имеет отношения. Хотя моя жена признает только этот прогноз.