Ένα ατμοσφαιρικό μοντέλο πρόγνωσης είναι στην ουσία ένα σύστημα προσομοίωσης των φυσικών διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα στην ατμόσφαιρα. Η ατμόσφαιρα προσομοιώνεται με διακριτά σημεία (grid points) σε συγκεκριμένα επίπεδα (levels) που αρχίζουν από το έδαφος και τελειώνουν στα ανώτερα σημεία της ατμόσφαιρας. Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται ένα τρισδιάστατο πλέγμα σημείων πάνω στο οποίο πραγματοποιούνται όλοι οι απαιτούμενοι υπολογισμοί.

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΠΡΟΓΝΩΣΗΣ ΚΑΙΡΟΥ Ένα ατμοσφαιρικό μοντέλο πρόγνωσης είναι στην ουσία ένα σύστημα προσομοίωσης των φυσικών διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα στην ατμόσφαιρα. Η ατμόσφαιρα προσομοιώνεται με διακριτά σημεία (grid points) σε συγκεκριμένα επίπεδα (levels) που αρχίζουν από το έδαφος και τελειώνουν στα ανώτερα σημεία της ατμόσφαιρας. Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται ένα τρισδιάστατο πλέγμα σημείων πάνω στο οποίο πραγματοποιούνται όλοι οι απαιτούμενοι υπολογισμοί. (Σχήμα 1) Σχήμα 1 Το τρισδιάστατο πλέγμα σημείων ενός αριθμητικού μοντέλου καιρού Επίσης γίνεται η παραδοχή ότι ο χρόνος κυλά με πολύ μικρά χρονικά βήματα της τάξης των λίγων δευτερολέπτων. Η συνεχής επανάληψη των υπολογισμών σε κάθε χρονικό βήμα οδηγεί στην πρόγνωση του καιρού για την επόμενη ημέρα ή για την επόμενη εβδομάδα. Όσο πυκνότερο είναι το δίκτυο των σημείων και όσο πιο ρεαλιστική είναι η προσομοίωση της ατμόσφαιρας από το σύστημα των εξισώσεων που την περιγράφουν, τόσο πιο ικανοποιητικά είναι τα αποτελέσματα και τόσο μεγαλύτερη η απαιτούμενη υπολογιστική ισχύς. Υπάρχουν τα παρακάτω είδη μοντέλων πρόγνωσης καιρού.

2. Παγκόσμια μοντέλα Στα παγκόσμια μοντέλα το πλέγμα των σημείων καλύπτει όλη την γη και οι εξισώσεις ολοκληρώνονται σε όλη την ατμόσφαιρα της γης (Βόρειο και Νότιο ημισφαίριο).

3. Τοπικά μοντέλα (Limited Area Model LAM) Για τη πρόγνωση διαταραχών μικρότερης κλίμακας χώρου και χρόνου χρησιμοποιούνται τα τοπικά μοντέλα καιρού. Τα μοντέλα περιορισμένης περιοχής στηρίζονται στις ίδιες περίπου εξισώσεις με τη διαφορά ότι εκτελούνται σε μία περιορισμένη περιοχή, χρησιμοποιώντας ένα πυκνότερο πλέγμα σημείων και μπορούν να προσομοιώσουν με ακριβέστερο τρόπο διαταραχές και φαινόμενα μικρής κλίμακας, γεγονός που συνεπάγεται αναλυτικότερα και ποιοτικότερα αποτελέσματα. Αντί να επιλύεται το πρόβλημα του καιρού σε ολόκληρη τη γη, πάνω σε ένα αραιό πλέγμα σημείων, επικεντρώνεται το ενδιαφέρον σε μια μικρή συγκεκριμένη περιοχή (π.χ. Ευρώπη ή Ελλάδα) και επιλύεται το πρόβλημα χρησιμοποιώντας ένα πολύ πιο πυκνό πλέγμα σημείων. Τα μοντέλα περιορισμένης περιοχής χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, τα υδροστατικά και μη υδροστατικά. Τα μη υδροστατικά μοντέλα προσομοιώνουν τις ατμοσφαιρικές διαδικασίες μικρότερου μήκους κύματος. Διεθνώς η εκτέλεση των αριθμητικών μοντέλων καιρού πραγματοποιείται σε υπολογιστικά συστήματα υψηλών επιδόσεων (supercomputers) για δυο λόγους: Τα μετεωρολογικά μοντέλα είναι γενικά μεγάλοι (χρονοβόροι) κώδικες. Για την εκτέλεσή τους απαιτείται ένα μεγάλο πλήθος επεξεργασιών και υπολογισμών ενός τεράστιου όγκου δεδομένων. Τα αποτελέσματα των μετεωρολογικών μοντέλων πρέπει να παρέχονται σε ένα πολύ σύντομο χρονικό διάστημα στα τμήματα επιχειρησιακής πρόγνωσης, προκειμένου να εξαχθούν έγκαιρα τα τελικά συμπεράσματα για την εξέλιξη του καιρού. Για να "τρέξει" ένα μοντέλο τοπικό (LAM) χρειάζεται να είναι γνωστή η ροή στα όρια μιας περιοχής από ένα παγκόσμιο μοντέλο. Η Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία είναι μέλος του ECMWF( European Center for Medium Range Weather Forecasts Ευρωπαϊκού Κέντρου Μεσοπρόθεσμων Μετεωρολογικών Προγνώσεων) και χρησιμοποιεί επιχειρησιακά για τις προγνώσεις της τα προϊόντα του. Επίσης χρησιμοποιεί τα προϊόντα του μοντέλου GM (Global Model) της Γερμανικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας (DWD). Από τα κέντρα αυτά λαμβάνει την ροή στα όρια της περιοχής ολοκλήρωσης των εξισώσεων κίνησης της ατμόσφαιρας.