Post on 24-Jan-2016
description
О развитии гидрометеорологических прогнозов для территории стран СНГ
P.M.Вильфанд, Д.Б.КиктёвГидрометцентр России
2-4 октября 2012 г., г. Казань
План презентации:
1. Развитие технологий региональных краткосрочных метеорологических прогнозов в Гидрометцентре России;
2. Развитие технологии глобального среднесрочного прогноза;
3. Развитие технологий глобального и регионального долгосрочного прогнозирования
1. Развитие технологий региональных краткосрочных метеорологических прогнозов на основе системы COSMO в Гидрометцентре России
4
COSMO-RUsib x =14 км 360 * 250 * 40 узлов сетки Шаг сетки: 7 кмШаг по времени: 80 секСрок прогноза: 78 часов
GME: начальные и граничные данные
GME x = 30 км368 642 * 60 узлов сеткиШаг сетки: 30 / 20 кмШаг по времени: 110 секСрок прогноза: 7 сут
COSMO-RU2 x =2.2 км420 * 470 * 50 узлов сеткиШаг сетки: 2.2 кмШаг по времени: 15 секСрок прогноза: 24 часа
COSMO-RU7 x = 7 км700 * 620 * 40 узлов сеткиШаг сетки: 7 кмШаг по времени: 40 секСрок прогноза: 78 часов
Мезомасштабная модель COSMO
Образцы прогностической продукции модели COSMO
Прогноз для г.Минск
2013: Планируемое расширение расчетной области модели COSMO-RU
Модель будет реализована на сетке с шагом 6.6 км с усвоением данных.
Подробности - в презентации Г.С.Ривина на секции №1
2. Развитие технологии глобального среднесрочного прогноза
Глобальные оперативные модели атмосферы для среднесрочного прогноза погоды
• Типичное разрешение: 20-30 км по горизонтали, 60-80 уровней по вертикали
• Передовые центры имеют горизонтальное разрешение ~15 км
• Что имеется в Росгидромете?
Глобальная полулагранжева модель атмосферы ПЛАВ
• Конечно-разностный полулагранжев блок решения уравнений динамики атмосферы собственной разработки + набор параметризаций процессов подсеточного масштаба ALADIN/ALARO.
• Пространственное разрешение оперативной версии модели для среднесрочного прогноза: 0.9˚х0.72˚, 28 уровней по вертикали.
• Новая версия с разрешением 0.18˚х0.225˚, 51 уровнями, включающая перенос гидрометеоров и параметризацию микрофизических процессов. Близятся к завершению работы по настройке этой версии модели.
• Следующая версия (вероятно, 2014) – горизонтальное разрешение 10 км. Имеется достаточный задел для обеспечения масштабируемости на 1500-2000 ядер
• Дальнейшее развитие: негидростатическая версия модели (или новая модель)
Среднеквадратическая ошибка прогноза давления на уровне моря на 3 суток. Период: 1998-2012
Сравнение оперативной (0.9˚х0.72˚, 28 уровней) и новой (0,225˚х0,18˚, 51 уровень) версий модели ПЛАВ
Начальные данные: NCEP 1˚x1˚. Регион: Европа. Период сравнения: июнь 2011 + февраль 2012
Среднеквадратическая ошибка давления на уровне моря как функция заблаговременности прогноза (1 - 10 сут) Период: июнь-август 2012. Регион: Cеверное полушарие.
Вывод: Скорость роста ошибок примерно такая же, как у зарубежных моделей, однако на 1-е сутки прогноза ошибка заметно больше => важно улучшать начальные данные для модели
Система усвоения данных
13
Эффект от усвоения спутниковых радиационных наблюдений.
Cравнение RMSE 24-ч. Для прогнозов на 24 часа с (синяя линия) и без (красная линия) усвоения данных AMSU-A.
(Основной положительный эффект – в стратосфере.)
Система среднесрочного ансамблевого прогнозирования на основе спектральной модели
Карты распределения вероятностей наличия осадков за 6 ч
осадков, превышающих порог 2.5 мм/6 ч
15
13 прогностических реализаций Т85 (разрешение ~ 150 км)+ 1 реализация ПЛАВ с разрешением ~ 70 км+ 1 реализация T169 с разрешением ~ 70 км
13 прогностических реализаций Т85
Интегральная оценка качества ансамблевого прогноза (ROC) для наличия осадков за 6 ч
3. Развитие технологий глобального и регионального долгосрочного прогнозирования
Один из главных результатов 3-й Всемирной климатической конференции (Женева, 31.08-04.09 2009 г.) - учреждение Глобальной рамочной Основы для климатического обслуживания. Рамочная основа должна обеспечить доступ к ориентированным на пользователя климатическим прогнозам и информации для выработки решений и лучшего учета климатических факторов риска.
Построение глобальной системы климатического обслуживания уже началось. В структуре Глобальной системы обработки данных и прогнозирования ВМО появились новые оперативно-климатические институты.
Обозначились тенденции к построению бесшовных технологий, где в определенном смысле стирается граница между прогнозами погоды, прогнозами климатических изменчивости и изменений.
Международная инфраструктура ВМО для выпуска Международная инфраструктура ВМО для выпуска долгосрочных прогнозовдолгосрочных прогнозов
• Центры–производители глобальных прогнозов (ЦПГП)Центры–производители глобальных прогнозов (ЦПГП)
• Региональные климатические центры (РКЦ)Региональные климатические центры (РКЦ) - - осуществляют региональную интерпретацию долгосрочной прогностической продукции различных производителей
• Национальные метеорологические центрыНациональные метеорологические центры
адаптируют прогностическую продукцию РКЦ для своих нужд
12 центров-производителей оперативных сезонных прогнозов в системе ВМО: Beijing, ECMWF, Exeter, Melbourne, Montreal,
Moscow, Seoul, Tokyo, Toulouse, Washington
Пример: прогноз сезонных аномалий T2м на Октябрь-Декабрь 2012 г.
Пример карты согласованности прогнозов различных центров.
Положительные/отрицательные числа показывают количество моделей, прогнозировавших положительные /отрицательные сезонные аномалии температуры в различных регионах
Особенности оперативной версии атмосферной модели ПЛ-АВ для сезонных прогнозов
• Разрешение 1.4º x 1.125º, 28 уровней по вертикали
• Размерность прогностического ансамбля – 20 прогностических реализаций
• Стохастическая параметризация крупномасштабных осадков (Kostrykin, Ezau, Russian Meteorology and Hydrology, 2001).
• Гибридное замыкание для глубокой конвекции (Tolstykh, WGNE Res. Act. 2003)
Совместная модель атмосферы и океана для сезонного прогноза
• Модели атмосферы и океана соединены без коррекции потоков.
• Ансамбль из 10 прогностических реализаций. Возмущаются только начальные данные в атмосфере.
• Реализована на SGI Altix 4700. Расчет на 4 месяца – 4 часа на 8 процессорах. Шаг по времени в модели атмосферы – 36 мин, в модели океана – 72 мин.
• Сравнивались результаты, осредненные за месяцы 2-4, для совместной модели и модели атмосферы с простой моделью волюции ТПО.
• Результаты показывают положительный эффект совместной модели в тропиках, слабый положительный эффект на поле давления на уровня моря во внетропической части северного полушария (будет показано ниже).
(1)воспроизводить гидродинамику океана и характеристики морского льда как при заданном атмосферном воздействии, так и совместно с моделью атмосферы;
(2)применяться для Мирового океана и его отдельных акваторий с использованием различных криволинейных ортогональных систем координат;
(3)работать на параллельных вычислительных системах.
Адекватное воспроизведение характеристик Северного Ледовитого океана:
а) использование систем координат с особыми точками (полюсами) за пределами расчетной области
б) воспроизведение характеристик морского льда
Модель океана может:
INMOM - океанская компонента совместной модели атмосферы и океана
Вертикальное распределение среднегодовой зональной скорости течения в экваториальной части Тихого океана
По результатам расчетов по INMOM (1°x0.5°x40)
По данным системы усвоения SODA [Carton et al 2000]
Реалистично воспроизведено экваториальное противотечение
Средняя климатическая сплоченность морского льда в северном полушарии по данным моделирования и наблюдений
March September
Результаты моделирования
Данные AMIP [Hurrel et al 2008]
Ошибки ретроспективных сезонных прогнозов Гидрометцентра России по атмосферной модели ПЛАВ (Атм) и по совместной модели (CM) за период
1989-2010 гг., осредненные по всем сезонам (Представлены ошибки для «полных» полей и аномалий)
Атм. RMSE
для «полных»значений
CM RMSE
для «полных»значений
Атм.ANOM CORR
СМANOMCORR
Атм. RMSE
для аномалий
CM RMSE
для аномалий
Н50020-90 NТропики90-20 SP020-90 NТропики90-20 S
T2m20-90 N Тропики90-20 S
41.214.639.1
3.231.485.34
2.231.262.41
40.512.140.3
3.061.505.39
2.591.472.79
0.0560.0400.126
0.0600.3190.131
0.1020.3010.140
0.0420.0300.123
0.0690.4300.128
0.0850.3280.095
27.66.3
27.6
2.110.682.62
1.370.601.26
27.45.7
27.4
2.050.572.61
1.400.531.28
Спасибо за внимание
Первоначальное решение о создании СЕАКЦ было принято на 18-й Сессии МСГ Содружества независимых государств (4-5 апреля 2007 г., Душанбе). Цель создания Центра - климатическое обслуживания стран СНГ. 19-я сессия МСГ (16-17 октября 2007 г., Обнинск) утвердила Положение о центре. На 20-й сессии МСГ (8-9 октября 2008 г., Кишинев) был утверждены органы управления Центром. Практическая деятельность Центра началась в 2009 г.
Североевразийский климатический центр (СЕАКЦ)http://seakc.meteoinfo.ru
Образцы оперативной продукции СЕАКЦ
Композитные карты прогностических вероятностей сезонных аномалий температурыпо моделям Гидрометцентра России и ГГО
Прогностический сезонный обзор аномалий температуры и осадков по данным моделей Гидрометцентра России и ГГО
• В настоящее время технология совместных прогнозов на скользящий месяц проходит оперативные испытания.
Оценки прогнозов температуры воздуха на скользящий месяц по 70 станциям СНГ по оперативной и новой моделям ГГО (еженедельные прогнозы за 2011г.)
Период RMSE, С AC Q
прогноза T42L14 T63L25 Клим. T42L14 T63L25 T42L14 T63L25 T42L14 T63L25 Клим.
1 неделя 2.14 1.97 3.67 0.75 0.79 0.61 0.65 0.46 0.43 1.34
2 неделя 3.09 3.04 3.65 0.39 0.37 0.37 0.37 0.95 0.95 1.34
3 неделя 3.28 3.25 3.60 0.29 0.30 0.29 0.33 1.06 1.06 1.34
4 неделя 3.41 3.34 3.58 0.16 0.22 0.27 0.28 1.17 1.15 1.34
Месяц 1.94 1.84 2.61 0.52 0.58 0.53 0.56 0.87 0.81 1.70
Перспективная прогностическая продукция СЕАКЦ – совместные еженедельные прогнозы на скользящий месяц с
понедельной детализацией по моделям Гидрометцентра России и ГГО
29
Образцы продукции СЕАКЦ (2): Данные декадного мониторинга засухДанные декадного мониторинга засух
Сравнение с прогнозами других центровСЕАКЦ Мультимодельные прогностические центры
одинаковые градации противоположные градации
Приземная температура воздуха - теплее обычного- Западная Европа EuroSIP(юг), IRI, LC
MMELRF(юг)
- Европейская Россия EuroSIP(юг), IRI, LC MMELRF(кроме северо-запада)
- Закавказье, Турция, Израиль APCC, IRI, LC MMELRF - Средняя Азия и Казахстан (кроме северо-запада)
APCC, IRI, LC MMELRF(север)
- Монголия APCC, IRI(юг и запад), LC MMELRF(запад)
Приземная температура воздуха - холоднее обычного- север Восточной Сибири EuroSIP, IRI, LC MMELRF- Дальний Восток (северо-восток) IRI (крайний северо-
восток)APCC , EuroSIP, LC MMELRF
Осадки - дефицит - Забайкалье EuroSIP(юг), LC MMELRF- Монголия LC MMELRF (запад) EuroSIP(восток)
Осадки - избыточное увлажнение- Зарубежная Европа (кроме Скандинавии)
APCC (страны Балтии и Белоруссия), LC MMELRF
- Дальний Восток EuroSIP (север) , IRI (восток Якутии и север Хабаровского края) , LC MMELRF
Образцы оперативной продукции СЕАКЦ (3)
Пример таблицы согласованности прогнозов сезонных аномалий температуры и осадков по данным различных прогностических центров
Спасибо за внимание !