Глобальная спектральная модель (версии T85L31, T169L31) Спектральный подход позволяет существенно уменьшить влияние нелинейной неустойчивости при решении. - презентация

1 Глобальная спектральная модель (версии T85L31, T169L31) Спектральный подход позволяет существенно уменьшить влияние нелинейной неустойчивости при решении дифференциальных уравнений. Параметризации процессов подсеточного масштаба (солнечная радиация, приземный пограничный слой и др.) на основе параметризаций, используемых в модели ECMWF-84, с современными модификациями и настройками Завихренность и дивергенция в качестве прогностических переменных Используется полунеявный метод интегрирования по времени для обеспечения устойчивости разностной схемы

2 Характеристики модели: Область интегрирования : глобус Область интегрирования : глобус Конфигурация: Конфигурация: T169L31, возможен переход на T339L31(L63) Горизонтальное разрешение Горизонтальное разрешение: 169 гармоник (треугольное усечение), гауссова сетка 0.7х0.7° Вертикальное разрешение: 31 σ-уровень Вертикальное разрешение: 31 σ-уровень Схема интегрирования по времени: полу-неявная, шаг 450 с Нелинейная инициализация: по нормальным модам Крупномасштабная схема конденсации и осадкообразования Конвекция: Kуo-типа, включая осадкообразование Испарение выпадающих осадков Процессы на подстилающей поверхности: 2- слойная схема почвы, прогностические переменные: температура поверхности, влажность почвы, глубина снега Вертикальная диффузия: Приземный слой: теория Монин-Обухова; Свободная атмосфера: потоки зависят от длины пути смешения и числа Ричардсона Перенос радиации: 5 спектральных интервалов, H2O, CO2, O3, аэрозоль, явный и приближенный учет суточного хода, зависимость альбедо от глубины снега

3 Состояние квази-оперативного счета версий модели на различных ЭВМ ГВЦ и Гидрометцентра май 2010 г. xeon4bnod1tigerSGI128 Версия моделиT85 L31T169 L31 Базы данных с начальными данными SHOT сетка 2.5 S125 сетка 1.25 xeon4b S125 сетка 1.25 xeon4b S125 сетка 1.25 xeon4b Срок 00 UTC заблаговременость 84 ч Начало счета2ч.20м.3ч.1м.4ч.31м.3ч.40м. Время счёта1ч.20м.3ч.50м.2ч.30м.12мин. Готовность3ч.40м.6ч.47м.7ч.00м.4ч.15м. Срок 00 UTC заблаговременость 240ч Начало счета14ч.20м15ч.1м.16ч.31м.15ч.40м. Время счёта3ч.55м.8ч.30м.6ч.45м.34мин. Готовность18ч.20м23ч.40м.23ч.20м.16ч.20м. Количество сбоев за (62 сеанса) 0 (АСООИ)40 (ГВЦ)6

4 Базовые виды продукции: H,T, U V, R% на стандартных изобарических поверхностях P0 Осадки – 6-часовые суммы (конвективные, крупномасштабные, суммарные) T2м; Облачность различных ярусов; Ветер приземный и приводный

5 В новой версии модели атмосферы: - повышено горизонтальное разрешение ( ( )) сферических гармоник, шаг гауссовой сетки (1,42° 0, 71°) - апробированы и введены новые архивы свойств подстилающей поверхности (новое разрешение, результаты новых разработок в России и за рубежом) ; - реализован новый алгоритм аппроксимации метеополей с использованием двойных рядов Фурье по ультрасферическим полиномам Чебышева при интерполяции начальных данных с сетки объективного анализа на счетную гауссову сетку (метод позволяет получать меньшую погрешность аппроксимации по сравнению с традиционно используемыми рядами Фурье по присоединенным полиномам Лежандра) - модифицировано программное обеспечение модели для вычислений в распараллеленном режиме (сокращение времени счета при использовании многопроцессорной техники)

6 Разработка моделей T339L63 и T659L63 Распараллеливание кодов Новая версия глобальной спектральной модели атмосферы Реализация «гибкого» архива свойств поверхности земли Свойства каждой ячейки представлены весовым осреднением свойств элементарных ландшафтных единиц Реализация версии T169L31- необходимый этап реализации T339L63 и T659L63 Развитие новых схем - переноса КВ и ДВ радиации, - процессов на подстилающей поверхности суши Исследование эффективности алгоритмов моделей T85 и T169 L31 Реализация T169L63 Гидрометеорологический центр Российской Федерации ОПЕРАТИВНАЯ СИСТЕМА ГЛОБАЛЬНОГО ПРОГНОЗА ПОГОДЫ ГМЦ РОССИИ

7 Задачи глобального моделирования: Детерминистический прогноз на 1-7 суток для больших территорий (территория России, морское обслуживание, авиация) Приоритеты: - элементы погоды, локализация очагов максимальных значений краткосрочное прогнозирование Формирование граничных условий для региональных и мезо-масштабных моделей Приоритеты: вертикальная структура тропосферы, положение барических центров при краткосрочном прогнозировании Ансамблевый прогноз на срок 1-10 суток (25-50 членов ансамбля) Приоритеты: положение зон с осадками, воспроизведение сильных осадков (краткосрочный прогноз), конфигурация термобарических полей в свободной атмосфере (среднесрочный прогноз) Ансамблевые долгосрочные прогнозы (1-6 месяцев) положение зон с осадками, конфигурация термобарических полей в свободной атмосфере (среднесрочный прогноз)

8 Прогноз облачности

9 24 (25.06)

10 36

11 42

12 48 (26.06)

13 54

14 60

15 66

16 72 (27.06)

17 Прогнозирование осадков

18 Гидродинамический прогноз осадков с заблаговременностью до 4 суток для Москвы На период 7-9 сентября 2008 г. по глобальной модели Гидрометцентра России прогноз осадков (мм за 12 часов) измеренные на ст. ВВЦ (Москва) суммы осадков за 12 ч

19 Прогноз осадков на 2 июля 2009 г. T169L31T85L31PLAV

20 Прогноз осадков на 2 июля 2009 г. T169L31T85L31PLAV

21 Спектральная глобальная модель атмосферы: переход от T85L31 к T169L31: повышение показателей успешностей T85L31 T169L31 Наибольшая эффективность повышения пространственного разрешения - в полях осадков. Высокая успешность прогнозов факта осадков по Т169L31

22 Прогнозы для авиации: ветер 250 гПа, 24, 36 часов T85L31 PLAV T169L31 Регион

23 Примеры прогнозов модуля V 10 м по T169L31 (слева) и T85L31(справа)

24 Прогноз похолодания в период 7-11 сентября 2008 г. на основе глобальной спектральной модели Гидрометцентра России (Температура воздуха и облачность) день8.09. день9.09. день день день

25 Прогнозирование приземной температуры воздуха T169L31 T85 L31 ПЛАВ2008 Анализ прогнозы на 24 часа 10 октября 2010 г.

26 Включение T169L31 и ПЛАВ в систему ансамблевого прогноза. Общая оправдываемость прогнозов 6-часовых сумм осадков

27 ROC-кривые для всего периода (01 декабря 2009 – 28 апреля 2010, 100 дней) для порогов 0,1 мм за 6 ч ( а) и 2,5 мм за 6 ч (б) для заблаговременности 24 часа для ансамбля из 15 членов, 13 членов и контрольных прогнозов ПЛАВ и Т169 Развитие: Включение T169L31 в систему ансамблевого прогноза

28 Прогнозирование скорости ветра на 250 гПа по T169L31 и T339L31 T169L31 T339L31 Разность между прогностическими полями Снижение ошибок в районах максимумов скорости скоростей на 3-4 м/c