презентация (9,79 МБ)

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
Характеристики модели:
Область интегрирования : глобус
Конфигурация: T169L31, возможен переход на T339L31(L63)
Горизонтальное разрешение:
169 гармоник (треугольное усечение), гауссова сетка 0.7х0.7°
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
Состояние квази-оперативного счета версий модели на различных ЭВМ ГВЦ
и Гидрометцентра май 2010 г.
xeon4b
nod1
tiger
SGI128
Версия модели
T85 L31
T169 L31
T169 L31
T169 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
Начало счета
2ч.20м.
3ч.1м.
4ч.31м.
3ч.40м.
Время счёта
1ч.20м.
3ч.50м.
2ч.30м.
12мин.
Готовность
3ч.40м.
6ч.47м.
7ч.00м.
4ч.15м.
Начало счета
14ч.20м
15ч.1м.
16ч.31м.
15ч.40м.
Время счёта
3ч.55м.
8ч.30м.
6ч.45м.
34мин.
Готовность
18ч.20м
23ч.40м.
23ч.20м.
16ч.20м.
0 (АСООИ)
4
0 (ГВЦ)
6
Срок 00 UTC
заблаговременость 84 ч
Срок 00 UTC
заблаговременость 240ч
Количество сбоев за
05.2010 (62 сеанса)
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
В новой версии модели атмосферы:
•
- повышено горизонтальное разрешение (85 → 169 (→ 339 →669))
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)
ОПЕРАТИВНАЯ СИСТЕМА ГЛОБАЛЬНОГО ПРОГНОЗА ПОГОДЫ ГМЦ РОССИИ
Новая версия глобальной спектральной модели атмосферы
Реализация версии T169L31необходимый этап реализации T339L63
и T659L63
Распараллеливание кодов
T169L31
Н500 KA Северное полушарие
сентябрь 2008
T85L31
1,00
0,98
0,96
0,94
0,92
0,90
0,88
0,86
0,84
Разработка моделей
T339L63 и T659L63
0
12
24
36
часы
48
60
72
84
96
Реализация «гибкого» архива
свойств поверхности земли
Свойства каждой
ячейки
представлены
весовым
осреднением
свойств
элементарных
ландшафтных
единиц
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
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)
Прогноз
облачности
24
(25.06)
36
42
48
(26.06)
54
60
66
72
(27.06)
Прогнозирование осадков
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)
прогноз осадков (мм
за 12 часов)
30
25
20
15
10
5
.0
9
.0
9
н
д
е
о
ь1
чь
1
1
1
.0
9
ь1
н
н
н
д
е
о
чь
1
0
0
.0
9
д
е
н
ь
чь
9
о
н
.0
9
9
9
.0
9
.0
8
ь
н
д
е
н
д
е
о
н
ь
чь
7
8
.0
.0
9
9
0
измеренные на ст. ВВЦ (Москва) суммы осадков за 12 ч
30
измеренные суммы осадков (мм за 12ч)
25
20
15
10
5
де
н
ь1
1
.0
9
.0
9
чь
11
но
де
н
ь1
0
.0
9
.0
9
чь
10
но
де
н
ь
9.
09
09
чь
9.
но
8.
09
ь
де
н
чь
но
де
н
ь
7.
09
8.
09
0
Прогноз осадков на 2 июля 2009 г.
T169L31
T85L31
PLAV
Прогноз осадков на 2 июля 2009 г.
5
3
3
20
1
5
100°
3
80°
1
60°
0.1
3
5
3
0.
1
5
3
3
5
5
5 10
0.1
1
0.1
5
15
3
0.1
5
1 3
20
31
0
0.1
1 0
.1
0.1
60°
30
5
1
120°
1
1
0.
1
3
5
1
0.1
3
5 1015
1
0.1
0.1
3
1
3
55
5
0
40
80°
0.1
3
0.1
0.1
1
100°
5
0.1
5
1
1 1
3
1
5
55
1235050
5
1
120°
1
21055
1
105
1
0.1
0.1
3
5
1
1
0.1
5
5
1
0.11
10
5 0.1
1
13
3
60°
0.
1
0.1
1
0.1
1
3
5
0.1
3
3
15
10
1 3
03.1
1
550
80°
3
5
15 330
5
0.1
1
15
0.1
0.
1
2105
100°
1
15
0.1
3
1 3
5
1
1
10
1
0.
5
150
1
0.1
53
1 35
120°
1
5
153 0
20
.1
30.1 0.1
513
0.1
10.1
1
5
344
50
1
3
5
1
10
20103
3
3
1
250
1
1
31
10
0.
1
0. 1
1
0.
1
20
30
0.1
10.1
1
3 120
255
3
3
10
3
PLAV
25
5
0.1
20°
15
10
1
10
15
40°
3 1
3
0.1
10
0.1
0.1
5
1
1
0.1
15 35
3
0.1
3
1
15
1
1
1
3
3
3
5
1
5
3
40°
3
20°
5
5
T85L31
0°
3
3
3
13
20°
10 3
5
1
40°
0.1
40°
1 1
20°
20
3
T169L31
0°
5
1
1
13
3
3
0.1
3
5
20°
1
1
0.1
1
0.1
53
3
5
0.1
15
10
0.1
5
3
12500
25
3
3
15
20
25
0.1
95
0.1
5
40 44355
0
10
31
5
11
3
5
10
5
5
3
1 0.1
3
3
3
0.1
4500
30
25
35
54530
05
5
10
5
3
1
5
15
3
122050
1
45
35
10
35
0.1
5
1
3515
25
5
53
10
31
1
15
1
0.
1
1
1
0.1
60°
60°
1
03.1
5
0.1
10
5
220
10
0.1
1
1
60°
3
5
3
3
0.1
5
3
1
1
15
10
3
0.1
3
5
3
1
0.1
3
5
5
5
5
0.1
1
5
0.1
30.1
0.1
15
20
10
40°
0.
1
0.1
1
0.
5
5
0.1 1
5
3
5
80°
3
01.1
5
5
2015 10
5
0.1
3
1
3
1
1
0.1
0.1
1
1
10
15 1105
1
0.1
1
1 0.1
10
5
1
53 1
80°
1
1
53
°
75
1
0.1
1
0.1
3
5
0.1
5
3
10.1
°
600.1
3
01.1
3
3
0.1
1
0.1
15
1
5
100°
0.1
1
3
35
°
35
1
1
3
3
0
1 35 115
30
1
3
0.1
0
3 .1
3
0.
1
45
0.1
1
0.1
531
1
3
1200
1
1
1
1
1
0.1
0.1
140°
1
1
°
1
5
15
25
30
35
0.1
1
3
1
0.3 510 5°
11
4
1
1
3
1
3
0.1
3 10
1
0.
1
5
15
10
3
3
1
53
31
13
1
15 0 5 3 .11
0
3
120°
3
01.1
5
5
1
5
0.1
1
31
0.1
53
1
0.1
25
3 05
2
13
5°
3
125025
300
51
1
1
1
0.1
65
23505560
05
0.1
160°
1
5
0.1
350
31
0.1
3110
°
0610.1
3
5
3
1
1
135
180°
5
1
0.1
1
0.
43050
20
0
1 13
5
51 .1
31
0
1
1
0°
°
7
0.1
25
1
3
45
0.1
0.1
3
0.1
550
35
30
10
51
0.1
1
5
00
1150
230
35
4
45
0.1
53
0.
151
20
510
0.1
4521555
45
40
2010
1
10
0.1
15
20
25
40
45
7
605
3
31
0.1
520
25
3
5
°
0
0.51115
100°
1
0.1
3
1
1
1
0.1
3
51
1
1
1
53 1
10
30
1
10
3
10.1
3
1
0.1
3
3
1
53
5
10
1
51
0
20
1
1
3
0.1
0.1
0.1
1
0.1
5
110
0.1
10
1
5
31
10
1
1
1
0.
1
80°
5
53
1
0.
5
01.1
0.1
4531555
51510 5
30220
3
5°
3
1
10
1
1
0.1
51
3
1
5 10
35
0.1
1 3
1
1
1
0.
1
7
5
5
5
5
400
3210
135
110
3
3 5
1
0.1
35°
03.1
60
0.
131
311
05
1
5
0
125
3
01.1
01.1
3
135
1
5
10
3
35
1
0.
1
°
5
0.11
0.1
0.1
100°
01.1
160°
5
0.1
0.1
310 5
3
15
1
5
°
15
140°
1
0.1
0.1
1
40
45
30
0.1
31
10 15 45°
0.51
3
1
35 1
35
355 1
1
0.1
15
15
10
120°
566505
1
0.1
351
1
5
2355
0
1
°
140°
1
50
223030 5
6
3 25
1
0.1
1
1
0.
0.1
3
0.1
°
30
3
1
5
3
1
1
515
5463505
1
3
5
230
20
15
510
0
25
10
21305
3
0.1
0°
5
1
25
115
0
3
10
1
0.
1
120°
15
160°
сумма
0.1
1
180°
3
1
0.1
0.1
5
35
10
160°
15
2205
3
°
15
B99N036Z,140°
7.06.2010,
00 час.
140°
3
0.1
1
0.1
0.1
0°
0.1
160°
13
0.1
3
330450
0.1
1
3
180°
1
1
1 3 10
160°
105
°
15
B99N036Z,140°
7.06.2010,
00 час.
5 3
0°
5
3
20°
40°
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
Прогнозы для авиации:
ветер 250 гПа, 24, 36 часов
T85L31
T169L31
PLAV
Регион
Примеры прогнозов модуля V 10 м по
T169L31 (слева) и T85L31(справа)
7.09. день
8.09. день
9.09. день
Прогноз похолодания в
период 7-11 сентября 2008 г.
на основе глобальной
10.09. день
11.09. день
спектральной модели
Гидрометцентра России
(Температура воздуха
и облачность)
Прогнозирование приземной температуры
воздуха
прогнозы на 24 часа 10 октября 2010 г.
T169L31
T85 L31
ПЛАВ2008
Анализ
Включение T169L31 и ПЛАВ в систему ансамблевого прогноза.
Общая оправдываемость прогнозов 6-часовых сумм осадков
Общая оправдываемость прогноза, Западная Европа
среднее по ансамблю
90
T85
T85
T85
85
T85
T85
80
T85
%
T85
T85
75
T85
T85
T85
70
T85
ПЛАВ
Т169
65
24
30
36
42
48
54
60
66
72
78
84
заблаговременность
90
96
102 108 114 120
Т85 Невозмущ.
Развитие: Включение T169L31 в систему ансамблевого
прогноза
Событие "Осадки больше или равны 2.5 мм/6 ч" 24 ч.
ЕТР. 100 дней
Событие "Осадки больше или равны 0.1 мм/6 ч" 24 ч.
ЕТР. 100 день
ALL 15 Ens.
members (
ROC_area= 0.842)
1
0,9
0,9
0,8
0,8
PLAV Ens. Member
0,6
0,5
0,4
Control Ens.
Member: T169
spectral model
0,3
PLAV Ens. Member
0,7
Hit rate
Hit rate
0,7
ALL 15 Ens.
members (
ROC_area= 0.826)
1
0,6
0,5
0,4
Control Ens.
Member: T169
spectral model
0,3
0,2
0,2
0,1
0,1
0
0
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
False alarm rate
1
12 T85 + 25th
unperturbed T85 =
13 (ROC_area=
0.820)
0
0
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
False alarm rate
1
12 T85 + 25th
unperturbed T85 =
13 (ROC_area=
0.792)
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
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