Глобальная спектральная модель (версии T85L31, T169L31 )

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

2. 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

3. Состояние квази-оперативного счета версий модели на различных ЭВМ ГВЦ и Гидрометцентра май 2010 г.

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 (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)

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

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. Прогнозоблачности

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 сутокдля 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. T169L31 T85L31 PLAV

20. Прогноз осадков на 2 июля 2009 г. T169L31 T85L31 PLAV

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. 7.09. день 8.09. день 9.09. день Прогноз похолодания в период 7-11 сентября 2008 г. на основе глобальной спектральной модели Гидрометцентра России (Температура воздуха и облачность) 10.09. день 11.09. день

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

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 T339L31 T169L31 Разность между прогностическими полями Снижение ошибок в районах максимумов скорости скоростей на 3-4 м/c