Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Andrzej Mazur, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Warszawa.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Andrzej Mazur, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Warszawa."— Zapis prezentacji:

1 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Andrzej Mazur, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Warszawa

2 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Treść Prezentacja Wyposażenie i oprogramowanie Modele meteorologiczne Plan działań na przyszłość Potrzeby, możliwości, problemy Wnioski i pytania Podsumowanie

3 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Cel: Wdrożenie meteorologicznych modeli prognostycznych do praktyki operacyjnej Prezentacja zakup, implementacja i uruchomienie superkomputera, na którym liczone byłyby operacyjnie odpowiednie modele meteorologiczne pozyskanie, implementacja i uruchomienie meteorologicznych modeli prognostycznych operacyjna praca modeli, udostępnianie wyników zainteresowanym użytkownikom, a zwłaszcza służbie hydrologicznej i meteorologicznej Cel: Wdrożenie meteorologicznych modeli prognostycznych do praktyki operacyjnej w ramach systemu SMOK

4 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Wyposażenie i oprogramowanie (elementy kluczowe) Platforma sprzętowa: SGI CPU (100GFlops) SGI CPU OS + programy narzędziowe Modele pogodowe: COSMO-LM + ALADIN Dane we/wyProdukty modeli

5 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Modele meteorologiczne Celem prognoz pogody jest jak najwierniejsze odtworzenie procesów fizycznych w atmosferze i ich możliwego dalszego przebiegu. Rozwijane od wielu lat modele numeryczne starają się coraz bardziej zbliżyć wartości prognozowane do faktycznie występujących, a także próbują wydłużyć okres wiarygodnej prognozy. Numeryczne modelowanie procesów atmosferycznych z każdym rokiem odgrywa w życiu współczesnych społeczeństw coraz większą rolę. Transport, rolnictwo, gospodarka wodna, energetyka, obronność, czy wreszcie turystyka i sport to najważniejsze przykłady sfer ludzkiej aktywności silnie zależnych od warunków pogodowych, dla których wiarygodna prognoza ma pierwszorzędne znaczenie. Wysokie nakłady niezbędne dla stworzenia zaawansowanych modeli meteorologicznych powodują, że międzynarodowy podział pracy na polu numerycznego prognozowania stał się koniecznością.

6 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK W chwili obecnej w Ośrodku Głównym IMGW w Warszawie w trybie operacyjnym pracuje model lokalny, jako efektywny produkt współpracy IMGW w ramach Konsorcjum Modelowania Mezoskalowego COSMO (Consortium for Small Scale Modelling), pozyskany i uruchomiony dzięki kooperacji z Deutscher Wetter Dienst. Ten niehydrostatyczny, mezoskalowy model meteorologiczny zaimplementowany został w roku 2001 na superkomputerze SGI 3800 w Instytucie Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Warszawie. Jest to adaptacja na potrzeby Polski modelu LM/DWD (Lokal Modell - Deutscher Wetter Dienst – model lokalny Niemieckiej Służby Meteorologicznej). W związku z przystąpieniem IMGW do konsorcjum COSMO model ten nosi obecnie nazwę COSMO-LM). Nad rozwojem modelu oraz przy jego utrzymaniu w działalności operacyjnej pracuje obecnie dziewięć osób (Ośrodek Rozwoju Numerycznych Prognoz Meteorologicznych). Modele meteorologiczne

7 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Modele meteorologiczne Model numeryczny ALADIN jest elementem systemu prognostycznego, obejmującego również 2 inne modele: globalny IFS, rozwijany i eksploatowany przez Europejskie Centrum Prognoz Średnioterminowych oraz regionalny Arpege, rozwijany i eksploatowany przez Meteo – France. Wszystkie modele systemu są modelami spektralnymi - w przypadku ALADINa zastosowano rozwinięcie bi-fourierowskie z obcięciem eliptycznym, a w celu redukcji szumów numerycznych zastosowano bi- periodyzację pól Machenhauera. Z innych charakterystyk modelu należy wymienić zastosowanie schematów semi-lagranżowskich dla rozwiązywania równań adwekcji czy inicjalizację metodą cyfrowej filtracji Lyncha. ALADIN powstał jako model hydrostatyczny, ale aktualnie dostępna jest również wersja niehydrostatyczna.

8 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Modele meteorologiczne Model COSMO-LM jest eksploatowany w Ośrodku Głównym IMGW od 2001 roku. W ramach eksploatacji realizowane są dwa przebiegi modelu: dla danych wejściowych z godziny 00 i 12. Dane te pozyskiwane są z DWD, jako wyniki modelu globalnego GME. Dla potrzeb operacyjnych wykorzystywana jest następująca konfiguracja modelu: domena: 2702 km x 2254 km rozmiar siatki: 193x161x35 rozdzielczość: 14 km krok czasowy: 80 s horyzont: 78 godzin

9 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Model ALADIN jest operacyjnie eksploatowany od kilku już lat w IMGW OKk w sieci CYFRONET. W ramach eksploatacji realizowane są dwa przebiegi modelu: dla danych wejściowych z godziny 00 i 12. Dane te pozyskiwane są z serwerów Meteo-France. Dla potrzeb operacyjnych wykorzystywana jest następująca konfiguracja modelu: domena: 2270 km x 2270 km rozmiar siatki: 169x169x31 rozdzielczość: 13.5 km krok czasowy: 600 s horyzont: 48 godzin Modele meteorologiczne

10 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Modele meteorologiczne

11 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Modele meteorologiczne

12 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Modele meteorologiczne

13 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Modele meteorologiczne Wynikiem obliczeń są pola elementów meteorologicznych spakowane formatem GRIB (zgodnym ze standardem WMO). Do celów prezentacji, prognoz, meteogramów itp. w ramach tzw. post-processingu wyprowadzane są rozmaite pola elementów meteorologicznych (np. ciśnienie, opady, zachmurzenie, temperatura, wiatr, linie prądu, mapy górne 300 i 850 hPa i inne).

14 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Modele meteorologiczne

15 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Modele meteorologiczne

16 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Modele meteorologiczne Na stronie internetowej IMGW (www.imgw.pl) przygotowywane są interaktywne numeryczne prognozy pogody, zawierające wyniki modeli COSMO-LM i ALADIN.

17 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Modele meteorologiczne Produkowane są również meteogramy prognostyczne dla wybranych miast Polski. Te przetworzone elementy dostępne są bądź w postaci plików binarnych (GRIB, BIN), bądź w postaci map w jednym z powszechnie stosowanych formatów graficznych, zarówno dla odbiorców zewnętrznych (przekaz bezpośredni, SOK), jak i dla użytkowników w ramach IMGW (bezpośrednio, SOK, serwer plików).

18 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Plan działań na przyszłość Od paru lat trwają prace nad następcą obecnego modelu, ALADIN-2. To model nowej generacji, pozwalający na modelowanie procesów atmosferycznych z rozdzielczością 2 kilometry, i większą. Wejdzie do eksploatacji w drugiej połowie obecnej dekady. ALADIN-2 pozwoli na wiarygodną prognozę takich zjawisk, jak katastrofalne ulewy, mgła i niskie chmury warstwowe - czyli zjawisk, z prognozowaniem których nie radzą sobie zbyt dobrze współczesne modele mezoskalowe. COSMO-LM jest na bieżąco usprawniany i modernizowany. Po pomyślnym wprowadzeniu parametryzacji lodu chmurowego przewidziane są dalsze prace nad schematem tke oraz nowym układem współrzędnych. Przewidywane są również działania w zakresie wprowadzenia operacyjnej asymilacji, nudgingu i weryfikacji danych i wyników.

19 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Potrzeby, możliwości, problemy Potrzeby produkcja danych dla Służby H-M produkcja danych dla innych użytkowników i klientów Możliwości przygotowanie prognoz numerycznych z wyprzedzeniem co najmniej na 24 h, w rozdzielczości czasowej przynajmniej 3 h, w czasie nie dłuższym niż 2 h przygotowanie przetworzonych (dedykowanych) wyników w ustalonym formacie, dla zadanego okresu i określonej domeny, dla różnych aplikacji Problemy i zadania na przyszłość procedury alternatywne w przypadku ograniczonego dostępu do danych wejściowych... czy w przypadku awarii

20 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Wnioski i pytania Wnioski produkcja danych dla innych użytkowników i klientów Mnogość i różnorodność wymagań wymusza konieczność pracy w trybie on-line oraz elastyczność systemu zarówno względem horyzontu czasowo-przestrzennego (przetwarzanych) wyników, jak i formatów plików wyjściowych. produkcja danych dla Służby H-M Model działa jako jeden z wielu elementów systemu prognostycznego – wraz z siecią pomiarową HM, radarami i danymi z satelitów meteorologicznych. Nie jest samodzielną i jedyną bazą do przygotowywania prognoz meteo- czy hydrologicznych. Prognoza wprost z modelu, bez weryfikacji i skonfrontowania jej (przez synoptyka, hydrologa) z innymi danymi może być kompletnie myląca i przez to bezużyteczna. procedury alternatywne W chwili obecnej podejmowane są działania z zakresu uruchamiania zapasowego centrum obliczeniowego. Nadal pozostaje otwarta kwestia alternatywnego źródła danych wejściowych. produkcja danych dla Służby H-M...jednak jego rola jest bardzo znacząca dla przygotowania prognoz z zakresu SHM...

21 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Numeryczny model meteorologiczny jest podstawowym źródłem danych wejściowych dla współczesnych aplikacji - modeli dyspersji zanieczyszczeń, gleby, hydrologicznych itp. itd. Aplikacje takie działają najlepiej, jeśli są bezpośrednio sprzężone z operacyjnym modelem meteorologicznym. Symulacje modelowe są czasem (np. dyspersja substancji niebezpiecznych) jedynym źródłem informacji o przebiegu zdarzenia. Podsumowanie Ale przede wszystkim - model meteorologiczny jest źródłem danych dla stworzenia prognozy

22 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Przykład - dedykowany model dyspersji Zmiany stężenia opisuje równanie adwekcji-dyfuzji w postaci strumieniowej: Pozyskiwanie danych wejściowych i obliczenia modelowe: Przygotowywanie danych wejściowych (meteorologia, emisje) do modelu. Ustalanie początkowego pola stężeń dla każdego kroku obliczeń (emisje). Rozwiązywanie równania transportu (adwekcji-dyfuzji). Obliczenia przemian chemicznych i ubytku masy (depozycji). Dwu- i trójwymiarowa interpolacja optymalna ( krigging ) i model granicznej warstwy atmosfery ( PBL ).

23 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK START Odczyt parametrów Obliczenia Zapis wyników STOPMODEL.INI Dane meteorologiczne i emisyjne Emisja i depozycja Adwekcja Dyfuzja Przemiany substancji (opcjonalne) Dedykowany model dyspersji - cd. Przykładowy zestaw parametrów meteorologicznych i pochodnych wiatr - składowe u, v (, w) temperatura powietrza natężenie opadu zachmurzenie współczynnik dyfuzji turbulentnej wysokość słońca nad horyzontem prędkość suchej depozycji współczynnik wymywania

24 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Przykłady symulacji Hipotetyczne awarie w europejskich elektrowniach jądrowych Hipotetyczne awarie w Polsce (substancje niebezpieczne) Awaria w Czernobylu (archiwalne dane NCDC) European Tracer Experiment - ETEX(archiwalne dane ECMWF)

25 Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Dziękuję za uwagę


Pobierz ppt "Numeryczny system prognozy pogody w Polsce – element systemu SMOK Andrzej Mazur, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Warszawa."

Podobne prezentacje


Reklamy Google