Εφαρμογή του Αριθμητικού Μοντέλου Πρόγνωσης Καιρού WRF στο πρόγραμμα DAPHNE Πυθαρούλης Ι. pyth@geo.auth.gr www.daphne-meteo.gr Τομέας Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας Τμήμα Γεωλογίας, ΑΠΘ
Weather Research and Forecasting (WRF) model Εφαρμογές του αριθμητικού μοντέλου πρόγνωσης καιρού WRF: Προσομοίωση των χαρακτηριστικών της καταιγιδοφόρου δράσης στο παρόν (2001-2010) 2010) και το μέλλον (2041-2050) 2050) Επιχειρησιακή πρόγνωση καιρού Παροχή μετεωρολογικών δεδομένων εισόδου στο νεφικό μοντέλο
Περιοχές Ολοκλήρωσης Π01: 15km x 15km Π02: 5km x 5km Π03: 1km x 1km
Περιοχές Ολοκλήρωσης: ΘΕΣΣΑΛΙΑ Περιοχή 03 1 km x 1 km
Αριθμητικό Μοντέλο Πρόγνωσης Καιρού WRF 3-διάστατο μη-υδροστατικό αριθμητικό μοντέλο πρόγνωσης καιρού Έκδοση 3.5.1 Οριζόντια ανάλυση: 15 km x 151 km (Περιοχή 01) 5 km x 5 km (Περιοχή 02) 1 km x 1 km (Περιοχή 03) Αμφίδρομη εμφώλευση (2-way nesting) Κατακόρυφα επίπεδα: 39 επίπεδα μέχρι περίπου το ύψος των 20 χλμ (50 hpa) 4 εδαφικά στρώματα (μέχρι τα 2μ) Υψηλής ανάλυσης (30 x30 ) τοπογραφία, φυτοκάλυψη και πληροφορίες εδάφους (United States Geological Survey)
Αριθμητικό Μοντέλο Πρόγνωσης Καιρού WRF Αρχικές και οριακές συνθήκες: - αναλύσεις/προγνώσεις του GFS/NCEP (ανά 3 ώρες) με χωρική διακριτοποίηση 0.5 x 0.5 ( 50km x 50km) - αναλύσεις του ECMWF (ανά( 6 ώρες) με χωρική διακριτοποίηση (0. 0.25 x 0.25 ) Hμερήσιες επιφανειακές θερμοκρασίες θάλασσας (NCEP) με ανάλυση 0.083 083 x 0.083 083 ( 8-9km) Αρχικά δεδομένα: 12:00 UTC (παγκόσμια ώρα) καθημερινά 15:00 ώρα Ελλάδας (θερινή ώρα) Διάρκεια πρόγνωσης: : 36 ώρες Παραμετροποίηση φυσικών διεργασιών (π.χ. μικροφυσική νεφών, καταιγιδοφόρα νέφη, ακτινοβολία, έδαφος)
Παραμετροποιήσεις Ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος: Ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος: Εδαφικές διεργασίες: Ανωμεταφορά: Μικροφυσική: Οριακό στρώμα: Επιφανειακό στρώμα: RRTMG RRTMG NOAH Unified model Kain-Fritsch WSM6 Yonsei University (YSU) Monin-Obukhov (ΜΜ5) Η επιλογή τους έγινε μέσω πειραμάτων ευαισθησίας.
Αριθμητική Πρόγνωση Καιρού
Επιχειρησιακή Επιχειρησιακή Διαδικασία Διαδικασία Πρόγνωσης Πρόγνωσης Καιρού Καιρού Μεταφορά Μεταφορά δεδομένων δεδομένων εισόδου εισόδου Επεξεργασία Επεξεργασία δεδομένων δεδομένων εισόδου εισόδου Επεξεργασία Επεξεργασία αποτελεσμάτων αποτελεσμάτων, δημιουργία δημιουργία προγνωστικών προγνωστικών χαρτών χαρτών καιρού καιρού Χρόνος Χρόνος Παράλληλη Παράλληλη Εκτέλεση Εκτέλεση Μοντέλου Μοντέλου 12 12UTC UTC 15LT 15LT ~17UTC 7UTC 20LT 20LT ~17:15UTC 7:15UTC 20:15LT 20:15LT ~17:30UTC 7:30UTC 20:30LT 20:30LT ~20:15UTC ~20:15UTC 23:15LT 23:15LT ~20UTC ~20UTC 23LT 23LT
Θερμοκρασία 2μ (C) CAPE (J/kg) Υετός 3ωρου (mm) Μέγιστη ανακλ. (dbz)
Τρισδιάστατο Νεφικό Μοντέλο Το WRF παρέχει μετεωρολογικά δεδομένα εισόδου (κατακόρυφο προφίλ πίεσης, οριζόντιων συνιστωσών ανέμου, θερμοκρασίας, υγρασίας) στο νεφικό μοντέλο των Spiridonov and Curic (2003) για την: Διενέργεια αριθμητικών προσομοιώσεων σποράς νεφών. Ανάλυση και σύγκριση της εξέλιξης ενός ή περισσοτέρων νεφικών πυρήνων, οι οποίοι έχουν υποστεί σπορά με ιωδιούχο άργυρο (AgI), σε σχέση με τους ίδιους νεφικούς πυρήνες, οι οποίοι δεν έχουν υποστεί σπορά. Χωρίς Σπορά AgI Μετά από Σπορά AgI 15 10 5 0 40 60 20 20 40 60
2,0 Στατιστική αξιολόγηση (Ελλάδα) D02 - GREECE WIND SPEED ERROR (m/s) MSLP ERROR (hpa) 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 ZON NW OPTR CLO CUT SW SYNOPTIC TYPE MSLP - ME MSLP - MAE D02 - GREECE ZON NW OPTR CLO CUT SW SYNOPTIC TYPE WS - ME WS - MAE Οι τύποι κυκλοφορίας ανώτερης τροπόσφα σφαιρας των Καρακώστα κ.α. (1992): 1) Ζωνική ροή (ΖΟΝ) 2) Βορειοδυτική ροή (ΝW) 3) Ανοικτός αυλώνας (OPTR) 4) Κλειστό χαμηλό (CLO) 5) Αποκομμένο χαμηλό (CUT) 6) Νοτιοδυτική οδυτική ροή (SW) SW) 7) Ανοικτή ράχη 8) Κλειστό υψηλό 9) Εμποδισμός Ωμέγα 10) Μη-ορισμ ορισμένες περιπτώσεις
2,0 Στατιστική αξιολόγηση (Ελλάδα) D02 - GREECE RH ERROR (%) TEMP ERROR (K) 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0 14 12 10 8 6 4 2 0 ZON NW OPTR CLO CUT SW SYNOPTIC TYPE T - ME T - MAE D02 - GREECE ZON NW OPTR CLO CUT SW SYNOPTIC TYPE RH - ME RH - MAE Οι τύποι κυκλοφορίας ανώτερης τροπόσφα σφαιρας των Καρακώστα κ.α. (1992): 1) Ζωνική ροή (ΖΟΝ) 2) Βορειοδυτική ροή (ΝW) 3) Ανοικτός αυλώνας (OPTR) 4) Κλειστό χαμηλό (CLO) 5) Αποκομμένο χαμηλό (CUT) 6) Νοτιοδυτική οδυτική ροή (SW) SW) 7) Ανοικτή ράχη 8) Κλειστό υψηλό 9) Εμποδισμός Ωμέγα 10) Μη-ορισμ ορισμένες περιπτώσεις
Κατανομή Μέγιστης Ανακλαστικότητας (Θεσσαλία)
Εκτιμήσεις Μελλοντικών Συνθηκών Το περιοχικό κλιματικό μοντέλο RegCM εμφωλεύτεται στο μοντέλο παγκόσμιας κυκλοφορίας. Το μοντέλο παγκόσμιας κυκλοφορίας κάνει εκτίμηση των μελλοντικών μεταβολών στη γενική κυκλοφορία. Το περιοχικό κλιματικό μοντέλο παρέχει μεγαλύτερης ανάλυσης εκτιμήσεις για τις μελλοντικές μεταβολές σε περιοχική κλίμακα.
Temp - ECHAM 1.9 x 1.9 deg RegCM - WRF Temp - RegCM 25x25 km WRF lat 34 36 38 40 42 44 15 20 25 30 lon 20 15 10 5 lat 34 36 38 40 42 44 15 20 25 30 lon 20 15 10 5 Prec - ECHAM 1.9 x 1.9 deg Prec- RegCM 25x25 km lat 34 36 38 40 42 44 15 20 25 30 lon 2000 1500 1000 500 0 lat 34 36 38 40 42 44 15 20 25 30 lon 2000 1500 1000 500 0 WRF 1km x 1km
Σύνοψη Στο πλαίσιο του έργου DAPHNE ο Τομέας Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας του ΑΠΘ χρησιμοποιεί το τελευταίας γενιάς αριθμητικό μοντέλο WRF για την παραγωγή επιχειρησιακών προγνώσεων καιρού και προσομοιώσεων για το παρόν και το μέλλον. Προγνώσεις και προσομοιώσεις πραγματοποιούνται για τις περιοχές της Ευρώπης (15km x 15km), Ελλάδας (5 km x 5 km) και Θεσσαλίας (1 km x 1km). Το μοντέλο παρουσίασε ικανοποιητική απόδοση στην αναπαράσταση των επιφανειακών μετεωρολογικών παραμέτρων και της καταιγιδοφόρου δράσης. Κατά τη διάρκεια του έργου βελτιώθηκαν οι γνώσεις και η εμπειρία της ερευνητικής ομάδας στη χρήση του μοντέλου και αναπτύχθηκαν περαιτέρω δεξιότητες.
Ευχαριστίες: Αυτή η ερευνητική εργασία του έργου Daphne (11ΣΥΝ ΣΥΝ_8_1088) συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης) και Εθνικούς πόρους, μέσω της δράσης «Συνεργασία 2011: Συμπράξεις Παραγωγικών και Ερευνητικών Φορέων σε Εστιασμένους Ερευνητικούς και Τεχνολογικούς Τομείς» στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Ανταγωνιστικότητα και Επιχειρηματικότητα» και περιφέρειες σε μετάβαση (ΕΠΑΝ ΙΙ, ΕΣΠΑ 2007-2013). 2013).