A REMO modell és adaptálása az Országos Meteorológiai Szolgálatnál

Átírás

1 A REMO modell és adaptálása az Országos Meteorológiai Szolgálatnál Szépszó Gabriella Kutatási és Fejlesztési Főosztály, Numerikus Előrejelző Osztály Meteorológiai Tudományos Napok november

2 TARTALOM 1. BEVEZETÉS 2. A REMO MODELL 3. AZ ADAPTÁCIÓ EREDMÉNYE 4. NYÁRI-SZÁRAZSÁG PROBLÉMA 5. TERVEK

3 Bevezetés A német kapcsolat az éghajlat dinamikai módon történő előrejelzésére eddig az OMSz-nál nem nyílt mód 2003 novembere az MPI-M igazgatója Budapestre látogat 2004 tavaszán rövid látogatás a hamburgi klímakutató intézetben megállapodás az MPI-M és az OMSz között 2004 nyarán két kutató utazott Hamburgba két-két hónapos tanulmányútra feladatuk: részvétel az ún. nyári-szárazság probléma feltárásában REMO modell megismerése, a budapesti adaptáláshoz szükséges információk megszerzése november Meteorológiai Tudományos Napok 3

4 Bevezetés Modell-történet (REMO) Max Planck Intézet, Német Klímaközpont (DKRZ) az ECMWF globális időjárás-előrejelző modellje (IFS) ECHAM általános cirkulációs modell (1988) a parametrizációs csomagok (sugárzás, diffúzió, felhőzet, konvekció, planetáris határréteg) módosításával vált alkalmassá éghajlati előrejelzések készítésére óceáni kényszerek Europa Modell (időjárás-előrejelző) + ECHAM fizikai parametrizációja REMO (1993) november Meteorológiai Tudományos Napok 4

5 TARTALOM 1. BEVEZETÉS 2. A REMO MODELL 3. AZ ADAPTÁCIÓ EREDMÉNYE 4. NYÁRI-SZÁRAZSÁG PROBLÉMA 5. TERVEK

6 REMO REgional MOdel rácsponti modell horizontális térbeli differenciál-operátorok véges különbségekkel történő közelítése elforgatott koordináta rendszer: finomabb felbontás, pólus-probléma megkerülése, tartomány deformálódása, időlépcső november Meteorológiai Tudományos Napok 6

7 REMO fázishibák kiküszöbölésére: Arakawa C-rács h h h h h h h h h v v v v v v v v v u u u u u u u u u h u h u h v v v h u h u h v v v h u h u h stabilitási (CFL-) kritérium: felbontás időlépcső maximális horizontális felbontás: 10 km november Meteorológiai Tudományos Napok 7

8 Pressure (hpa) REMO hibrid vertikális koordináták: a felszínen felszínkövető, a légkör tetején nyomási rendszer november Meteorológiai Tudományos Napok 8

9 REMO hidrosztatikus (nem-hidrosztatikus változat fejlesztés alatt) prognosztikai változók: felszíni nyomás, modellszinteken: hőmérséklet, horizontális szélkomponensek, felhő-víztartalom, vízgőz-tartalom két parametrizációs séma: EM-fizika + globális ECHAM-fizika november Meteorológiai Tudományos Napok 9

10 REMO A modellfuttatás lépései elő-feldolgozás: tartomány (rács) definiálása felszíni mezők előállítása az adott rácson az integráláshoz szükséges kezdeti- és peremfeltételek előállítása a rácson a felpörgési idő figyelembevétele / kiküszöbölése integrálás utó-feldolgozás november Meteorológiai Tudományos Napok 10

11 REMO Elő- feldolgozás tartomány definiálása 61*51 rácspont, 16 km-es felbontás, 20 vertikális szint felszíni paraméterek előállítása több lépésen keresztül globális műholdas adatállomány a vegetációs adatok felbontása 1km, a domborzat felbontása 30 ív-másodperc az előálló mezők: éves és havi bontású mezők domborzat, vegetáció típusa, érdessége, talajtípusok, talaj víztartó képessége, szárazföld-tenger kontúr LAI, vegetációs index, albedó november Meteorológiai Tudományos Napok 11

12 Peremfeltételek REMO regionális klímamodell peremfeltételekre van szükség hamis hullámok kezelése: Davies-séma alkalmazásával Relaxációs zóna Belső zóna peremfeltételek: re-analízisek a modell múltbeli adatokon történő tesztelése céljából (pl. ERA-15, ERA-40, NCEP) globális illetve regionális modellekből november Meteorológiai Tudományos Napok 12

13 REMO Interpoláció a kezdeti- és peremfeltételek előállítása az elforgatott koordináta-rendszerben adott felbontású rácson előbb horizontális, majd vertikális interpoláció november Meteorológiai Tudományos Napok 13

14 REMO Integrálás 61*51 rácspont, 20 vertikális szint, 16 km-es felbontás csatolás: hatóránként output: hatóránként futási idő: az OMSz IBM-Regatta típusú számítógépén egy 1 éves integrálás 8 processzoron 25 órát vesz igénybe p e r e m f e l t é t e l e k t=0 +6h +12h +18h +24h +30h +36h +42h o u t p u t o k november Meteorológiai Tudományos Napok 14

15 REMO Utó-feldolgozás nem elvárás, hogy a modell az adott időszak időjárását pontosan visszaadja statisztikai mennyiségek (átlagok, összegek) származtatása és azok pontosságának ellenőrzése nyomási szintekre történő interpoláció november Meteorológiai Tudományos Napok 15

16 TARTALOM 1. BEVEZETÉS 2. A REMO MODELL 3. AZ ADAPTÁCIÓ EREDMÉNYE 4. NYÁRI-SZÁRAZSÁG PROBLÉMA 5. TERVEK

17 Eredmények Adaptációs kísérletek 61*51 rácspont, 20 vertikális szint, 16 km-es felbontás hamburgi kísérletek (2): 1. peremfeltételek: ECMWF re-analízisek (analízisek), 2. dupla csatolás (ERA km 16 km) időszak: július december kísérletek Budapesten: cél: a hamburgi eredmények reprodukálása másfél éves teszt megismétlése (dupla csatolás alkalmazásával) november Meteorológiai Tudományos Napok 17

18 Eredmények A hamburgi és budapesti eredmények a kísérlet első hónapjára: november Meteorológiai Tudományos Napok 18

19 Eredmények A hamburgi és budapesti eredmények a kísérlet első hónapjára: november Meteorológiai Tudományos Napok 19

20 Eredmények Az összehasonlítás eredményei az integrálás hetedik hónapjában: november Meteorológiai Tudományos Napok 20

21 Eredmények Az összehasonlítás eredményei az integrálás hetedik hónapjában: november Meteorológiai Tudományos Napok 21

22 Eredmények Az összehasonlítás eredményei az utolsó hónapban: november Meteorológiai Tudományos Napok 22

23 Eredmények Az összehasonlítás eredményei az utolsó hónapban: november Meteorológiai Tudományos Napok 23

24 Eredmények Az összehasonlítás eredményei a teljes integrálásra: november Meteorológiai Tudományos Napok 24

25 Eredmények Összefoglalás a hőmérséklet, felhőfedettség esetében a különbség a két teszt között mindvégig kicsi marad 0.5 o C illetve 10 %; csapadék: nyáron a különbség néhol az 50 mm-t is eléri, főként a hegységek területén, ahol a havi csapadékösszeg az 500 mm-t is meghaladhatja, télen és ősszel a különbség elhanyagolható (2-5 mm), bár ekkor a csapadékösszeg is kevesebb, a teljes integrálásra vonatkozóan a különbség nem haladta meg a 100 mm-t november Meteorológiai Tudományos Napok 25

26 TARTALOM 1. BEVEZETÉS 2. A REMO MODELL 3. AZ ADAPTÁCIÓ EREDMÉNYE 4. NYÁRI-SZÁRAZSÁG PROBLÉMA 5. TERVEK

27 Nyári-szárazság probléma Nyári-szárazság probléma a nyári hónapokban a Duna vízgyűjtő területén kiszáradás figyelhető meg a modellezett értékekben hőmérséklet fölébecslés, nedvesség-csapadék alábecslés más klíma-modellekben is jelentkezik (MERCURE-projekt) november Meteorológiai Tudományos Napok 27

28 Nyári-szárazság probléma A Duna vízgyűjtő-területén lehullott csapadék (mm/hónap) Idő (hónapok) =CRU data =HIRHAM =ARPEGE =CHRM =HadRM3H =REMO =ERA november Meteorológiai Tudományos Napok 28

29 Nyári-szárazság probléma együttműködés a Max Planck Intézet és az OMSz között (2004) a modell-eredmények összevetése megfigyelési adatokkal (Schlanger Vera, OMSz, EMFO/ÉMO) kísérlet: 24 éves REMO-futtatás időszak: , terület: Európa, felbontás: 50 km, szintek száma: 20, kezdeti- és peremfeltételek: ECMWF re-analízisek november Meteorológiai Tudományos Napok 29

30 Nyári-szárazság probléma C m egfigyelt hőm érséklet m odellezett hőm érséklet 16 állomás j f m a m j j a s o n d A felhőborítottságot a modell egész évben szisztematikusan alábecsli. 100 % m egfigyelt felhőzet m odellezett felhőzet 16 állomás A hőmérséklet fölébecslése jellemző a nyári hónapokban. Forrás: Schlanger Vera (OMSz, EMFO/ÉMO) j f m a m j j a s o n d november Meteorológiai Tudományos Napok 30

31 Nyári-szárazság probléma % m ért relatív nedvesség m odellezett relatív nedvesség 16 állomás A nyári hónapokban a havi csapadékösszeg alábecslése jellemző, télen ennek fordítottja j f m a m j j a s o n d A relatív nedvesség alábecslése egész évben jellemző, de legkifejezettebb a nyári hónapokban. mm m ért csapadékm ennyiség m odellezett csapadékm ennyiség (nagyskálájú + konvektív) 16 állomás j f m a m j j a s o n d Forrás: Schlanger Vera (OMSz, EMFO/ÉMO) november Meteorológiai Tudományos Napok 31

32 Nyári-szárazság probléma Lehetséges okok: parametrizációs csomag hibája az advekció hibás kezelése Kísérletek (MPI-ben): vertikális szintek számának növelése (20 40) eredmény: a felhőborítottság ugyan nőtt, de a csapadék mennyisége tovább csökkent; a beérkező napsugárzás csökkent, a hőmérséklet viszont emelkedett (átlagos) áramlási kép összehasonlítása (ERA-15 REMO) eredmény: a REMO módosította az áramlást november Meteorológiai Tudományos Napok 32

33 Nyári-szárazság probléma Időszak: augusztus 1 hónapra kiátlagolt mező Forrás: Holger Göttel (MPI-M, Hamburg) M M A A ERA-15 REMO november Meteorológiai Tudományos Napok 33

34 TARTALOM 1. BEVEZETÉS 2. A REMO MODELL 3. AZ ADAPTÁCIÓ EREDMÉNYE 4. NYÁRI-SZÁRAZSÁG PROBLÉMA 5. TERVEK

35 Tervek Tervek az ECMWF (ERA-40) re-analízis adatok alkalmassá tétele a a modell múltbeli időszakra történő tesztelése kezdeti- és peremfeltételként való használatra a nyári-szárazság probléma megoldásában való két-/többoldalú együttműködés hosszútávú tervek: éghajlati projekciók készítése november Meteorológiai Tudományos Napok 35

36 Köszönöm a figyelmet!