Глобальная Multiscale модель окружающей среды ( GEM ), часто известная как модель ККМ в Северной Америке, является интегрированным прогнозирования и ассимиляции данных системы , разработанной в Recherche ан предвидения Numerique (RPN), метеорологических исследований отделения (МРБ), и канадский метеорологический центр (CMC). Наряду с NWS 's Global Forecast System (GFS), которая заканчивается до 16 дней, ECMWF ' s Интегрированная система прогнозирования (МФС), который истекает 10 дней, Naval Research Laboratory ВМС Глобальная экологическая модель (NAVGEM), который заканчивается восемь дней, и ВеликобританияМетеобюро «s Единая модель , которая работает до шести дней, это один из пяти преобладающих синоптических масштабных моделей средней дальности общего пользования.
Операция
Детерминированная модель
Операционная модель GEM, известная как глобальная детерминированная система прогнозирования (GDPS), в настоящее время используется для глобального цикла усвоения данных и среднесрочного прогнозирования, регионального цикла ассимиляции данных и краткосрочного прогнозирования. Мезомасштабные прогнозы (распространяемые под именами региональная детерминированная система прогнозирования или RDPS для более грубой сетки и системы детерминированного прогнозирования с высоким разрешением или HRDPS для более мелкой сетки) производятся в одночасье и доступны для оперативных прогнозистов. Растущее число метеорологических приложений в настоящее время либо основано на модели GEM, либо использует ее. Срок действия GEM составляет 10 дней, что соответствует общедоступным результатам Европейской интегрированной системы прогнозирования .
Модель ансамбля
Ансамблевый вариант GEM известен как Глобальная система ансамблевого прогнозирования (GEPS). Она состоит из 20 членов (плюс контроль ) и рассчитана на 16 дней, что соответствует диапазону американской глобальной системы прогнозов . GEPS работает вместе с ансамблем GFS, чтобы сформировать Североамериканскую систему ансамблевых прогнозов . Региональная система ансамблевого прогнозирования (REPS), охватывающая Северную Америку и также состоящая из 20 членов плюс контроль, работает 72 часа.
Разработка
Модель GEM была разработана для удовлетворения потребностей Канады в оперативном прогнозировании погоды на ближайшие годы. В настоящее время они включают краткосрочное региональное прогнозирование, среднесрочное глобальное прогнозирование и усвоение данных. В будущем они будут включать прогноз текущей погоды в мезомасштабах и динамическое прогнозирование с расширенным диапазоном в месячных или сезонных временных масштабах. Суть подхода заключается в разработке единой высокоэффективной модели, которую можно реконфигурировать во время выполнения для работы либо в глобальном масштабе с одинаковым разрешением (с возможным ухудшением разрешения в «другом» полушарии), либо для работы с переменным разрешением в глобальном масштабе. таким образом, чтобы высокое разрешение было сосредоточено на интересующей области.
Механика
Динамика рабочей модели GEM формулируется в терминах гидростатических примитивных уравнений с рельефом, соответствующим вертикальной координате давления (h). Время дискретизация неявная двукратным уровня Полулагранжева схема . Пространственная дискретизация - это формулировка точек сетки Галеркина на С-сетке Аракавы по горизонтали (широте и долготе) и не ступенчатая вертикальная дискретизация . Горизонтальная сетка может иметь одинаковое или переменное разрешение и, кроме того, может произвольно вращаться, вертикальная сетка также может изменяться. Явная горизонтальная диффузия равна -2 по всем прогностическим переменным.
Операционная модель GEM сопряжена с полным набором физических параметризаций, которые в настоящее время включают:
- солнечное и инфракрасное излучение взаимодействует с водяным паром , углекислым газом , озоном и облаками ,
- прогнозирование температуры поверхности над сушей методом восстановления силы,
- турбулентность в пограничном слое планеты за счет вертикальной диффузии, коэффициенты диффузии, основанные на стабильности и турбулентной кинетической энергии ,
- поверхностный слой на основе теории подобия Монина – Обухова ,
- схема мелкой конвекции (без осадков),
- Схема глубокой конвекции типа Куо (глобальная система прогнозов),
- Схема глубокой конвекции типа Фрича – Чаппелла (региональная система прогнозов),
- Схема конденсации Сундквиста для слоистых осадков,
- Сопротивление гравитационной волны .
Будущее
Следующим этапом разработки модели GEM является оценка негидростатической версии для мезомасштабных приложений, где гидростатическое предположение не работает. Версия с ограниченной площадью (открытыми границами) планируется позже. Версия GEM с распределенной памятью почти завершена, это основная работа по перекодированию, основанная на локально разработанном интерфейсе связи, в настоящее время использующем интерфейс передачи сообщений . Исследования эффективности различных схем земной поверхности, таких как ISBA ( взаимодействие почвы, биосферы и атмосферы ) и CLASS ( Канадская схема земной поверхности ), продвигаются вперед.
Стратегия продвигается к единой системе усвоения данных и прогнозов, в основе которой лежит единая многоцелевая и многомасштабная численная модель.
Применение
Результаты канадских моделей прогнозов, таких как GEM, охраняются авторским правом Канады, но выпускаются по бесплатной лицензии, если они надлежащим образом отнесены к Environment Canada. [1] Таким образом, различные неофициальные сайты распространяют данные GEM, включая GDPS и GEPS.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ "Документация по глобальным ансамблевым данным CMC" . NOAA / Национальная метеорологическая служба . Проверено 27 февраля 2019 года .
Внешние ссылки
- Официальный сайт GEM
- Введение в GEMDM, версию GEM с распределенной памятью
- GEM - Визуализация прогнозов погоды
- Выход модели Квебекского университета в Монреале :
- GEPS средний выход за 16 дней с тропических лакомых кусочков
- GEPS средний выход, еженедельные прогнозы, из 4 -х недель из Университета Джорджа Мейсона программы SubX «s (вверху справа)