ММ5 (сокращенно Fifth-Generation Penn State / NCAR мезомасштабного Model ) является региональным мезомасштабная модель используется для создания прогнозов погоды и климатических прогнозов. Это модель сообщества, поддерживаемая Университетом штата Пенсильвания и Национальным центром атмосферных исследований . MM5 - это сигма-координатная модель с ограниченной площадью и привязкой к местности, которая используется для воспроизведения или прогнозирования атмосферной циркуляции в мезомасштабном и региональном масштабе. [1]С 1970-х годов он много раз обновлялся, чтобы исправлять ошибки, адаптироваться к новым технологиям и работать на разных типах компьютеров и программного обеспечения. Его используют по-разному: для исследований и для предсказания погоды. В исследованиях он используется для сравнения с другими моделями, чтобы увидеть, что работает, а что нет. Он также используется для моделей качества воздуха. [2]
Активная разработка модели завершилась выпуском версии 3.7.2 в 2005 году, и она была в значительной степени вытеснена моделью исследования и прогнозирования погоды (WRF) . [3]
Функции
MM5 можно перемещать по всему миру, что помогает поддерживать разные широты, типы местности, высоты, типы почвы и т. Д. Модель может быть гидростатической или негидростатической, в зависимости от желаемого результата. Тот факт, что модель является региональной, означает, что она требует начальных условий и боковых граничных условий. Это означает, что каждая граница (их четыре) имеет инициализированные поля скорости ветра, температуры, давления и влажности. [4] Таким образом, для этой программы необходимы данные с координатной привязкой. Эта модель берет, а затем анализирует свои данные на основе поверхностей давления. Однако эти поверхности должны быть сначала интерполированы по определенной вертикальной координате, прежде чем их можно будет проанализировать. [4] Эта вертикальная координата, сигма , вычисляется и затем используется во всей программе. Σ определяется как: Σ = (pp t ) / p *, p * = p s -p t , где p - давление , p s - поверхностное давление , а p t - давление в верхней части модели. [5] Когда Σ находится близко к земле, программа следует за фактическим рельефом, но когда Σ выше, программа смотрит на изобарические поверхности. Σ варьируется от 0 до 1. [4] [6] Он имеет адаптируемые и множественные возможности вложения, что позволяет запускать несколько программ одновременно, используя двустороннее вложение. MM5 включает ввод фактических данных, что полезно, потому что можно использовать рутинные наблюдения. Затем данные можно сравнивать и использовать в контексте с другими моделями. [6] MM5 также имеет вертикальные координаты по местности и четырехмерную ассимиляцию данных (FDDA). [6] FDDA используется, когда есть много данных, которые были получены за более длительный период времени. Затем эти данные, которые необходимо было собрать за более длительный период времени, помещаются в FDDA. Он также используется для динамической инициализации и четырехмерных наборов данных. [4] Что наиболее важно, MM5 хорошо документирован и имеет много мест для поддержки пользователей.
Функции
Система моделирования MM5 состоит из множества частей, каждая из которых выполняет свои функции. К этим частям относятся: TERRAIN, REGRID, LITTLE_R, NESTDOWN, INTERPF, INTERPB и GRAPH / RIP. В основном, модель начинается с получения информации, а затем создается модель земли. Это делается с помощью элемента TERRAIN. [7] Затем модель угадывает различные давления, существующие в атмосфере на этом участке земли, что и делается с помощью REGRID. [7] Затем модель принимает эти предположения и с помощью некоторых наземных наблюдений может создать объективный анализ, используя LITTLE_R. [8] RAWINS - это более старая версия LITTLE_R, поэтому LITTLE_R используется чаще. Затем INTERPF берет эти данные из RAWINS / LITTLE_R и REGRID для интерполяции этих данных в координату сигмы, описанную выше. [7] MM5 вычисляет временную комбинацию самостоятельно. Функция NESTDOWN имеет возможность изменять уровни вертикальной сигмы. INTERPB генерирует первое предположение для RAWINS, а также собирает файлы, используемые для предположений для REGRID. Наконец, GRAPH / RIP генерирует графики, которые пользователи могут просматривать на основе всех данных, предоставленных другими программами. [7] RIP означает «Чтение / Интерполяция / Построение», и он использует графику NCAR, чтобы помочь предусмотреть вывод MM5. [9]
Основы памяти и кода
MM5 написан на FORTRAN . Эти программы FORTRAN должны быть скомпилированы на локальном компьютере, а некоторые необходимо перекомпилировать каждый раз при изменении конфигурации модели. [10] Программа использует указатели для присвоения переменных значениям. Эти указатели переходят в части памяти для присвоения определенных значений желаемым переменным. [11] MM5 также может выполнять несколько задач одновременно. В частности, две разные задачи могут выполняться одновременно на разных процессорах, и MM5 использует это в максимально возможной степени. [11] Эта многозадачность также использует вложение, а MM5 позволяет одновременно запускать до девяти доменов (процессов), и они взаимодействуют на протяжении всего процесса. [4] В модели используется двустороннее вложение, которое происходит, когда входные данные от грубой сетки одного гнезда, которая представляет собой высокую плотность ячеек в одной области, поступает от одной из четырех границ, но обратная связь с более грубой сеткой происходит через интерьер гнезда. [4] Каждый домен собирает информацию из своего родительского домена на каждом временном шаге, затем он выполняет три временных шага , а затем доставляет информацию обратно в свой родительский домен. [4] Существует три различных способа выполнения двустороннего раскроя: интерполяция раскроя, ввод анализа раскроя и ввод раскладки ландшафта. [4] Интерполяция происходит на ровной местности, например на воде. Для этого типа двустороннего вложения ввод не требуется. Для ввода Nest требуется файл с именем MMINPUT, и этот файл содержит метеорологическую информацию и информацию о местности, чтобы на начальном этапе можно было провести более точный анализ. Наконец, для ввода ландшафта требуется файл TERRAIN. Затем интерполируются метеорологические поля . [4] Когда возникает многозадачность, переменные должны быть помечены как общие или частные. Общий означает, что все процессоры имеют доступ к одной и той же части памяти, а частный подразумевает, что каждый процессор должен иметь свою собственную частную копию массива с его личной ячейкой памяти. [11] Многозадачность реализуется в подпрограммах Solve1, Solve3 и Sound.
Требования
MM5 можно запускать разными способами, в зависимости от компьютера. Модель может быть запущена на однопроцессорном компьютере с архитектурой с общей памятью или с архитектурой с распределенной памятью. Он может работать на различных платформах , а также такие , как IBM , SGI Origin 200/2000, CRAYs (J90, C90, T3E), DEC_Alphas, Альф работает Linux, Sun, и многое другое. Компьютер он запускается на должны Fortran 90 и 77 компиляторов и компилятор Си . Кроме того, он может иметь графику NCAR и инструменты MPI для запуска модели MPI MM5. Однако в этом нет необходимости. Модель MM5 занимает не менее половины гигабайта памяти и несколько гигабайт дискового пространства . [6]
Исходный код
Сам код MM5 включает более 220 подпрограмм с более чем 55 000 строк кода. [12] Он использует стандартный Fortran 77 с указателями Cray. Список подпрограмм всех функций в MM5 с кратким описанием и подпрограммами, которые вызываются в нем, можно найти здесь. [13]
Использовать
MM5 был адаптирован для использования во многих различных типах атмосферного моделирования:
- Региональные прогнозы погоды в реальном времени [14] [15] [16]
- Прогнозирование тропических циклонов [17] [18]
- Моделирование и прогноз изменения климата [19] [20]
Доработки и улучшения
Последнее обновление TERRAIN использует глобальные 30-секундные данные USGS о высоте местности, которые охватывают весь мир, тогда как раньше использовались только в континентальных Соединенных Штатах. [21] Это новое обновление также позволяет улучшить качество изображения местности, которое можно использовать в MM5. Улучшение REGRID упрощает пользователям ввод данных, а также делает его более портативным. [21] LIITLE_R был разработан в 2001 году для замены RAWINS. Улучшение LITTLE_R снова упрощает пользователям ввод данных. [21]
Смотрите также
- Модель исследования и прогнозирования погоды
Рекомендации
- ^ http://www2.mmm.ucar.edu/mm5/overview.html
- ^ http://www2.mmm.ucar.edu/mm5/workshop/ws03/sessionJ1/Klausmann.pdf
- ^ Dudhia, Jimy (июнь 2005). MM5 Версия 3.7 (Финальная версия) . Семинар пользователей WRF / MM5 - июнь 2005 г. Боулдер, Колорадо : Национальный центр атмосферных исследований .
- ^ Б с д е е г ч я http://www2.mmm.ucar.edu/mm5/documents/MM5_tut_Web_notes/INTRO/intro.htm
- ^ http://www2.mmm.ucar.edu/mm5/documents/mm5-code-pdf/sec1.pdf
- ^ а б в г http://www2.mmm.ucar.edu/mm5/overviewFeatures.html
- ^ а б в г http://www2.mmm.ucar.edu/mm5/overviewProgram.html
- ^ http://www2.mmm.ucar.edu/mm5/On-Line-Tutorial/little_r/little_r.html
- ^ http://www2.mmm.ucar.edu/mm5/On-Line-Tutorial/rip/rip.html
- ^ http://www2.mmm.ucar.edu/mm5/documents/MM5_tut_Web_notes/START/start.htm
- ^ а б в http://www2.mmm.ucar.edu/mm5/documents/mm5-code-pdf/sec2.pdf
- ^ ww2.mmm.ucar.edu
- ^ http://www2.mmm.ucar.edu/mm5/documents/mm5-code-pdf/sec5.pdf
- ^ http://cheget.msrc.sunysb.edu/html/alt_mm5.cgi [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ http://www.atmos.umd.edu/~mm5 [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ http://helios.aos.wisc.edu [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2008-06-13 . Проверено 25 июня 2008 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2008-06-13 . Проверено 29 июня 2008 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ http://www.atmos.washington.edu/~salathe/reg_climate_mod/ECHAM-MM5
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2008-06-07 . Проверено 29 июня 2008 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ а б в http://www2.mmm.ucar.edu/mm5/overviewRecent.html
Внешние ссылки
- Домашняя страница MM5