Единая модель
Унифицированная модель — это пакет программного обеспечения для численного прогнозирования погоды и моделирования климата , первоначально разработанный Соединенного Королевства Метеорологическим бюро в 1990 году. [1] [2] и в настоящее время оба используются и дорабатываются многими агентствами по прогнозированию погоды по всему миру. [3] Унифицированная модель получила свое название потому, что одна модель используется в диапазоне как временных масштабов (от прогноза текущей погоды до столетий), так и пространственных масштабов (от конвективного масштаба до моделирования климатической системы Земли). [4] Модели основаны на точках сетки , а не на волнах , и запускаются на различных суперкомпьютерах по всему миру. Атмосфера Единой модели может быть связана с рядом моделей океана. [5] В Метеорологическом бюро он используется для основного набора глобальных моделей, моделей Северной Атлантики и Европы (NAE) и модели Великобритании с высоким разрешением (UKV), а также различных моделей кризисных зон и других моделей, которые можно запускать. по требованию. Подобные комплекты унифицированных моделей с глобальными и региональными доменами используются многими другими национальными или военными метеорологическими агентствами по всему миру для оперативного прогнозирования.
Данные для численного прогноза погоды предоставляются наблюдениями со спутников, с земли (как с людьми, так и с автоматических метеостанций), с морских буев, радаров, радиозондов, метеозондов , профилометров ветра , коммерческих самолетов и фонового поля из предыдущих запусков моделей. Компьютерная модель корректируется только с учетом наблюдений с помощью ассимиляции , а не заставляет модель принимать наблюдаемое значение, которое может сделать систему нестабильной (и может быть неточным наблюдением). [6] Программный пакет Unified Model написан на Фортране (первоначально 77, но теперь преимущественно 90). [7] и использует высоту в качестве вертикальной переменной. [8] Поскольку большинство представляющих интерес объектов находится вблизи земли, вертикальные слои расположены ближе друг к другу у поверхности. [9]
Основные апартаменты UM в Метеорологическом бюро
[ редактировать ]Метеорологическое бюро использует ряд пакетов численных прогнозов погоды с использованием UM. [10]
Все модели используют топографию разного разрешения с большей точностью при более высоких разрешениях. Ограничивающим фактором для всех моделей является то, что для того, чтобы погодное явление было зарегистрировано моделью, оно должно иметь размер не менее трех точек сетки. Таким образом, для глобальной модели на расстоянии 40 км погодная система должна находиться на расстоянии не менее 120 км для моделирования. Это означает, что более мелкие явления, такие как небольшие депрессии, небольшие ураганы и сильные грозы, слишком малы, чтобы модель могла их уловить. По мере увеличения разрешения можно будет уловить более мелкие события, например, модель размером 1,5 км способна моделировать отдельные ливни.
Глобальная модель
[ редактировать ]Разрешение примерно 16 км с 70 вертикальными уровнями. [11] Охватывает весь земной шар и 168 часов в будущее два раза в день, это самый короткий прогноз среди синоптических моделей масштаба, используемых в настоящее время (большинство других имеют срок действия не менее 10 дней; кроме того, прогнозы Унифицированной модели доступны только через 72 часа для не- платящие пользователи). Глобальная модель предоставляет информацию о границах для уже устаревшей модели Северной Атлантики и Европы (NAE), для которой дополнительные более короткие прогоны (48 часов) производятся дважды в день. Модель приближена к реальной атмосфере с помощью гибридной ассимиляции данных 4D-Var. [12] наблюдений.
Модель UKV
[ редактировать ]70 вертикальных уровней, горизонтальное разрешение 1,5 км. Ресурс работы до 36 часов (в 2011 году он заменил британскую модель на 4 км). Прогноз выполняется каждые 3 часа с использованием граничных условий из глобальной модели длиной 25 км. [13] Разрешение составляет 1,5 км над Великобританией и 4 км над прилегающими территориями. [14] [15] Модель UKV поддерживается близко к наблюдениям с использованием ассимиляции данных 3D-Var каждые 3 часа.
Североатлантическая и европейская модель (на пенсии)
[ редактировать ]Модель Североатлантической и Европейской модели (NAE) Метеорологического бюро имела 70 уровней с разрешением 12 км. [11] Срок действия истекает через 48 часов с момента запуска. Поскольку Великобритания находится на северной широте, компьютер переносит область модели в экваториальное положение, поэтому точки сетки дают более квадратную область. Это снижает нагрузку на модель, позволяя ей работать быстрее. Модель приближена к реальной атмосфере за счет 4D-Var ассимиляции данных наблюдений .
Модель Евро 4 км (списана)
[ редактировать ]70 вертикальных уровней, горизонтальное разрешение 4,4 км. Проработал 120 часов. [11] Сейчас во многих приложениях его заменяет UKV, а в других — Глобальная модель.
САМ
[ редактировать ]Модель кризисной зоны представляет собой модель протяженностью 12 км, которую в случае необходимости можно использовать для любого региона мира. Это может включать военное использование ( MMU использует это в развернутых операциях) или экологические катастрофы.
Модели горных волн
[ редактировать ]Эта модель высокого разрешения предоставляет информацию о горных волнах в различных местах Великобритании и других областях, представляющих интерес для Метеорологического бюро.
Модель глобальных волн Метеорологического бюро
[ редактировать ]Это моделирует морские волны по всему миру.
Комнаты единой системы обмена сообщениями за пределами Метеорологического бюро
[ редактировать ]Пакеты унифицированных моделей, аналогичные моделям Метеорологического бюро, находятся в ведении Австралийского метеорологического бюро Австралийского , Организации научных и промышленных исследований Содружества , Южноафриканской метеорологической службы , Норвежского метеорологического института , Новозеландского национального института воды и атмосферы. Исследования , Метеорологическая администрация [Южной] Кореи и Национальный центр среднесрочного прогнозирования погоды , подчиненный офис Министерства наук о Земле Индии .
Австралийское бюро метеорологии
[ редактировать ]Австралийское метеорологическое бюро имеет действующую глобальную систему прогнозирования с разрешением 12 км, использующую унифицированную модель. Эта глобальная система обеспечивает граничные условия для ряда региональных систем более высокого разрешения, также использующих Единую модель.
[Южная] Корейская метеорологическая администрация
[ редактировать ]Метеорологическая администрация [Южной] Кореи имеет действующую глобальную систему прогнозирования с разрешением 10 км, использующую унифицированную модель. Эта глобальная система обеспечивает граничные условия для локальной системы Унифицированной модели ЧПП с разрешением 1,5 км, охватывающей регион Корейского полуострова.
UKCA
[ редактировать ]Химия и аэрозоли Соединенного Королевства ( UKCA ) — это подмодель UM, которая занимается химией малых газов и аэрозолей в рамках модели. [16] Это включает в себя расчет концентраций климатически важных газов, таких как метан и озон , а также состава и выделения аэрозолей . Как и большая часть UM, UKCA был написан в сотрудничестве Метеорологического бюро Великобритании и академических кругов Великобритании.
ДЖУЛС
[ редактировать ]Объединенная система земельной среды Великобритании — это модель поверхности суши, разработанная в сотрудничестве Метеорологического бюро и других исследовательских институтов. [17] JULES моделирует обмен тепла и влаги между атмосферой Унифицированной модели и поверхностью земли и растительностью. JULES также можно использовать в автономном режиме для оценки воздействия различных климатических моделей на поверхность суши и гидрологию.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Использование единой модели для прогнозирования погоды в Метеорологическом бюро Метеорологическое бюро 2011. Проверено 10 ноября 2011 г.
- ^ Использование унифицированной модели для моделирования климата в Метеорологическом бюро Метеорологическое бюро 2011. Проверено 10 ноября 2011 г.
- ^ Единая модель сотрудничества . Метеорологическое бюро 2010. Проверено 22 апреля 2010 г.
- ^ Единая модель . Метеорологическое бюро 2011. Проверено 10 ноября 2011 г.
- ^ Модели океана Метеорологического бюро Метеорологическое бюро 2011. Проверено 10 ноября 2011 г.
- ^ Ассимиляция и ансамбли данных Метеорологического бюро . Проверено 28 декабря 2009 г.
- ^ «Фортран 90» . Метеорологическое бюро. 2008. Архивировано из оригинала 30 апреля 2003 г. Проверено 30 августа 2008 г.
- ^ «Новая динамика» . Метеорологическое бюро. 2008. Архивировано из оригинала 18 июня 2010 г. Проверено 3 сентября 2008 г.
- ^ «Комплексы оперативного численного прогноза погоды на 2008 год» . Метеорологическое бюро. 2008 год . Проверено 30 августа 2008 г.
- ^ Единая модель Метеорологического бюро . Метеорологическое бюро 2009. Проверено 28 декабря 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с Конфигурации численной модели атмосферы по состоянию на начало 2010 года . Метеорологическое бюро 2010.
- ^ Гибридная вариационная/ансамблевая ассимиляция данных. Архивировано 16 марта 2012 г. в Wayback Machine . Метеорологическое бюро 2011.
- ^ Модель UKV , Метеорологическое бюро, январь 2012 г.
- ^ Проблемы с ЧПП высокого разрешения , обсуждение модели UKV, Met Office 2010.
- ^ Опыт использования 1,5-километровой версии унифицированной модели метеорологического бюро для прогнозирования на короткие расстояния , обсуждение модели UKV, Met Office 2011.
- ^ Модель химии и аэрозолей Соединенного Королевства , разработанная в сотрудничестве с Метеорологическим бюро. По состоянию на 10 ноября 2011 г.
- ^ Сотрудничество JULES . Метеорологическое бюро 2011. По состоянию на 10 ноября 2011 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Веб-страница единой модели сотрудничества в Метеорологическом бюро.
- Единые типовые документы
- Введение в UM от NCAS