Глобальная система прогнозов
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( июль 2016 г. ) |
Глобальная система прогнозирования ( GFS ) — это глобальная система численного прогнозирования погоды , содержащая глобальную компьютерную модель и вариационный анализ, проводимый США Национальной метеорологической службой (NWS).
Операция
[ редактировать ]Математическая модель запускается четыре раза в день и дает прогнозы на срок до 16 дней, но с уменьшением пространственного разрешения через 10 дней. Навыки прогнозирования обычно уменьшаются со временем (как и в случае с любой моделью численного прогнозирования погоды), а для долгосрочных прогнозов только более крупные масштабы сохраняют значительную точность. Это одна из преобладающих синоптического масштаба широко используемых моделей среднего радиуса действия .
Принципы
[ редактировать ]Модель GFS представляет собой модель FV3 с приблизительным горизонтальным разрешением 13 км для дней 0–16. По вертикали модель разделена на 127 слоев и простирается до мезопаузы (примерно ~80 км), а по времени она выдает прогнозы каждый час в течение первых 120 часов. [1] три часа в течение 10-го дня и 12 часов в течение 16-го дня. Выходные данные GFS также используются для получения выходной статистики модели .
Варианты
[ редактировать ]В дополнение к основной модели, GFS также является основой из 30 членов с более низким разрешением (31, считая контрольные и оперативные элементы), ансамбля который работает одновременно с оперативной GFS и доступен в тех же временных масштабах. Этот ансамбль называется «Глобальной системой ансамблевых прогнозов» (GEFS). Ансамбль GFS объединяется с канадским ансамблем глобальных экологических многомасштабных моделей и образует Североамериканскую систему ансамблевых прогнозов (NAEFS).
Использование
[ редактировать ]Как и большинство работ правительства США, данные GFS не защищены авторским правом и доступны бесплатно в открытом доступе в соответствии с положениями законодательства США . Благодаря этому модель служит основой для прогнозов многочисленных частных, коммерческих и зарубежных метеорологических компаний.
Точность
[ редактировать ]К 2015 году модель GFS отстала по точности от других глобальных погодных моделей. [2] [3] Это было наиболее заметно в модели GFS, неправильно предсказавшей урагана «Сэнди» выход в море за четыре дня до выхода на берег, в то время как модель Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды правильно предсказала выход на берег за 7 дней. Было высказано предположение, что во многом это связано с ограничениями вычислительных ресурсов Национальной метеорологической службы. В ответ NWS приобрела новые суперкомпьютеры, увеличив вычислительную мощность с 776 терафлопс до 5,78 терафлопс. [4] [5] [6] По состоянию на выпуск 12z 19 июля 2017 года модель GFS была обновлена. В отличие от недавно обновленного ECMWF , новая GFS ведет себя в тропиках и других регионах несколько иначе, чем предыдущая версия. [7] Эта версия более точно учитывает такие переменные, как колебание Мэддена-Джулиана и воздушный слой Сахары . В 2018 году вычислительная мощность была снова увеличена до 8,4 петафлопс. [8] агентство также протестировало потенциальную модель замены с другой механикой - икосаэдрическую модель конечного объема (FIM), следящую за потоком В начале 2010-х годов ; он отказался от этой модели примерно в 2016 году, после того как она не продемонстрировала существенного улучшения по сравнению с СГФ.
В 2019 году было проведено серьезное обновление GFS, в ходе которого она была преобразована из GSM (глобальной спектральной модели) в новую dycore FV3. Горизонтальное и вертикальное разрешение осталось прежним, но это заложило основу для того, что сейчас известно как UFS (Единая система прогнозирования). 22 марта 2021 года NOAA обновило модель GFS, объединив ее с WaveWatch III глобальной волновой моделью , что увеличит разрешение GFS с 64 до 127 вертикальных уровней, одновременно расширив окно прогнозирования WaveWatch III с 10 до 16 дней. Это заставило некоторых метеорологов надеяться, что обновления GFSv16 будет достаточно, чтобы устранить разрыв в точности с моделью ECMWF, которая в то время считалась самой точной глобальной погодной моделью. [9] [10]
Модернизированное динамическое ядро
[ редактировать ]12 июня 2019 года, после нескольких лет испытаний, NOAA обновило GFS новым динамическим ядром — GFDL Finite-Volume Cubed-Sphere Dynamical Core (FV3) , которое использует метод конечных объемов вместо спектрального метода, использовавшегося ранее. версии СГФ. Получившаяся модель, первоначально разработанная под названием FV3GFS, унаследовала прозвище GFS, а устаревшая модель GFS будет работать до сентября 2019 года. [11] [12] Первоначальное тестирование GFS на основе FV3 показало многообещающие результаты, улучшая навыки крупномасштабного прогнозирования и точность отслеживания ураганов устаревшей GFS. [13]
Планируемые улучшения
[ редактировать ]После завершения первоначального оперативного внедрения FV3GFS глобальное моделирование Центра экологического моделирования (EMC) NOAA сосредоточилось на разработке следующего обновления GFS (v16), которое будет включать удвоенное вертикальное разрешение (от 64 до 127 слоев), более продвинутую физику, модернизация системы ассимиляции данных и подключение к модели глобальных волн NCEP с использованием модели сообщества Единой системы прогнозирования (UFS) . GFSv16 был реализован 22 марта 2021 года. [14]
23 сентября 2020 года первое глобальное приложение UFS в NCEP было реализовано в Глобальной системе ансамблевого прогнозирования (GEFS v12) . Компоненты этого обновления включают в себя:
- Использование глобальной модели FV3 (той же версии, что и GFS v15) в качестве атмосферного компонента GEFS.
- Увеличение горизонтального разрешения до ~25 км.
- Длина прогноза увеличена с 10 до 16 дней.
- Число участников увеличено с 21 до 31.
- Сопряжение атмосферного компонента GEFS с моделью глобальных волн NCEP
- Запустите 32-го участника на 5 дней (GEFS-Aero) для прогнозирования аэрозолей, встроенное представление аэрозолей на основе GOCART (GSD-Chem).
Эта реализация является первой связанной системой глобального масштаба в NCEP и заменяет предыдущие автономные системы Global Wave Ensemble и NEMS GFS Aerosol Component (NGAC). Более подробную информацию можно найти на веб-сайте GEFS v12 группы EMC Model Evaluation Group , веб-странице EMC GEFS и веб-странице EMC GEFS-Aerosol.
См. также
[ редактировать ]
- Интегрированная система прогнозирования - глобальная система прогнозирования погоды ЕЦСПП («Европейская модель»).
- Модель метеорологических исследований и прогнозирования
- Численный прогноз погоды
- Ансамблевое прогнозирование
- Rapid Refresh (прогноз погоды)
- Североамериканская мезомасштабная модель
- Геостационарный оперативный экологический спутник
- NEXRAD - сеть метеорологических радаров Национальной метеорологической службы.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Тимоти МакКлюнг. «Уведомление о техническом внедрении 16-11 с поправками» . Национальная служба погоды. Архивировано из оригинала 5 июня 2016 года . Проверено 5 июня 2016 г.
- ^ Бергер, Эрик (21 июня 2016 г.). «Погодная модель США сейчас является третьей-четвертой лучшей в мире» . Арс Техника.
- ^ Бергер, Эрик (11 марта 2016 г.). «Европейская модель прогнозирования, которая уже надрала Америке задницу, только улучшилась» . Арс Техника . Проверено 16 августа 2016 г.
- ^ Кравец, Давид (5 января 2015 г.). «Национальная метеорологическая служба увеличит мощность своих суперкомпьютеров в десять раз» . Арс Техника . Проверено 16 августа 2016 г.
- ^ Райс, Дойл (22 февраля 2016 г.). «Суперкомпьютер незаметно возвращает погодные ресурсы США на первое место» . США сегодня . Проверено 16 августа 2016 г.
- ^ «НОАА завершает модернизацию метеорологического и климатического суперкомпьютера» . НОАА . Проверено 16 августа 2016 г.
- ^ Команда, NCO Web. «НКО ПМБ – предстоящие изменения» . www.nco.ncep.noaa.gov . Проверено 19 июля 2017 г.
- ^ «NOAA начинает 2018 год с масштабной модернизации суперкомпьютера | Национальное управление океанических и атмосферных исследований» . www.noaa.gov . 9 января 2018 года . Проверено 20 августа 2018 г.
- ^ Лорен Гачес (22 марта 2021 г.). «НОАА обновляет флагманскую глобальную модель погоды США» . НОАА . Проверено 14 сентября 2021 г.
- ^ Пол Дуглас (18 апреля 2021 г.). «Сможет ли новая модернизация погодной модели GFS устранить разрыв с европейской моделью?» . АэрисПогода . Проверено 14 сентября 2021 г.
- ^ «Уведомление об изменении услуги 19-40» (PDF) . НОАА . Проверено 12 июня 2019 г.
- ^ «НОАА разработает новую глобальную модель погоды | Национальное управление океанических и атмосферных исследований» . 27 июля 2016 г.
- ^ «Сокращение бюджета NOAA вызывает прохладную реакцию в Конгрессе» . 27 апреля 2018 г.
- ^ «Уведомление об изменении услуги 21-20» (PDF) . Национальная метеорологическая служба . Проверено 22 марта 2021 г.