Единая модель - Unified Model

В Единая модель это Численный прогноз погоды[1] и моделирование климата[2] программный пакет, первоначально разработанный объединенное Королевство Метеорологический офис, и в настоящее время используется и развивается многими агентствами по прогнозированию погоды по всему миру.[3] Единая модель получила свое название, потому что одна модель используется в диапазоне как временных шкал (прогноз текущей погоды до столетия), так и пространственных масштабов (от конвективной шкалы до моделирования земли климатической системой).[4] Модели точка сетки основанный, а не волновой, и работают на различных суперкомпьютеры во всем мире. Атмосфера Единой модели может быть связана с рядом моделей океана.[5] В Метеорологическом бюро он используется для основного набора Глобальной модели, модели Северной Атлантики и Европы (NAE) и модели Великобритании с высоким разрешением (UKV), в дополнение к множеству моделей зоны кризиса и других моделей, которые можно запускать. по запросу, по требованию. Подобные наборы Unified Model с глобальными и региональными доменами используются многими другими национальными или военными агентствами погоды по всему миру для оперативного прогнозирования.

Данные для численного прогноза погоды предоставляются посредством наблюдений со спутников, с земли (как с людей, так и с автоматических метеорологических станций), с морских буев, радаров, радиозонды метеозонд, профилометры ветра, коммерческий самолет и фоновое поле из предыдущих прогонов модели. Компьютерная модель настраивается только на наблюдения с использованием ассимиляция вместо того, чтобы заставлять модель принимать наблюдаемое значение, которое может сделать систему нестабильной (и может быть неточным наблюдением).[6]Программный комплекс Unified Model написан на Фортран (первоначально 77, но теперь преимущественно 90)[7] и использует высоту как вертикальную переменную.[8]Поскольку большинство интересных разработок расположены вблизи земли, вертикальные слои расположены ближе друг к другу у поверхности.[9]

Основные комплекты единой системы обмена сообщениями в Метеорологическом бюро

Метеорологическое бюро проводит ряд Численный прогноз погоды наборы с использованием единой системы обмена сообщениями.[10]

Все модели используют разное разрешение топография с большей точностью при более высоких разрешениях. Ограничивающим фактором для всех моделей является то, что для того, чтобы модель могла зарегистрировать погодное явление, оно должно иметь размер не менее трех точек сетки. Таким образом, для глобальной модели на расстоянии 40 км метеорологическая система должна быть смоделирована на расстоянии не менее 120 км. Это означает, что более мелкие явления, такие как небольшие впадины, более мелкие ураганы и сильные грозы, слишком малы для модели, чтобы их уловить. По мере увеличения разрешения могут быть обнаружены более мелкие события, например, модель длиной 1,5 км, по общему мнению, способна моделировать отдельные ливни.

Глобальная модель

Разрешение примерно 16 км с 70 вертикальными уровнями.[11] Охватывает весь земной шар и 168 часов в будущем дважды в день, что является самым коротким прогнозом из используемых в настоящее время синоптических масштабных моделей (большинство других рассчитаны на срок не менее 10 дней; кроме того, прогнозы единой модели доступны только на 72 часа для других платящие пользователи). Глобальная модель предоставляет информацию о границах для устаревшей модели Североатлантического региона Европы (NAE), для которой два раза в день производятся дополнительные более короткие серии (48 часов). Модель приближена к реальной атмосфере с помощью гибридная ассимиляция данных 4D-Var[12] наблюдений.

Североатлантическая и европейская модель - Пенсионер

Модель Североатлантической и европейской модели (NAE) Метеорологического бюро имеет 70 уровней с разрешением 12 км.[11] Срок его действия составляет 48 часов с момента запуска. Поскольку Великобритания находится на северной широте, компьютер переносит область модели в экваториальное положение, чтобы точки сетки давали более квадратную область. Это снижает нагрузку на модель, позволяя ей работать быстрее. Модель приближена к реальной атмосфере с помощью Ассимиляция данных 4D-Var наблюдений.

Евро 4 км модель

70 уровней по вертикали, разрешение по горизонтали 4,4 км. Бегут до 120 часов.[11] Сейчас во многих приложениях его заменяет UKV.

Модель UKV

70 уровней по вертикали, разрешение по горизонтали 1,5 км. Работает до 36 часов (это заменило британскую модель 4 км в 2011 году). Прогноз выполняется каждые 3 часа с использованием граничных условий из 25-километровой глобальной модели.[13] Разрешение составляет 1,5 км над Великобританией и 4 км над прилегающими территориями.[14][15] Модель UKV приближена к наблюдениям с использованием Ассимиляция данных 3D-Var каждые 3 часа.

CAM

Модель зоны кризиса - это модель длиной 12 км, которую можно использовать в любой части мира, если возникнет необходимость. Это может включать военное использование ( MMU используйте это при развернутых операциях) или экологических катастрофах.

Модели горных волн

Эта модель с высоким разрешением предоставляет информацию о горные волны для различных мест в Великобритании и других областях, представляющих интерес для Метеорологического бюро.

Модель глобальной волны Метеорологического бюро

Это моделирует морские волны по всему миру.

Наборы единой системы обмена сообщениями за пределами Метеорологического бюро

Комплекты унифицированной модели, аналогичные комплектам Метеорологического бюро, находятся в ведении Австралийской Бюро метеорологии, австралийский Организация Содружества научных и промышленных исследований, то Метеорологическая служба Южной Африки, то Норвежский метеорологический институт, Новая Зеландия Национальный институт водных и атмосферных исследований, юг] Корейское метеорологическое управление и Национальный центр среднесрочного прогнозирования погоды, подчиненный офис индийского Министерство наук о Земле.

Австралийское бюро метеорологии

Австралийский Бюро метеорологии, иметь действующую глобальную систему прогнозирования с разрешением 40 км, использующую унифицированную модель. Эта глобальная система обеспечивает граничные условия для ряда региональных систем с более высоким разрешением, также использующих унифицированную модель.

[Южная] Метеорологическая администрация Кореи

Юг] Корейское метеорологическое управление иметь действующую глобальную систему прогнозирования с разрешением 17 км, использующую Единую модель. Эта глобальная система обеспечивает граничные условия для региональной унифицированной модели с разрешением 12 км. ЧПП система, охватывающая Юго-Восточную Азию.

UKCA

Соединенное Королевство Химия и аэрозоли (UKCA ) - это подмодель единой системы обмена сообщениями, которая касается химического состава следовых газов и аэрозолей в рамках модели.[16] Это включает в себя расчет концентраций климатически значимых газов, таких как метан и озон, а также состав и эволюция аэрозоли. Как и большая часть единой системы обмена сообщениями, UKCA был написан в сотрудничестве между Метеорологическое бюро Великобритании и UK Academia.

ДЖУЛС

Joint UK Land Environment System - это модель земной поверхности, которая была разработана в сотрудничестве между Метеорологическим бюро и другими исследовательскими институтами.[17] ДЖУЛС моделирует обмен теплом и влагой между атмосферой Единой модели, земной поверхностью и растительностью. JULES также можно использовать в автономном режиме для оценки воздействия различных климатических моделей на поверхность суши и гидрологию.

Рекомендации

  1. ^ Использование единой модели для прогноза погоды в Метеорологическом бюро The Met Office 2011. Проверено 10 ноября 2011 г.
  2. ^ Использование единой модели для моделирования климата в Метеорологическом бюро The Met Office 2011. Проверено 10 ноября 2011 г.
  3. ^ Сотрудничество в рамках единой модели. The Met Office 2010. Проверено 22 апреля 2010 г.
  4. ^ Единая модель. The Met Office 2011. Проверено 10 ноября 2011 г.
  5. ^ Метеорологические модели океана The Met Office 2011. Проверено 10 ноября 2011 г.
  6. ^ Ассимиляция и ансамбли данных Метеорологического офиса. Проверено 28 декабря 2009 года.
  7. ^ «Фортран 90». Метеорологическое бюро. 2008. Архивировано с оригинал на 2003-04-30. Получено 2008-08-30.
  8. ^ «Новая динамика». Метеорологическое бюро. 2008. Архивировано с оригинал на 2010-06-18. Получено 2008-09-03.
  9. ^ «Наборы оперативных численных прогнозов погоды на 2008 год». Метеорологическое бюро. 2008 г.. Получено 2008-08-30.
  10. ^ Единая модель Метеорологического бюро. Met Office 2009. Проверено 28 декабря 2009 г.
  11. ^ а б c Конфигурации численных моделей атмосферы на начало 2010 г.. Метеорологический офис 2010.
  12. ^ Гибридная вариационная / ансамблевая ассимиляция данных В архиве 2012-03-16 в Wayback Machine. Метеорологическое бюро 2011.
  13. ^ Модель UKV, Метеорологическое бюро, январь 2012 г.
  14. ^ Проблемы с ЧПП высокого разрешения, обсуждая модель UKV, Met Office 2010.
  15. ^ Опыт работы с 1,5-километровой версией унифицированной модели Метеорологического бюро для краткосрочного прогнозирования, обсуждая модель UKV, Met Office 2011.
  16. ^ Соединенное Королевство Модель химии и аэрозолей разработан в сотрудничестве с Метеорологическим бюро. Доступ 10 ноября 2011 г.
  17. ^ ДЖУЛС сотрудничество. The Met Office 2011. По состоянию на 10 ноября 2011 г.

внешняя ссылка