Globální předpovědní systém - Global Forecast System

Příklad předpovědního produktu z GFS, v tomto případě 96hodinová předpověď geopotenciální výšky a teploty 850 mb

GFS ( GFS ) je globální číselné počasí predikce systém obsahující globální počítačový model a variační analýzy běh vládou Spojených států Národní meteorologické služby (NWS).

Úkon

Matematický model běží čtyřikrát denně, a vytváří prognózy po dobu až 16 dní předem, ale se sníženou prostorovou rozlišovací schopnost po 10 dnech. Schopnost předpovědi obecně klesá s časem (jako u jakéhokoli numerického modelu předpovědi počasí) a u dlouhodobějších předpovědí si významnou přesnost zachovávají pouze větší měřítka. Je to jeden z převládajících synoptických modelů středního dosahu v obecném používání.

Zásady

Model GFS je model [metoda konečných objemových krychlových koulí | FV3]] s přibližným horizontálním rozlišením 13 km pro dny 0–16 dnů. Ve svislém směru je model rozdělen na 127 vrstev a zasahuje do mezopauzy (zhruba ~ 80 km) a dočasně produkuje předpovědní výstup každou hodinu na prvních 120 hodin, tři hodiny do dne 10 a 12 hodin do dne 16. Výstup z GFS se také používá k vytváření statistik výstupu modelu .

Varianty

Kromě hlavního modelu GFS je také základem nižším rozlišením 30-člen (31, počítání kontrolu a provozní členy) Ensemble , který běží souběžně s provozními GFS a je k dispozici ve stejných časových měřítcích. Tento soubor je označován jako „Global Ensemble Forecast System“ (GEFS). Soubor GFS je kombinován s kanadským globálním environmentálním víceúrovňovým modelem a tvoří Severoamerický systém předpovědí souborů (NAEFS).

Používání

Jako u většiny děl vlády USA, data GFS nejsou chráněna autorskými právy a jsou dostupná zdarma ve veřejné doméně podle ustanovení práva USA . Z tohoto důvodu model slouží jako základ pro předpovědi mnoha soukromých, komerčních a zahraničních meteorologických společností.

Přesnost

Do roku 2015 model GFS zaostával za přesností jiných globálních modelů počasí. To bylo nejpozoruhodnější v modelu GFS, který nesprávně předpovídal hurikán Sandy, který se vydal na moře až čtyři dny před pevninou, zatímco model Evropského centra pro střednědobé předpovědi počasí správně předpovídal přistání správně za 7 dní. Hodně z toho bylo navrženo kvůli limitům ve výpočetních zdrojích v rámci Národní meteorologické služby. V reakci na to NWS koupil nové superpočítače, čímž zvýšil výpočetní výkon ze 776 teraflopů na 5,78 petaflops. Od verze 12z dne 19. července 2017 byl model GFS upgradován. Na rozdíl od nedávno upgradovaného ECMWF se nový GFS ve srovnání s předchozí verzí chová v tropech a v jiných regionech trochu jinak. Tato verze přesněji odpovídá proměnným, jako je Madden -Julianova oscilace a saharská vzdušná vrstva . V roce 2018 byl výpočetní výkon opět zvýšen na 8,4 petaflopsu. Agentura také testovala potenciální náhradní model s odlišnou mechanikou, icosahedrální model s konečným objemem a konečným objemem (FIM), počátkem roku 2010; opustil tento model kolem roku 2016 poté, co nevykazoval podstatné zlepšení oproti GFS.

V roce 2019 proběhla hlavní aktualizace GFS, která ji převedla z GSM (globálního spektrálního modelu) na nové dycore FV3. Horizontální a vertikální rozlišení zůstalo stejné, ale to dalo základ tomu, co je nyní známé jako UFS (Unified Forecast System)

22. března 2021 NOAA upgradovala model GFS a spojila ho s globálním vlnovým modelem WaveWatch III , což zvýší rozlišení GFS ze 64 na 127 vertikálních úrovní a zároveň prodlouží předpovědní okno WaveWatch III z 10 na 16 dní. To ponechalo některým meteorologům naději, že upgrade GFSv16 bude stačit k vyplnění mezery v přesnosti s modelem ECMWF, který byl v té době považován za nejpřesnější globální model počasí.

Vylepšené dynamické jádro

12. června 2019, po několika letech testování, NOAA upgradovala GFS o nové dynamické jádro, GFDL Finite-Volume Cubed-Sphere Dynamical Core (FV3) , které používá metodu konečného objemu místo spektrální metody používané dříve verze GFS. Výsledný model, původně vyvinutý pod názvem FV3GFS, zdědil přezdívku GFS, přičemž starší GFS bude pokračovat až do září 2019. Počáteční testování GFS na bázi FV3 bylo slibné a zlepšovalo se ve velkém měřítku v predikčních dovednostech a hurikánovém okruhu přesnost staršího GFS.

Budoucnost GFS

Vzhledem k tomu, že počáteční operační implementace FV3GFS je nyní dokončena, zaměřilo se globální modelování centra NOAA Environmental Modeling Center (EMC) směrem k vývoji dalšího upgradu GFS (v16), který bude zahrnovat dvojnásobné vertikální rozlišení (64 až 127 vrstev), pokročilejší fyziku, upgrady systému asimilace dat a propojení s modelem globálních vln NCEP pomocí modelu komunity Unified Forecast System (UFS) . GFSv16 byl implementován 22. března 2021.

23. září 2020 byla první globální aplikace UFS na NCEP implementována do systému Global Ensemble Forecast System (GEFS v12) . Mezi součásti této aktualizace patří:

  • Použití globálního modelu FV3 (stejná verze jako GFS v15) jako atmosférické součásti GEFS
  • Zvýšení horizontálního rozlišení na ~ 25 km
  • Délka prognózy se zvýšila z 10 na 16 dní
  • Zvýšeno z 21 na 31 členů
  • Spojení atmosférické složky GEFS s modelem NCEP Global Wave
  • Spustit 32. člen na 5 dní (GEFS-Aero) pro predikci aerosolu, inline reprezentace aerosolu na základě GOCART (GSD-Chem).

Tato implementace je prvním globálně propojeným systémem na NCEP a nahrazuje předchozí samostatný globální soubor vln a soubor NEMS GFS Aerosol Component (NGAC). Další podrobnosti naleznete na webových stránkách GEFS v12 skupiny EMC Model Evaluation Group, webové stránce EMC GEFS a webové stránce EMC GEFS-Aerosol.

Viz také

Reference

externí odkazy

Stub ikona

Tento článek související s klimatologií / meteorologií je útržek . Wikipedii můžete pomoci jejím rozšířením .