Logowanie do System sprawozdań KDM

Parametryzacja i opracowanie mezoskalowego numerycznego modelu pogody WRF wysokiej rozdzielczości z asymilacją danych meteorologicznych i GNSS

Kierownik projektu: Mariusz Józef Figurski

Politechnika Gdańska

Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

Gdańsk

Streszczenie projektu

Prognozy modeli numerycznych są obecnie dla synoptyków podstawowym źródłem informacji o przyszłym stanie atmosfery. Stają się coraz doskonalsze dzięki systematycznemu postępowi w dziedzinie parametryzacji fizyki zjawisk meteorologicznych oraz zwiększaniu mocy obliczeniowej przekładającej się na wzrost rozdzielczości przestrzennej modeli globalnych, regionalnych jak i mezoskalowych. W ramach projektu zostanie opracowany nowy rodzaj prognozowania pogody o wyższej rozdzielczości w dziedzinie czasu i przestrzeni dla polepszenia komfortu cieplnego życia ludzi w obszarach miejskich. Tradycyjna prognoza pogody, oparta jest typem prognozy wielkoskalowej, które dobrze rozróżniają układy wysokiego i niskiego ciśnienia oraz wynikające z tego parametry meteorologiczne. Pomimo, że dokładne przewidzenie zmian pogodowych nie jest obecnie możliwe to jednak z każdym rokiem wzrasta ich wiarygodność. Jednak bardzo ona zależy od czasu prognozy. Prognozy krótkoterminowe (np. tygodniowe) są powszechnie wykorzystywane w różnych dziedzinach gospodarki, ale również przeciętnego obywatela np. do planowania czasu wolnego na świeżym powietrzu. Niemniej jednak prognozy nie są dokładne, dają z reguły jedną temperaturę dla regionu lub województwa. Rzeczywista temperatura może być zupełnie inna od prognoz, nawet tych oficjalnie nazywanymi ?najdokładniejszymi?, w zależności od tego czy jesteśmy w mieście, lesie, na wsi, czy w pobliżu akwenu wodnego. Prognoza pogody, którą można uzyskać obecnie za pomocą numerycznych modeli pogody, cechuje największa zgodność z pomiarami in situ w obszarach wiejskich z dala od obszarów miejskich, gdzie żyje większość ludzi. Przykładowo wprowadzenie kilka lat temu do użytkowania radaru meteorologicznego zrewolucjonizowało precyzję określenia obszarów występowania opadów, a szeroki dostęp do informacji o wynikach pomiarów każdemu obywatelowi pozawala odpowiedzieć na pytanie, gdzie i kiedy będzie padał lub pada deszcz. Projekt będzie się starał przenieść podobną dokładność prognozy temperatury, uwzględniając lokalne informacje geograficzno-fizyczne aglomeracji miejskich. Obecnie pogoda dla miast prognozowana jest z istnieją tylko stacje synoptyczne wykonujące pomiary in situ miedzy innymi temperatury, ale trudno w tym przypadku mówić o prognozowaniu.

Celem projektu będzie opracowanie prognozy pogody dla województwa pomorskiego o rozdzielczości przestrzennej na poziomie 1km i 500m z wykorzystaniem wysokorozdzielczych modeli geograficznych. Tak gęsta siatka nie jest obecnie stosowane przez żaden serwis pogodowy w Polsce. Najpopularniejszy serwisy dostępne dla mieszkańców naszego kraju oferują modele o rozdzielczości 4km (UM), 13km (COAMPS) tylko w wersji testowej dostępny jest prognoza 1.5 km dla obszaru Polski, ale nie wykorzystują one wysokorozdzielczych modeli geograficznych. Uzyskanie parametrów pogodowych co 1 km pozwoli na dokładne odzwierciedlenie warunków pogodowych panujących w regionie, szczególnie różnic występujących między terenami zurbanizowanymi oraz zielonymi. Osobno podejście zostanie zastosowane dla aglomeracji trójmiejskiej, gdzie zostanie zastosowana siatka >1km. Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwe będzie określenie obszarów o zmienionych właściwościach termicznych, radiacyjnych oraz wilgotnościowych, które przekładają się bezpośrednio na zjawisko miejskiej wyspy ciepła. Z rozdzielczością przestrzenną związana jest odpowiednia parametryzacja fizyczna, która będzie badana i walidowana z pomiarami metrologicznymi teledetekcyjnymi i in situ . Model WRF (Weather Rsearch & Forecasting) w wersji 3.9 umożliwia stosowanie różnych parametryzacji zjawisk fizycznych. Uwzględniana jest turbulencja przyziemnej warstwy atmosfery, zjawiska konwekcji atmosferycznej, radiacji atmosferycznej i powierzchniowej (promieniowanie krótko i długofalowe), fizyka planetarnej warstwy granicznej, itp. W przypadku rozważanego obszaru miejskiego istotą jest tzw. parametryzacja fizyki miejskiej. Jednym z zadań badawczych będzie wykonanie testów (symulacji) potwierdzających poprawność przyjętych parametryzacji fizycznych w tym parametryzacji miejskiej modelu. Osobnym zdaniem badawczym będzie uwzględnienie w procesie modelowania stanu atmosfery dostępnych danych pomiarowych w sensie ich asymilacji (moduł WRFDA - asymilacja danych pomiarowych z opcją transportu zanieczyszczeń gazowych) np. dane synoptyczne i GNSS.

Publikacje

  1. Grzegorz Nykiel, Pawel Wolak, Mariusz Figurski, Atmospheric opacity estimation based on IWV derived from GNSS observations for VLBI applications, GPS Solutions 22(1), (2018) 1-11
  2. Grzegorz Nykiel, Yevgen M. Zanimonskiy, Yuri M. Yampolski, Mariusz Figurski, Efficient Usage of Dense GNSS Networks in Central Europe for the Visualization and Investigation of Ionospheric TEC Variations, Sensors 10, (2017) 1-14
  3. Grzegorz Nykiel, Figurski Mariusz, Zofia Bałdysz, Analyses of the water vapor weighted mean temperature for Central Europe derived from mesoscale numerical weather model WRF, IAG Workshop: Satellite Geodesy for Climate Studies 1, (2017) 1-23
  4. Figurski Mariusz, Grzegorz Nykiel, Comparative analysis of the WRF weather forecasting performance on the Tryton HPC cluster, Infobazy 1, (2017) 1-43
  5. Mariusz Figurski, Grzegorz Nykiel, Investigation of the Impact of ITRF2014/IGS14 on the Positions of the Reference Stations in EuropeInvestigation of the Impact of ITRF2014/IGS14 on the Positions of the Reference Stations in Europe, Acta Geodynamica et Geomaterialia 14(43(188)), (2017) 401-410
  6. Figurski Mariusz, Model HRWRF i portal METEOPG, Prezentacja dla Zarządu Kopalnii Węgla Brunatnego "Bełchatów" 1, (2017) 1-34

Centrum Informatyczne Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej
ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk   |   tel. 58-347-24-11
email: office@task.gda.pl   |   NIP: 584-020-35-93