VERIFICACIÓ DELS MODELS METEOROLÒGICS DEL SMC – RESUM ANUAL 2013

Els resultats de la verificació anual del 2013 mostren, en conjunt, un millor comportament del model WRF, especialment pel que fa al pronòstic de la temperatura a l’àmbit de Catalunya. Quant a la distribució espacial, les principals discrepàncies s’observen en aquells punts on l’altitud real de l’estació difereix molt de l’orografia resolta a l’escala del model.

  

INTRODUCCIÓ

El present informe resumeix els resultats de la verificació operativa dels models meteorològics de l‘SMC. Els resultats de la verificació s’agrupen en funció de la font de dades d’observacions i la metodologia utilitzades. El conjunt de tots els resultats permet obtenir una imatge simplificada del grau d’error associat a les principals variables de pronòstic dels models meteorològics del SMC.

MODELS

Les configuracions dels models inclosos en aquest estudi es mostren a la taula següent:

Taula 1. Configuracions dels models considerats en l’estudi. D’esquerra a dreta: nom de la configuració versió del codi, pas de malla, dimensions de la malla (x,y,z), condicions inicials, condicions de contorn, dades del model global utilitzat al domini mare, abast del pronòstic i comentaris addicionals. En blau, el model de referència de l‘SMC.

En aquest informe només s’inclou la verificació de les simulacions de les 00 TU. D’altra banda, donat que cada model presenta dominis diferents, per verificar de forma comparada es calculen els índexs considerant la finestra comuna que resulta de la intersecció de les diferents parelles de dominis (figura 1).

 Figura 1. Dominis dels models WRF (verd) i COSMO (vermell). Esquerra: dominis WRF-09 i COSMO-07.
 Dreta: dominis WRF-03 i COSMO-03.

 

METODOLOGIA

Les metodologies i fonts de dades utilitzades en el procés de verificació es resumeixen a la taula següent

Taula 2. Metodologies i fonts de dades utilitzades en la verificació. D’esquerra a dreta: dades d’observació (veure Annex 1), configuració del model, variables/nivells verificats (veure Annex 2) i índexs utilitzats (veure Annex 3).
 
 

En la verificació de pronòstics amb dades d’observacions puntuals (METAR, RAOB, XEMA) s’utilitza el píxel del model més proper a les coordenades de l’estació que pertany a la categoria “terra” de la màscara terra/mar resolta pel model.

Els índexs finals resulten de fer un agregat de les parelles previst/observat per tot l’any i per totes les estacions processades.

 

RESULTATS

Els resultats de la verificació s’agrupen en dues seccions:

–       Verificació model referència:

Inclou una versió resumida dels principals resultats de la verificació del model de referència de l’SMC.

–       Verificació comparada:

Inclou una versió ampliada dels resultats de la verificació comparada dels models de l‘SMC.

A continuació es mostren tots els resultats especificant la secció a la qual pertany, la font de dades d’observacions utilitzada i la forma particular de presentar la informació:

 

VERIFICACIÓ MODEL REFERÈNCIA (METAR): TAULA RESUM WRF-09
Taula 3. ME i MAE a diferents horitzons de pronòstic del model WRF-09 per a diferents variables (Annex 2).

 

VERIFICACIÓ MODEL REFERÈNCIA (RAOB): TAULA RESUM WRF-09
Taula 4. ME i MAE a diferents horitzons de pronòstic del model WRF-09 per a diferents variables (Annex 2).
 
 
VERIFICACIÓ MODEL REFERÈNCIA (XEMA): TAULA RESUM WRF-03
Taula 5. ME i MAE a diferents horitzons de pronòstic del model WRF-03 per a diferents variables (Annex 2).

VERIFICACIÓ MODEL REFERÈNCIA (XEMA): MAPES ERROR WRF-03 – 1r dia
 
 Figura 2. ME (columna esquerra) i MAE (columna dreta) dels valors extrems de temperatura a 2 m (ºC) del primer dia de pronòstic pel model WRF-03: temperatura màxima (fila superior) i temperatura mínima (fila inferior). Els punts corresponen a estacions de la XEMA.

 

VERIFICACIÓ MODEL REFERÈNCIA (XEMA): MAPES ERROR WRF-03 – 2n dia
 
 Figura 3. ME (columna esquerra) i MAE (columna dreta) dels valors extrems de temperatura a 2 m (ºC) del segon dia de pronòstic pel model WRF-03: temperatura màxima (fila superior) i temperatura mínima (fila inferior). Els punts corresponen a estacions de la XEMA.

 

VERIFICACIÓ COMPARADA (METAR): ERROR EN FUNCIÓ DE L’HORITZÓ DE PRONÒSTIC
 Figura 4. Índexs ME (columna esquerra) i MAE (columna dreta) dels models WRF-09 i COSMO-07 pel 2013 obtinguts de verificar respecte dades METAR. De dalt a baix: pressió reduïda a nivell del mar (hPa), temperatura a 2m (ºC), temperatura del punt de rosada a 2m (ºC) i velocitat del vent a 10m (m/s)
VERIFICACIÓ COMPARADA (RAOB): ERROR EN FUNCIÓ DE L’HORITZÓ DE PRONÒSTIC (I)
 Figura 5. Índexs ME (columna esquerra) i MAE (columna dreta) dels models WRF-09 i COSMO-07 pel 2013 obtinguts de verificar respecte dades RAOB. De dalt a baix: temperatura a 850 hPa (ºC), temperatura del punt de rosada a 850 hPa (ºC), temperatura a 700 hPa (ºC) i velocitat del vent a 700 hPa (m/s)

 

VERIFICACIÓ COMPARADA (RAOB): ERROR EN FUNCIÓ DE L’HORITZÓ DE PRONÒSTIC (II)
 Figura 6. Índexs ME (columna esquerra) i MAE (columna dreta) dels models WRF-09 i COSMO-07 pel 2013 obtinguts de verificar respecte dades RAOB. De dalt a baix: temperatura a 500 hPa (ºC), altura geopotencial a 500 hPa (gpm) i velocitat del vent a 300 hPa (m/s).
 
VERIFICACIÓ COMPARADA (XEMA): ERROR EN FUNCIÓ DE L’HORITZÓ DE PRONÒSTIC
  Figura 7. Índexs ME (columna esquerra) i MAE (columna dreta) dels models WRF-03 i COSMO-03 pel 2013 obtinguts de verificar respecte dades XEMA. De dalt a baix: temperatura a 2 m (ºC), humitat relativa a 2m (%) i velocitat del vent a 10m (m/s).

CONCLUSIONS

Les principals conclusions que s’extreuen dels resultats anteriors són les següents:

  • Els índexs tendeixen a empitjorar a mesura que augmenta l’horitzó de pronòstic.
  • Aquesta tendència es veu modulada pel cicle diürn en les variables definides prop del sòl.
  • El WRF presenta resultats lleugerament més bons en el conjunt de tots els índexs, especialment pel que fa al domini petit.
  • El WRF-03 millora els resultats del WRF-09 pel que fa a temperatura i humitat a 2 m.
  • L’error en la temperatura a 2 m acostuma a ser més gran durant les hores nocturnes.
  • La distribució espacial de l’error de les temperatures extremes diàries, en general mostra discrepàncies més grans per les estacions situades en valls i en les que la seva altura real s’allunya molt de la que realment el model és capaç de resoldre a la seva escala de treball.
  • Al domini petit, tant el model WRF com el COSMO tendeixen a sobreestimar la velocitat del vent, especialment a les hores nocturnes.

 

ANNEX I

Nomenclatura associada a les fonts de dades d’observacions utilitzades en la verificació:

METAR: METeorological Aerodrome Report.

RAOB: RAwinsonde OBservation.

XEMA: Xarxa d’Estacions Meteorològiques Automàtiques de l‘SMC.

 

ANNEX II

Nomenclatura associada a les variables utilitzades en la verificació:

pmsl: pressió reduïda al nivell del mar.

t2m: temperatura a 2 m.

t2d: temperatura del punt de rosada a 2 m.

v10m: velocitat del vent a 10 m.

t: temperatura.

z: altura geopotencial.

td: temperatura del punt de rosada.

v: velocitat del vent.

 

ANNEX III

Nomenclatura associada als índexs de verificació:

ME: Mean Error.

MAE: Mean Absolute Error.

Comentaris tancats.