DAM_7termin_WMO_numericka_prognoza_2019b

Транскрипт

1 1 m/s=3.6 km/h=2 čvora Mjerenje prizemnog vjetra Anemometar Ultrasonični anemometar anemogram 1

2 Mjerenje vjetra SODAR (SOnic Detection And Ranging), je mjerni meteorološki instrument koji se koristi za daljinsko mjerenje vertikalne strukture vjetra za niži sloj atmosfere, kao i njene termodinamičke strukture. Osnovni princip rada sodara jest odašiljanje zvučnog signala (impulsa) u atmosferu te primanje povratnog raspršenog zvučnog signala u kratkom vremenskom periodu. LIDAR (Light Detection and Ranging) je optički instrument za precizno mjerenje brzine vjetra i njegov smjer preko velikog područja u realnom vremenu. WIND PROFILERje instrument koji koristi zvučne ili radarske valove za mjerenje brzine i smjera vjetra na različitim visinama iznad tla. 2

3 U nedostatku instrumenta za mjerenje brzine vjetra služimo se procjenama jačine vjetra Beaufortova skala snage vjetra (skala ima podjele od 0-12 tj ukupno njih 13) 1 Bf = 1.1 m/s 2 Bf = 2.5 m/s 3 Bf = 4.5 m/s 4 Bf = 6.7 m/s Jačina 0: Brzina vjetra manja od 1 čvora, More: glatko kao ogledalo (bonaca). Jačina 6: Brzina vjetra: od 22 do 27 čvorova, More: visina valova m; valovi postaju još dulji. Česte bjele kapice koje se raspršuju. Jačina 2: Brzina vjetra: od 4 do 6 čvorova, More: visina valova m; pojavljuju se valići s krestama koje se ne lome. Jačina 7: Brzina vjetra: od 28 do 33 čvora, More: visina valova m; more postaje uzburkano. S raspršenih vrhova valova vjetar razvlači bijele pruge. Jačina 4: Brzina vjetra: od 11 do 17 čvorova, More: visina valova m; valovi postaju dulji. Česte bjele kapice. Jačina 10: Brzina vjetra: od 48 do 55 čvorova, More: visina valova m; more se počinje valjati, još više bijelih pruga koje razvlači vjetar s vrhova prelomljenih krijesta. Vidljivost uslijed raspršenja može biti smanjena. 3

4 Prikaz vjetra; brzina vjetra O brzini vjetra ovisi isparavanje, erozija tla i taloženje čestica kao i ljudski osjet topline. Vrlo brzo gibanje zraka izravno djeluje na vegetaciju, građevine i promet, osobito zračni i pomorski. Površina tla pruža otpor zračnim strujama i tako im smanjuje brzinu brzina raste s udaljenošću od podloge i to najbrže u donjih nekoliko metara uz tlo anemometri na visini od 10 m U visini, u slobodnoj atmosferi najveće brzine se nalaze često ispod same tropopauze (mlazna struja), a iznad toga se brzina smanjuje Dnevni hod brzine vjetra za neporemećene dane ili u prosjeku ima oblik vala (b) srednja skalarna brzina vjetra (m s -1 ) stalnost (%) t (h) 4

5 Prikaz vjetra; smjer vjetra Smjer vjetra je također važna klimatska karakteristika, posebno zato što promjene smjera često označuju promjenu vremena, a u mnogim krajevima vjetar iz određenog smjera izravno označava tip vremena. Odvojeno razmatranje smjera i brzine vjetra je najjednostavnije, ali može dati manjkave informacije Trenje je faktor koji utječe na smjer i brzinu vjetra istovremeno Udaljavajući se od tla u visinu vjetar postaje jači i skreće u desno dok se ne poklopi sa smjerom izobara tako da mu je niski tlak lijevo. Posljedica: ciklone i anticiklone na moru su relativno duljeg vijeka nego na kopnu-gdje se ciklone brže ispunjavaju i anticiklone brže slabe. Prosječni otklon stvarnog vjetra od izobara iznosi u srednjoj Europi oko 46, na obali Atlantika 13 a na pučini 10. Brzina vjetra na moru iznosi oko 2/3 brzine geostrofičkog vjetra, dok je na kopnu manja. 5

6 Prikaz vjetra; ruža vjetra +C=Calm (tišina) 6

7 Osim ružama vjetra, vjetar se može prikazati i strujnicama (linije što u svakoj točki imaju vektor vjetra kao tangentu) UCKA UCKA VELEBIT VELEBIT KRK KRK CRES CRES K V A R N E R K V A R N E R Čestine smjerova vjetra ljeti u Istri i Kvarneru u 14 h (puna linija) i u 21 h (isprekidana linija). vektorski srednjaci i strujnice za sjeverni Jadran tijekom ljetnih mjeseci za (b) 14 h i (c) 21 h u razdoblju od lipnja do kolovoza

8 Za podatke na 1 postaji mogu se koristiti i tablice kontingencije. Tablica kontingencije satnih vrijednosti vjetra u Zagrebu za 12 UTC ( ). 0-5 m/s 6-10 m/s 11-15m/s m/s m/s >26 m/s Zbroj N / / 29 NNE NE / / 80 ENE / / 102 E / / / 63 ESE / / / 55 SE / / / 84 SSE / / / 120 S / / 122 SSW / 84 SW WSW W / 27 WNW / 26 NW / 20 NNW / / 17 C / / / / / / / Zbroj

9 Za podatke na 1 postaji mogu se koristiti i hodografi, (a) W v (m s -1 ) j -2 N kopno u (m s -1 ) S more E (b) srednja skalarna brzina vjetra (m s -1 ) t (h) stalnost (%) Skalarni srednjak= brzine vjetra/n Vektorski srednjak= se računa iz usrednjenih u i v- komponenti vjetra Stalnost vjetra(%)= Vektorski srednjak/skalarni srednjak Rijeka. (a) Klimatološki hodograf vjetra (m s -1 ) izračunat za odabrani skup dana s obalnom cirkulacijom za razdoblje Vektor vjetra usmjeren je prema ishodištu koordinatnog sustava. Crtkane linije označavaju smjer pružanja obale. Strelice upućuju na smjer rotacije tijekom dana, a brojevi predstavljaju lokalno vrijeme. (b) Stalnost vjetra (%) (zvjezdice) i skalarni srednjak vjetra (m s -1 ) za odabrani skup dana s obalnom cirkulacijom (kružići). 9

10 Organizacija meteoroloških mjerenja WMO(World Meteorological Organization) Svjetska meteorološka organizacija je krovna organizacija i vodeći autoritet UN koja se bavi stanjem Zemljine atmosfere, njezinom interakcijom s oceanima, klimom i raspodjelom vodnih resursa nasljednik međunarodne meteorološke organizacije (International Meteorological Organization - IMO), utemeljene u Beču WMO je osnovana kao specijalna agencija UN za meteorologiju (vrijeme i klimu), hidrologiju i srodne grane geofizike. Dobiva status međuvladine organizacije čime je priznat položaj meteorologije u svijetu razmjenjuje oko 15 milijuna znakovnih podataka na dan i izrađuje 2000 vremenskih karata WMO okuplja preko 185 država članica Svjetski meteorološki dan g.: U budućnosti: toplije, sušnije, kišovitije! g.: Razumijevanje oblaka g.: Pripravnost na vrijeme - Klimatska inteligencija g. Sunce, Zemlja i vrijeme 10

11 Organizacija meteoroloških mjerenja Svjetsko meteorološko bdijenje (WWW-World Weather Watch) je globalni svjetski sustav za sakupljanje, analizu i distribuciju meteoroloških i njima srodnih informacija koje pripadaju nacionalnim službama svih država članica WMO-a te im služe za operativne i istraživačke ciljeve. Uspostava WWW zahtjeva: 1) standardizaciju metoda i tehnika motrenja i mjerenja 2) razvoj zajedničkih telekomunikacijskih procedura i 3) ujednačavanje prikazivanja motrenih i procesiranih informacija. 11

12 Svjetsko meteorološko bdijenje (WWW) Sustav Svjetskog meteorološkog bdijenja za prikupljanje, analizu i raspodjelu podataka WWW 12

13 Organizacija meteoroloških mjerenja (GOS) Glavne komponente GOS-a: Podsustav površinskihmotrenja Podsustav svemirskih motrenja Podsustav površinskihmotrenja se sastoji od mreže meteoroloških prizemnih i visinskih postaja na kopnu na moru fiksne pokretne automatske neautomatske (s motriteljem) Visinske postaje mogu biti: pilotbalonske, radiosondažne 13

14 Organizacija meteoroloških mjerenja (GOS) Zbog topografije, sve kopnene sinoptičke postaje nisu na istoj visini da se dijele na prizemne i planinske. provodi se redukcija tlaka na morsku razinu (prizemne) odnosno najbližu standardnu izobarnu plohu (planinske)-> najčešće na 850 hpa Problemi: za slučaj temperaturne inverzije slojevi dublji od 1 km -> moguće veće pogreške u ekstrapolaciji, osobito pri redukciji tlaka na morsku razinu pa se mogu javiti lažne anticiklone. 14

15 Podsustav površinskih motrenja na moru plutače platforme brod Automatske morske postaje mogu biti postavljene na: plutače; platforme (pomorske platforme; platforme za eksploataciju plina i ulja; mobilne platforme s opremom za bušenje nafte) brodovima(lagane plovne objekte; mobilne brodove) Mrežu mjerenja oceanskih brodova s meteorološkom opremom za površinska i visinska sinoptička motrenja nadopunjuju komercijalni brodovi koji na svojim plovnim rutama u određenim točkama i terminima rade met. motrenja i šalju ih u međunarodnu razmjenu. 15

16 Što se sve motri? a) procesi male skale (manje od 100 km npr. lokalni vjetar, grmljavinski procesi, tornada) b) procesi srednje skale ( km; npr. fronte, oblačni sustavi); c) procesi velike skale ( km; npr. ciklone, anticiklone); d) procesi globalne skale (iznad 5000 km; Rossbijevi valovi u gornjoj troposferi). Podaci motrenja koji se traže za analizu procesa male skale navedenih pod točkom (a) su podaci specijalne prirode. Oni pripadaju programu WMO-a koji se odnose na čovjeka i njegovu okolinu. Podaci male skale motrenja odgovaraju nacionalnim razinama. Može se reći da je atmosfera glazbeni instrument na kojoj se može svirati mnogo melodija. Visoke su zvučni valovi, niske dugi inercijani valovi, i priroda je više Beethovenskog nego Chopinovog tipa. Više prefereira niske note, a samo povremeno svira arpeggio u sopranu i onda samo laganom rukom. (pisao je Jule Charney Philipu Thompsonu ) WWW 16

17 Kako se motri WMO preporučila minimalne kriterije za gustoću mreže meteoroloških postaja i čestinu motrenja koja pokrivaju sinoptički skalu (u umjerenim širinama). Vrsta motrenja gustoća čestina zadovoljavajuća minimalna Sinoptička/kopno 150km 500 km 8 dnevno Sinoptička/ocean 300km 500 km 4 dnevno Radiosondažna Kopno/ocean 300km 1000 km 4 ili barem 2 WWW 17

18 Organizacija meteoroloških mjerenja Mjerenja u tropima su smanjena na 4 puta dnevno u glavnim terminima; 00, 06, 12 i 18 UTC (Universal Time Coordinated). Broj prizemnih sinoptičkih postaja raste s vremenom godine: 8500 motriteljskih postaja na kopnu, : 550 mobilnih komercijalnih brodova na moru, godine: 9762 motriteljskih postaja na kopnu, : 7362 mobilnih komercijalnih brodova na moru, : 530 automatskih postaja. Prije ere satelita pokriveno 20% Zemljine atmosfere adekvatnim motrenjima. WWW 18

19 Organizacija meteoroloških mjerenja Tipična gustoća prizemnih meteoroloških motrenja WWW 19

20 Organizacija meteoroloških mjerenja Tipična gustoća visinskih meteoroloških motrenja WWW 20

21 Podsustav svemirskih motrenja Geostacionarni i polarni meteorološki sateliti 21

22 1 April 1960 lansiran je prvi meteorološki satelit TIROS 1 (Television and Infra-Red Observation Satellite) s Floride sa životnim vijekom od 78 dana na oko 700 km. Snimao je područje USA, istočne Kanade i susjednog Atlantika. Težio je 122 kg, bio je cilindričan s promjerom od 1.1 m i visinom 0.6 m. Unatoč svom imenu, ovaj satelit nije imao mogućnost snimanja u infracrvenom dijelu spektra Mogao je snimati samo oblake danju te nije bio u mogućnosti snimati više zemljopisne širine. Satelitska mjerenja 22

23 Sensor SUNCE = izvor energije absorpcija raspršeno zračenje raspršenje ovisno o kutu upada gubitak zbog absorpcije gubitak zbog raspršenja emisija absorpcija OBJEKT 23

24 Satelit mjeri: Zračenje u područjima prozora onim valnim duljinama u kojima je minimalna apsorpcija od strane atmosferskih plinova Zračenje u apsorpcijskim vrpcama plin u potpunosti apsorbira zračenje na određenoj valnoj duljini i na istoj valnoj duljini ga emitira pa je satelitu vidljiv taj plin, a ne slojevi ispod! 24

25 Broj kanala Spektralno područje (µm) SREDIŠNJA VALNA DULJINA (µm) PRIMJENA 1 VIS Prepoznavanje i praćenje oblaka, praćenje površine tla i aerosola. U kombinaciji s drugim kanalima može koristiti za računanje vegetacijskog indeksa 2 VIS NIR Razlikovanje snijega od oblaka te vodenih od ledenih oblaka. 4 IR Prepoznavanje niskih oblaka i magle noću, procjena temperature tla i mora noću, detekcija šumskih požara. Mjera za količinu vodene pare u srednjoj troposferi. Osigurava markere za 5 WV računanje atmosferskog vjetra. Omogućuje pridjeljivanje visine polutransparentnim oblacima. 6 WV Dva kanala- dva različita sloja atmosfere. 7 IR Informacija o tankim cirusima. Omogućije razlikovanje ledenih od vodenih oblaka. 8 IR Osjetljiv na koncentraciju ozona u nižoj stratosferi praćenje ukupnog ozona i dnevnih promjena. 9 IR Termički infra-crveni kanali, tzv. split-window kanali. Kad se koriste zajedno to omogućuje smanjenje atmosferskih utjecaja na mjerenje 10 IR temperature površine tla i vrhova oblaka. Za praćenje oblaka, za računanje atmosferskog vjetra, procjenu nestabilnosti. 11 IR CO 2 kanal. Za procjenu nestabilnosi atmosfere, daje informaciju o temperaturi niže troposfere. 12 HRV širokopojasni ( µm)

26 Podsustav svemirskih motrenja Sateliti daju sljedeće meteorološke informacije: - vertikalnim profilima temperature i vodene pare; - raspodjelom oblačnih sustava danju i noću; - temperaturama zračenja oblaka, kopna i mora; - razdiobom ukupnog kratkovalnog i dugovalnog zračenja zemlje i atmosfere (reflektiranog i difuznog); - snježnim i ledenim pokrivačem. Svaki satelit se sastoji od: - svemirskog segmenta (sateliti sa senzorima) i - zemaljskog segmenta (prijemnih postaja na zemlji). 26

27 Sateliti u polarnoj orbiti PREDNOSTI: Velika prostorna razlučivost (MODIS ~ 250m) Veći broj instrumenata NEDOSTATAK: Na niskim geografskim širinama mala vremenska razlučivost 27

28 Sateliti u geostacionarnoj orbiti PREDNOSTI: Velika vremenska razlučivost: MSG: 15 min, 5 min, testirano 2.5 min GOES: min, 1 min NEDOSTATAK: Manja prostorna razlučivost: 3km/pixel odnosno najviše 1km/pixel 28

29 Satelitska mjerenja Skica apsorpcije i raspršenja Sunčevog zračenja kod zdravih i suhih biljaka Satelitska slika za u 10:10 UTC; vidljiv dim kao posljedica požara na otoku Braču 1 km 3 km Modisi geostacionarni satelit MSGprodukt za Usporedba 6-dnevnih kompozita vegetacijskog indeksa u razdoblju prije požara (lijevo) i za vrijeme/poslije požara (desno) 29

30 2. Načini prijenosa podataka (GTS) meteorološki kodovi (ključevi) Prizemnih podataka: SYNOP i SHIP AAXX / 222// Visinskih podataka: TEMP i PILOT Analize i prognoze stanja za aerodrom: METAR i TAF METAR LDSP 1230Z 24014KT 220V SW 3000NE TSGRSHRA FEW005 SCT015CB BKN025 07/02 Q0994 TAF LDZA Z VRB02KT 9999 SCT045 TEMPO SHRA PROB30 TEMPO 1418 VRB20KT 5000 TSRA SCT020CB BKN030 BECMG KT WWW 30

31 2. Načini prijenosa podataka (GTS) Primjena BUFR depeše BUFR = Binary Universal Form for the Representation of meteorological data WWW 31

32 3. Globalni sustav za obradu podataka (GDPS) Ima za zadatak: 1) pre-obrada (pre-processing) podataka, tj. pretraživanje, kvalitativna kontrola i sortiranje u bazu podataka koja se koristi za izradu produkata; 2) izrada analiza 3D atmosfere na globalnoj skali; 3) izrada prognostičkih produkata (polja osnovnih i izvedenih atmosferskih parametara) na globalnoj skali do 10 dana unaprijed; 4) izrada specijaliziranih produkata kao što su fine kratkoročne prognoze za ograničena područja, dugoročne prognoze (duže od 10 dana), prognoze putanja tropskih ciklona, specijalno pripremljenih produkata za pomorski i zračni promet i za druge specijalne potrebe; 5) praćenje i kontroliranje kvalitete motrenih podataka. WWW 32

33 3. Globalni sustav za obradu podataka Svjetski meteorološki centri WMC su centri koji primjenjuju sofisticirane numeričke globalne modele visoke razlučivosti, koji opisuju relevantne fizikalne procese atmosfere i članicama i drugim GDPS centrima distribuiraju sljedeće produkte; Npr. ECMWF (Reading, UK), NCAR (Boulder, Colorado, USA) i NOAA 1) Globalne hemisferske analize; 2) Kratkoročne i srednjoročne prognostičke produkte s globalnom pokrivenošću te ih po potrebi prezentiraju odvojeno za tropski pojas, umjerene i visoke širine 3) Klimatološke dijagnostičke produkte za sva područja. WMC također rade verifikaciju i međusobnu usporedbu produkata, podupiru ugradnju rezultata istraživanja u operativne modele i osiguravaju treninge o WMC produktima. WWW 33

34 Pod zadatkom (1) sinoptičke analize

35 Grafički prikaz Prizemne sinoptičke karte temperatura pojave u terminu motrenja vidljivost rosište vrsta srednjih oblaka smjer i brzina vjetra visina podnice oblaka tlak na razini mora promjena tlaka u posljednja 3 sata broj postaje prošlo vrijeme zadnjih 6 sati 7=snijeg zadnja 3 sata 6= kiša količina niskih oblaka

36 Visinske sinoptičke karte Podaci koji se prikazuju na visinskim kartama, a dobiveni su putem radiosondaže. Položaj postaje prikazan je kružićem. Smjer vjetra poklapa se sa smjerom zastavice tako da se zupci, gledajući u smjeru strujanja prema postaji, nalaze ulijevo. (Za primjer na ovoj slici smjer vjetra je približno sjeveroistočni.) Brzina vjetra prikazana je brojem i duljinom zubaca. Dulji zubac znači brzinu od 5 m s -1, a kraći brzinu od 2.5 m s -1. Brzina od 25 m s -1 prikazuje se punim trokutićem. (U ovom primjeru brzina vjetra je 12.5 m s -1.) Temperatura i temp. rosište prikazani su u desetinkama C. (Ovdje je temperatura 0 C, a temp. rosišta -2.5 C). Geopotencijal je prikazan u geopotencijalnim dekametrima, ali bez prve znamenke. Ako se radi o 850 hpa plohi, prva znamenka je 1. (U ovom primjeru geopotencijal je 159 gpdam). Ako se radi o 700 hpa plohi, prva znamenka je 2 ili 3, a za 500 hpa plohu prva znamenka je 5. 36

37 Pod zadatkom (2) prognoze Modeli atmosfere Zašto modeli i modeliranje?! Imaju li mjerenja ograničenja?! Iako mjerenja daju mnogo informacija o sadašnjim ili prošlim atmosferskim uvjetima ne daju informacije o budućoj atmosferi. Ona pretpostavljaju da se budućnost pojava u atmosferi ekstrapolira na temelju podataka iz prošlosti, što nije uvijek dobar pristup. (1) Smatra se da su modeli jedino oruđe prognoza za istraživanje određenog sustava ili procesa bez obzira radi li se o transportu onečišćujućih tvari u Kvarneru ili odgovor atmosfere u cjelini na promjenu koncentracija CO 2 plina. (2) Omogućuju prognozu neke pojave tamo gdje nema mjerenja (oceani, noć, kompleksan teren) (3) Pomoću naprednih modela mogu se promatrati samo određeni procesi unutar jednog sustava ili dio procesa unutar povratne sprege (4) Pomoću idealiziranih simulacija (testova osjetljivosti) učimo o pojavama 37

38 3.1. Počeci numeričke prognoze vremena 650. g. p. n. e., Babilonci su predviđali vrijeme na temelju oblaka i astrologije. Moderno doba prognoze vremena započinje otkrićem električnog telegrafa Telegraf je omogućio istovremenu razmjenu izvještaja o vremenskim uvjetima sa širokog područja kasnih 40-tih 19. stoljeća. Lewis FryRichardson je među prvima godine izveo numeričku prognozu vremena. Njegovu tehnika proračuna podjela prostora u kvadratiće mreže u kojoj su se rješavale diferencijalne jednadžbe konačnim razlikama korištena je kasnije u prvim generacijama numeričkih modela atmosfere. U to vrijeme tehnika prognoze vremena prezahtjevna (64000 ljudi bi bilo potrebno za svakodnevnu prognozu) Lewis Fry Richardson ( ) Njegov je pokušaj da izračuna stanje atmosfere za jedan 6-satni period trajao 6 tjedana i završio je neuspjehom. Razlog-nestabilnost u modelu. Proračun je dao promjenu tlaka (dp/dt ~ 0.7 Pa/s) u nekoj točki za 145 hpa/6 h. 38

39 3.1. Počeci numeričke prognoze vremena Lewis Fry Richardson ( ) ewis_fry_richardson 39

40 3.1. Počeci numeričke prognoze vremena Matematičar John von Neumann sa Sveučilišta Princeton radio je na kompjuterskim simulacijama nuklearnih eksplozija te se zainteresirao za prognozu vremena jer su oba procesa ne-linearna. ENIAC-mašina ospheric_model 1946.ubrzo nakon što je ENIAC mašina postala operativna, von Neumann je započeo pripreme za numeričku prognozu vremena. U to doba (kao protivnik komunizma) von Neumann se nadao da će modeliranje stanja atmosfere dovesti do kontrole nad vremenom, što bi se moglo koristiti i kao ratno oružje. Npr., ruske žetve mogle bi biti desetkovane sušama koje bi bile pokrenute iz SAD. John von Neumann ( ) (Austro-Ugarska-SAD) von_neumann Prva prognoza vremena izvedena na ENIAC računalu godine (Charney, Fjortoft i von Neumann, 1950.). Korišten Richardsonov pristup, dijeleći atmosferu u ćelije mreže uz numeričko rješavanje barotropne jednadžbe vrtložnosti u konačnim razlikama. 2-D relativno uspješna prognoza je pokrila Sjevernu Ameriku izračunata pomoću 270 točaka s x ~ 700 km i t = 3 h 40

41 Dimenzije procesa u meteorologiji glavni procesi locirani duž dijagonale prostorno-vremenskog dijagrama Makroskalni procesi Mezoskalni procesi Mikroskalni procesi procesi male skale su kratkotrajni, procesi na velikoj prostornoj skali su dugotrajni Dijagonalnost nam dopušta odvojeno modeliranje određene kombinacije prostornih i vremenskih skala! 41

42 Klasifikacija modela atmosfere Prema načinu rješavanja osnovnih jednadžbi(uz odgovarajuće prilagodbe) modele dijelimo na: Analitičke modele Numeričke modele Prema sustav jednadžbi modele dijelimo na: Modele na temelju primitivnih jednadžbi Modele na temelju izvedenih jednadžbi S obzirom na skale gibanja i područje koje obuhvaćaju(domene) dijelimo na: Globalni modeli (opća cirkulacija atmosfere, dx > 500 km) Mezoskalni modeli ograničenog područja (LAM) (ciklone, anticiklone, fronte (dx ~ km) Mikroskalni modeli (strujanje u gradovima, vjetroelektrane...dx <2 km) modeli dinamike fluida (CFD) Podjela modela prema korištenim numeričkim metodama: Modeli konačnih razlika Modeli konačnih elemenata Spektralni modeli 42

43 Postupak primjene modela (1) Odabir modela prema potrebama modeliranja-odabir tipa modela i računalnih resursa (2) Odabir domene (3) Odabir početnih uvjeta (4) Odabir rubnih uvjeta(model manje razlučivosti) (5) Proračun (6) Analiza rezultata i njihova vizualizacija Primjer uragana Ivana (Sept 2004) za 48-satnu integraciju WRF modela napravljenu pomičnom mrežom na 4 km rezoluciji. 43

44 Sustav (primitivnih) jednadžbi 44 ( ) ( ) ( ) 0 = z w y v x u t ρ ρ ρ ρ ( ) ( ) ( ) ( ) R u C u x p z wu y vu x uu t u + + = ' ρ ρ ρ ρ ( ) ( ) ( ) ( ) R v C v y p z wv y vv x uv t v + + = ' ρ ρ ρ ρ ( ) ( ) ( ) ( ) ' ' ρ ρ ρ ρ ρ g C R z p z ww y vw x uw t w w w + + = ( ) ( ) ( ) ( ) ψ ψ ψ ρ ψ ρ ψ ρ ρψ Q R z w y v x u t + = U Kartezijevom koordinatnom sustavu (x, y, z) one izgledaju u formi toka: (1) (2) (3) (4) (5) jednadžba kontinuiteta jednadžbe gibanja prognostička jednadžba za skalare

45 Početni uvjeti Prizemna i visinska dijagnostička karta Visinski podaci (mjereni) 45

46 Početni uvjeti Satelitske slike Radarska mjerenja 46

47 Produkti modela=podjela modela s obzirom na prognostičko razdoblje a) kratkoročne prognoze 0 do 72 sata koje se dijele na : 1) nowcasting (opisuje tekuće meteorološke uvjete i prognozu za 0-2 sata; 2) vrlo kratkoročna prognoza (prognoza za 0-12 sati) 3) kratkoročna prognoza (prognoza za sati) b) srednjoročne prognoze prognoza od 72 sata do 10 dana. c) dugoročne prognoze duže od 10 dana. WWW 47

48 Prognostička karta 48

49 ALADIN HR za širu javnost 49

50 Pod zadatkom (3) klimatološke analize-> Sezonska prognoza 50

51 Pogreška prognoze i ansambl prognostički sustav NWP integracije započete s vrlo sličnim početnim uvjetima mogu rezultirati jako različitim prognozama U gornjem lijevom kutu je primjer analize, a ostalih 15 sličica primjer prognoza prizemnog tlaka za t+132 h izračunatih iz neznatno različitih početnih uvjeta Ponašanje atmosfere je kaotično!

52 Točnost prognoza ovisi o veličini pogreške u početnim uvjetima (initial uncertainties), ali pogreška nastaje i zbog toga što numerički modeli samo probližnoopisuju zakone fizike (model uncertainties) Ansambl prognostički sustav temeljen na određenom konačnom broju determinističkih prognoza najbolje prognozira funkciju gustoće vjerojatnosti (PDF) u nekom budućem terminu

53 Prediktabilnost atmosfere Ako su prognoze u ansamblu koherentne (mali rasap) atmosfera je u prediktabilnijemstanju nego ako prognoze jako divergiraju

54 Meteorological and Hydrological Service of Croatia Economic losses (%) caused by natural hazards in Croatia, Flood 7% Fire 7% Frost 8% Earthquake 12% Several causes 6% Storm, Hail 20% Other 2% Drought 38% Hazard list Tornado (rotational high winds) Strong winds Storm surge River flooding Coastal flooding Flash floods Thunderstorm or lightning Heavy snow Hailstorm Freezing rain Dense fog Heat wave Cold wave Drought Forest or wild land fire Smoke, Dust or Haze Earthquakes DHMZ 54