Új kihívások a mennyiségi csapadékelőrejelzéseknél
Dr. Bonta Imre
[email protected] Országos Meteorológiai Szolgálat
Áttekintés Jelenleg használt modellek Az EPS technika új szemléletet hoztak az előrejelzésekben 2010-es árvizek tapasztalatai, javaslatok
ADAT-WORKSHOP-Szentgotthárd 2010.10.18-19
Számítógépes előrejelzések ALADIN/HU modell
ALADIN HU 8 km-es horizontális, 49 vertikális szint, 48-60 óráig szóló előrejelzés, 3 órás bontásban (Ma már naponta négyszeri futtatás!!!). Az új AROME modell 2,5 km-es felbontású, nem-hidrosztatikus:konvektív folyamatokat jobban kezeli
ECMWF modell: The European Centre for Medium-Range Weather Forecasts:
ECMWF determinisztikus változat:jelenleg 16 km-es, jelenleg 91 vertikális szint januártól 151 szint, 240 óráig szóló előrejelzés, 3 illetve 6 órás bontásban.
Kiegészítő szerep:WRF, MM5, GFS, német, környező országok ALADIN változatai
WRF modell (az angol Weather Research and Forecasting mozaik szóból) nem hidrosztatikus, 3,5 km-es felbontású, peremfeltételek az ECMWF-ből ) előrejelzése
A modellek beválása évről évre javul! Rohamosan növekszik a számítógép kapacitás, fejlesztik a modellek fizikáját, egyre pontosabbak a kiindulási feltételek (Szinoptikusi beavatkozásra továbbra is szükség van!) 500 hPa szint magasságának a hibája 60 hPa
850 hPa szél
A beválás javulása folyamatos, de nem töretlen
DWD 00UTC T+144
VERIFICATION TO W.M.O. STANDARDS NORTHERN HEMISPHERE
CANADA 00UTC T+144
UK 00UTC T+144
FRANCE 00UTC T+48
DWD 00UTC T+48 CANADA 00UTC T+48
UK 00UTC T+48
VERIFICATION AGAINST ANALYSIS
NCEP 00UTC T+144
NCEP 00UTC T+48
MEAN-SEA-LEVEL PRESSURE RMSE (hPa)
ECM WF 00UTC T+144
ECMWF 00UTC T+48
9
6. nap
8
1980-ban:4 nap
2009-ben:8 nap
7 6
A globális modellek közül az ECMWF a legjobb:a modell megelőzi az interneten szabadon hozzáférhető amerikai (GFS) modellt (forrás az ECMWF honlapja)
5 4
2. nap
3 2 1
2003
ADAT-WORKSHOP-Szentgotthárd 2010.10.18-19
2004
2005
2006
Valószínűségi előrejelzés „Az igazi tudás az, amikor tudjuk, hogy mit nem tudunk” Eszköz: ensemble előrejelzések (EPS) •
Nem egy előrejelzést készítenek, a legjobbnak ítélt kiindulási feltételekkel és a legfinomabb felbontással, hanem több más előrejelzést is oly módon hogy ezek kiindulási feltételeit megváltoztatják. Szimulálják a kezdeti (analízis) hibákat
•
Amennyiben az így kapott előrejelzések között az eltérés többé-kevésbé kicsi marad akkor nagy az előrejelzés megbízhatósága Amennyiben az előrejelzések teljesen széttartóvá válnak. akkor viszont kicsi az előrejelzés megbízhatósága
•
Nagy a bizonytalanság
Kicsi a bizonytalanság
Előrejelzések bizonytalansága nem csak attól függ, hogy milyen időtávú előrejelzésről van szó!
EPS produktumok: fáklya diagram A csapadék előrejelzés rendkívül érzékeny a kiindulási feltételekre
EPS tagok (50db, 25 km) Determinisztikus változat (16 km)
EPS átlag:ensemble tagok átlaga
EPS produktumok: fáklya diagram A determinisztikus modell (sárga görbe)hajlamos az ugrálásra, miközben az ensemble átlag (barna) nagyobb stabilitást mutat. 2008 október 4-re szóló előrejelzés.
20080930-00
20080930-12
Det: 12 mm
det: 0,5 mm
Ens. átl: 5mm
Ens. átl: 4 mm ADAT-WORKSHOP-Szentgotthárd 2010.10.18-19
20081001-00
det. 10 mm Ens. átl: 4 mm
EPS produktumok: valószínűségi mezők A determinisztikus modell előrejelzése
1 mm csapadék valószínűsége mind az 50 futtatás alapján
5 mm csapadék valószínűsége
EPS produktumok: klaszterek Az előrejelzések csoportokba osztjuk:különböző forgatókönyvek prognosztizálhatók
Temperature
ECMWF klaszter
OMSz klaszter Initial condition
Forecast time
Forecast
Complete description of weather prediction in terms of a Probability Density Function (PDF) Training Course 2007 – NWP-PR: Operational and Research Activities at ECMWF
25/40
ADAT-WORKSHOP-Szentgotthárd 2010.10.18-19
Új előrejelzési technika:EPS Érvek a determinisztikus modell mellett: •finomabb a felbontása, mint az egyes EPS tagok⇒ ⇒bizonyos mezoléptékű folyamatokat jobban előrejelez. Orográfiával szabdalt területeken jobban dominál a felbontás minősége! •nem egy átlagos előrejelzési mezőt prognosztizál, hanem egy konkrét lehetséges változatot •könnyebb áttekinteni egy variációt, mint az 50 EPS variációt. •Csapadék esetében EPS átlag használatánál külön gondot jelent, hogy ha már 1-2 tag ad csapadékot, akkor az előrejelzett mennyiség>0, illetve, hogy a kiugró mennyiségek tompítva jelentkeznek.
Érvek az EPS mellett: Átlagosan a negyedik ötödik naptól kezdve az ensemble előrejelzések átlaga általában jobb eredményt ad, mint a finomabb felbontású determinisztikus modell. A napok múlásával a beválás tekintetében növekszik a különbség az EPS átlag és a determinisztikus modell között. Az EPS segítségével előrejelezhető a középtávú prognózisok megbízhatósága. A különböző valószínűségi előrejelzési mezők segítségével prognosztizálható a különböző extrém jelenségek előfordulásának az esélye is.
A negyedik-ötödik napig a determinisztikus modellt érdemes figyelembe venni, majd ötvözzük az EPS és a det. előrejelzés sajátosságait: ensemble átlag, kiválasztjuk az ensemble átlaghoz legközelebb eső tagot,vagy a legnagyobb klaszter reprezentatív tagját
Példa az EPS használatára (05. 09. 2007) A modell futtatásának az időpontja 2007 augusztus 30, érvényes 2007 szept. 5. (6. napra szóló előrejelzés) A valóságban a 850 hPa-on a hőmérséklet :15-20 mm csapadék ECMWF det. modell: 0 mm Sok tag 10-20 mm csapadékot ad
GFS det. modell: 0 mm csak egy tag ad 1-3 mm csapadékot.
GFS
Példa a klaszterek használatára:különböző forgatókönyvek prognosztizálhatók 6 napos előrejelzés, a valóságban a 850 hPa-n a hőmérséklet :-0.7° C and 2-5 mm eső ECMWF (det)
Német (det)
Ciklonális helyzet,T 850:0 fok,
ECMWF
5- 15 mm csapadék
Ciklonális helyzet,T 850:0 fok,
r
1- 3 mm csapadék
ECMWF kisebb cluster
ECMWF nagyobb cluster
GFS
1. Cluster reprezentatív tag Ciklonális helyzet,T 850:0 fok, 2- 5 mm csapadék Megegyezik a det és a német modellel
2. Cluster reprezentatív tag Anticiklonális helyzet,T 850:-11 fok, Nincs csapadék. Megegyezik az amerikai (GFS) modellel
Néhány új produktum:10napos kiadványban valószínűségi előrejelzések
Új 30 napos előrejelzés
Angéla ciklon A májusi és júniusi csapadékösszeg országos átlagának alakulása 1901-2010.
ADAT-WORKSHOP-Szentgotthárd 2010.10.18-19
2010. május 15-18. között lehullott csapadék összege Magyarországon
ECMWF modell előrejelzése: A 2010. május 14. 00 UTC - s modellből előállított 3 napos csapadékösszeg
120 mm felett
Az OMSZ-ban elvégzett részletes verifikáció például bizonyítja, hogy a nagycsapadékos helyzetekben a mennyiségi csapadék előrejelzések átlagos hibája 2010. május és június havában az első napi 4 mm-ről a hatodik napra átlagosan 8 mm-re növekszik, ami területi átlagban 20-50 mm esetében elfogadható
.
hibának tűnik
A 2010. május 15-16-ra szóló csapadékelőrejelzés és a tényleges csapadékátlag Vízgyűjtők:7: Vág, Garam, Ipoly 8: Közép-Dunavölgy 9: Zala, Balaton 10: Kapos, Sió 11: Sajó, Hernád 12: Zagyva 13: Közép-Tiszavölgy 14: Bodrog
Javaslatok a hidrológiai célú mennyiségi csapadékelőrejelzések továbbfejlesztésére ELŐTERJESZTÉS a Kormány részérea 2010. május 15 – június 17 közötti időszakban elrendelt veszélyhelyzetekkel kapcsolatos rendkívüli árvízvédekezésről(és az azt követő tanulságokat levonó intézkedési feladatokról
•
Tekintettel arra, hogy a determinisztikus modell eredményei a harmadik, negyedik napot követően hajlamosak ingadozni, külföldi tapasztalatok alapján is javasolt, hogy az árvízi előrejelzéseknél használt modellekbe az előző futtatások átlaga (legalább kettő) szerepeljen.
•
A negyedik napot követően érdemes a hidrológia célú mennyiségi csapadék előrejelzéseknél is építeni az ensemble előrejelzések eredményeire. Ennek keretében meg kell oldani, hogy a vízgyűjtőkre illetve a rácspontokra vonatkozó determinisztikus jellegű előrejelzések mellett megjelenjen ensemble típusú valószínűségi előrejelzés, mint például bizonyos küszöbértékek valószínűségére, a legvalószínűbb értékre (ensemble átlag) és az előrejelzés szórására vonatkozó információ.
•
A vízügyi igazgatóságok által széleskörűen használt excel táblázatok (10 napos csapadék és hőmérséklet előrejelzése 6 és 12 órás felbontásban vízgyűjtőnként) megújítása ugyancsak indokolt lehet. Lehetőség nyílna a vízgyűjtőterületek felosztására (részvízgyűjtőkre vonatkozó előrejelzett területi átlagok) és finomabb időbeli felbontásra (az időszak elején 3, majd 6 óra). ADAT-WORKSHOP-Szentgotthárd 2010.10.18-19
Ez hamarosan megvalósul!
Köszönöm a figyelmet !
ADAT-WORKSHOP-Szentgotthárd 2010.10.18-19
