Date post: | 06-Apr-2016 |
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13.08.2013M. Baldauf (FE13) 1
AG-NWV 13.08.2013
M. Baldauf (FE13)
Auswirkung von Änderungen im Fast Waves Solver auf die Feuchteprozesse im COSMO-DE
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Nicht-hydrostatische, kompressible Euler-Gleichungen(Formulierung im COSMO-Modell)
‚fast waves‘-Prozesse
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Hauptunterschiede zum vorherigen ‚fast waves‘-Löser:
1. Verbesserung in der vertikalen Diskretisierung: gewichtete Mittelungsoperatoren für alle vertikalen Operationen
2. Divergenz in ‚strong conservation‘ Form
3. optional: komplette 3D (=isotrope) Divergenzdämpfung
4. optional: Mahrer (1984) Diskretisierung der horizontalen Druckgradienten
Ziel: Verbesserung der numerischen Stabilität des COSMO-Modells
Neue Version fast_waves_sc.f90 (ab COSMO 4.24)
Baldauf (2013) COSMO Tech. Rep. No. 21 (www.cosmo-model.org)
Verbesserung der vertikalen Diskretisierung
Mittelung von Nebenflächen auf Hauptflächen:
Mittelung von Hauptflächen auf Nebenflächen mit entsprechenden Gewichtungen (!):
Zentrierte Differenzen (2. Ordn. wenn auf Nebenflächenvar. angewendet)
G. Zängl konnte die Vorteile gewichteter Mittelungen in den expliziten Teilen des ‚fast waves‘-Lösers zeigen.Neu: Anwendung in allen vertikalen Operationen (auch in den impliziten)
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Zahlreiche Modellabstürze in der Vergangenheit
•operationelles COSMO-DE (nur wenige)•COSMO-DE L65-Experimente•COSMO-1 km bei MeteoSchweiz•…
konnten durch Verwendung des neuen fast waves Löserskuriert werden.Verifikationsscores im wesentlichen neutral.
operationelle Einführung ‚neuer fast waves Löser‘ am 16. Jan. 2013 in COSMO-DE und COSMO-EU (nach 5 Monaten prä-operationeller Testphase)
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Unbefriedigende Vorhersagequalität des COSMO-DE am 20. Juni 2013
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COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run1h Niederschlagssumme
‚nnew‘ Radar
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Vertikalgeschwindigkeit w [m/s] in z ~ 5 km
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COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run1h Niederschlagssumme
‚nnew‘ Radar
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Maßnahme in der derzeitigen Parallelroutine der COSMO-Modelle:
Feuchtekorrektur in der Gas-gl.:(water loading)
RK-Schema mit neuem fast waves Löser:bisher: Feuchtevariablen qv, qc, … in qx zum Zeitlevel nnew
neu : Feuchtevariablen qv, qc, … in qx zum Zeitlevel nnow
Grund: während des RK-Schemas bedeutet nnew für die Feuchtevariablen noch ‚old‘!
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COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run1h Niederschlagssumme
‚nnew‘ Radar ‚nnow‘
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COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run1h Niederschlagssumme
‚nnew‘ Radar ‚nnow‘
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Vertikalgeschwindigkeit w [m/s] in z ~ 5 km‚nnew‘ ‚nnow‘
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COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run1h Niederschlagssumme
‚nnew‘ Radar ‚nnow‘
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COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run1h Niederschlagssumme
‚nnew‘ Radar ‚nnow‘
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13.08.2013M. Baldauf (FE13) 16
COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run1h Niederschlagssumme
‚nnew‘ Radar ‚nnow‘
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13.08.2013M. Baldauf (FE13) 17
COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run1h Niederschlagssumme
‚nnew‘ Radar ‚nnow‘
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COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run1h Niederschlagssumme
‚nnew‘ Radar ‚nnow‘
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13.08.2013M. Baldauf (FE13) 19
COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run1h Niederschlagssumme
‚nnew‘ Radar ‚nnow‘
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COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run1h Niederschlagssumme
‚nnew‘ Radar ‚nnow‘
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COSMO-DE, 20.06.2013, 12 UTC run24h Niederschlagssumme
‚nnew‘ Radar ‚nnow‘
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„qx zum Zeitlevel nnow“ seit 17.07.2013 in der Parallelroutine
Ergebnisse der derzeitigen Parallelroutine
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COSMO-DE Routine COSMO-DE ParallelRadar
24.07.2013, 00 UTC-Lauf, 24h-Niederschlagssumme
13.08.2013M. Baldauf (FE13) 24
COSMO-DE Routine COSMO-DE ParallelRadar
25.07.2013, 00 UTC-Lauf, 24h-Niederschlagssumme
13.08.2013M. Baldauf (FE13) 25
COSMO-DE Routine COSMO-DE ParallelRadar
26.07.2013, 00 UTC-Lauf, 24h-Niederschlagssumme
13.08.2013M. Baldauf (FE13) 26
COSMO-DE Routine COSMO-DE ParallelRadar
26.07.2013, 12 UTC-Lauf, 24h-Niederschlagssumme
13.08.2013M. Baldauf (FE13) 27
COSMO-DE Routine COSMO-DE ParallelRadar
27.07.2013, 12 UTC-Lauf, 24h-Niederschlagssumme
13.08.2013M. Baldauf (FE13) 28
Synop-VerifikationCOSMO-DE ParallelCOSMO-DE Routine
Verifikation: U. Damrath
13.08.2013M. Baldauf (FE13) 29
Synop-VerifikationCOSMO-DE ParallelCOSMO-DE Routine
Verifikation: U. Damrath
13.08.2013M. Baldauf (FE13) 30
Synop-VerifikationCOSMO-EU ParallelCOSMO-EU Routine
Verifikation: U. Damrath
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Synop-VerifikationCOSMO-EU ParallelCOSMO-EU Routine
Verifikation: U. Damrath
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Zusammenfassung:
•Operationelle Einführung des neuen fast waves Lösers in die COSMO-Modelle fand am 16.01.2013 statt•Bug fix: Änderung des Zeitlevels der Feuchtevariablen im ‚water loading‘-Beitrag des Auftriebsterms•Dadurch verbessert sich die Niederschlagsvorhersage am 20.06.2013 deutlich•Einführung in die Parallelroutine seit 17.07.2013 bringt leichte Verbesserungen gegenüber Radarbeobachtungen•Positiver Impact auf die Verifikationsscores
Ergänzung:Die COSMO-DE Vorhersage am 20.06.2013 kann z.B. auch durch Verwendung von Radar-Radialwinden und GPS-basierter Wasserdampfassimilation verbessert werden (Klaus Stephan, FE12)
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Neuere Verifikationsergebnisse der Routine-/Paralleroutine
(von U. Damrath, U. Pflüger)
M. Baldauf, U. Blahak (DWD)
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Synop-VerifikationCOSMO-DE ParallelCOSMO-DE Routine
M. Baldauf, U. Blahak (DWD)
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Synop-VerifikationCOSMO-DE ParallelCOSMO-DE Routine
M. Baldauf, U. Blahak (DWD)
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Synop-VerifikationCOSMO-EU ParallelCOSMO-EU Routine
M. Baldauf, U. Blahak (DWD)
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Synop-VerifikationCOSMO-EU ParallelCOSMO-EU Routine
M. Baldauf, U. Blahak (DWD)
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Synop-VerifikationCOSMO-EU ParallelCOSMO-EU Routine
M. Baldauf, U. Blahak (DWD)
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Synop-VerifikationCOSMO-EU ParallelCOSMO-EU Routine