slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
NSO8055 Okeanograafiline prognoos Jüri Elken elken@phys.sea.ee PowerPoint Presentation
Download Presentation
NSO8055 Okeanograafiline prognoos Jüri Elken elken@phys.sea.ee

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 31

NSO8055 Okeanograafiline prognoos Jüri Elken elken@phys.sea.ee - PowerPoint PPT Presentation


  • 146 Views
  • Uploaded on

NSO8055 Okeanograafiline prognoos Jüri Elken elken@phys.sea.ee. Mereprognooside mudeli HIROMB ülevaade konsortsium, ajaloost mudelsüsteemi komponendid, arvutuste ajaline järgnevus arvutusvõrgud paralleelarvutused mõned valideerimised mereprognoosid Eestis

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'NSO8055 Okeanograafiline prognoos Jüri Elken elken@phys.sea.ee' - jasmine-khorvash


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

NSO8055 Okeanograafiline prognoos

Jüri Elken elken@phys.sea.ee

  • Mereprognooside mudeli HIROMB ülevaade
  • konsortsium, ajaloost
  • mudelsüsteemi komponendid, arvutuste ajaline järgnevus
  • arvutusvõrgud
  • paralleelarvutused
  • mõned valideerimised
  • mereprognoosid Eestis
  • http://www.environment.fi/syke/hiromb

Vaata ka võrrandite ja modelleerimise materjale:

http://www.msi.ttu.ee/~elken/OceanLim_Notes07.pdf

http://www.msi.ttu.ee/~elken/OceanLim_Notes08.pdf

http://www.msi.ttu.ee/~elken/OceanLim_Notes15.pdf

http://www.msi.ttu.ee/~elken/OceanLim_Notes17.pdf

slide2

HIROMB konsortsium

HIROMB (High-Resolution Operational Model for the Baltic Sea)

Läänemere operatiivne prognoosimudelite süsteem

moodustatud HELCOM naftareostuse prognoosi soovituse 12/6 täitmiseks

kaasajal ülesanded palju laiemad

konsortsiumilepingu alusel osalevad:

Rootsi Meteoroloogia ja Hüdroloogia Instituut (SMHI) 1995

Saksa Meresõidu ja Hüdrograafia Liiduamet (BSH) 1995

Taani Kuninglik Meresõidu ja Hüdrograafia Administratsioon (RDANH) 1998

Soome Keskkonnainstituut (SYKE) 2003

TTÜ Meresüsteemide Instituut (MSI) 2005

Läti Keskkonna-, Geoloogia ja Meteoroloogia Agentuur (LEGMA) 2007

Venemaa Riiklik Hüdrometeoroloogia Ülikool (RSHU) 2007

Gdanski Merendusinstituut

Soome Meteoroloogiainstituut

Taani Meteoroloogiainstituut

slide4

HIROMB mudelkoodi areng

Põhineb Hamburgis (BSH) 1990-1995 arendatud süsteemile, tugineb nn Backhausi mudelile

Praeguseks on arenenud 3 erinevat versiooni

BSH, SMHI ja DMI (Taani Meteoroloogia Instituut)

erinevused:

numbriline algoritm (sh paralleelarvutused)

välismõjude arvestamine (tuulepinge, soojusvood)

turbulentsi ja jää moodulid

katsetatakse ka hübriidseid vertikaalkoordinaate

Kavandatud on eri versioonide võimekuse mahukas võrdlus, mille järel eri versioonide paremad komponendid liidetakse ning jäetakse käiku üks versioon; samal ajal arendustööd jätkuvad

projekt MyOcean annab ühildatud mudeli HIROMB-BOOS V1

slide5

HIROMB mudelsüsteemi komponendid

  • 3D barokliinne hüdrodünaamika mudel:
  • horisontaalsed liikumishulga võrrandid ning advektsiooni-difusioonivõrrandid temperatuuri ja soolsuse jaoks
  • diskretiseeritud horisontaalis Arakawa C-võrgul (nn “staggered grid”) sfäärilistes geograafilistes koordinaatides
  • diskretiseeritudvertikaalis fikseeritud kihtide järgi
  • horisontaalis ilmutatud ja vertikaalis ilmutamata skeem
  • veetaseme ja vertikaalis keskmiste horisontaalkiiruste jaoks “mode splitting” (barotroopne mood arvutatakse eraldi barokliinsest moodist) tehnika
  • vertikaalne liikumishulga võrrand hüdrostaatiline
  • rajatingimused merepinnal: tuul, õhurõhk, soojusvood, sademed ja aurumine
  • jõgede suudmes: magevee juurdevool
  • avatud radadel: suurema võrgusammuga mudelist veetase, hoovuskiirused, temperatuur, soolsus
slide6

HIROMB mudelsüsteemi komponendid (2)

turbulentsi κ-ω mudel (alates 15.11.2005); võrreldes varem kasutatud turbulentsi mudeliga on stratifikatsiooni prognoos paranenud, horisontaalne turbulents arvestatakse Smagorinsky valemiga

integreeritud hüdrodünaamika mudelisse

jää dünaamika ja termodünaamika mudel; rüsijää triiv ja deformatsioon Hibleri põhimõtte järgi;

ühildatud hüdrodünaamika mudeliga

lainetuse mudel; Rootsis SWAN, Taanis ja Saksamaal WAM

eraldiseisev mudel, ühildamine hüdrodünaamika mudeliga lõpetamata

slide8

Cmod-is kasutatav diskretiseerimine

NB! Kuna vertikaalkoordinaat on suunatud alla, on paremakäelise kolmiku jaoks y-koordinaat suunatud lõunasse (mitte põhja nagu tavaliselt)

Wilhelmsson, 2002

slide10

HIROMB arvutuste ajaline järgnevus

Wilhelmsson, 2002

Programmi kood FORTRAN / C:

SMHI mudel v3.0: 162 “füüsika” algfaili

8+32+16 paralleelarvutuse faili + ParMETIS teek

55+15 GRIB töötlemise faili

15 algandmete faili

jne + automaatselt sisseloetavad välismõjude failid

slide12

HIROMB versioon NB03

võrgusamm 3 miili

väljundfaili maht 2 854 680B

16 vertikaalnivood

4, 8, 12,18, 24, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 110, 130, 160, 190, 230 m

Kuni 2009, edaspidi on vertikaalsed sammud väiksemad

slide13

HIROMB versioon BS01

võrgusamm 1 miil

väljundfaili maht 21 019 650 B

16 vertikaalnivood

4, 8, 12,18, 24, 30, 40, 50, 60, 75, 90, 110, 130, 160, 190, 230 m

Kuni 2009, edaspidi on vertikaalsed sammud väiksemad

slide15

Näide optimiseeritud paralleelsetest arvutuspiirkondadest

Wilhelmsson, 2002

NB! Vajalik tõsine koostöö okeanograafia, numbrilise modelleerimise ja IT vahel

slide16

Hoovuste valideerimine Taani väinades

Väiksem võrgusamm ei taga alati paremat tulemust

Prognoositud hoovused liiga väikesed

RDANH

slide19

Hoovuste valideerimine Hanö lahes

Prognoositud hoovused üldiselt liiga väikesed, kuid tugevamad hoovused võivad minna liiga suureks

SMHI

slide21

Prognooside koostamine Eesti rannikumerele ja edastamine

Lokaalsed prognoosimudelid kriitilistes rannikumere piirkondades

andmed, arendus

Detailne lokaalne prognoos operatiivseks tegutsemiseks

Täpsuse ja

operatiivsuse

suurenemine

Mereprognoos

Täpsemad mereprognoosid HIROMB baasil Eestis, arengukava

aastast 2006

HIRLAM-Eesti

ECMWF

atmosfäär

Kõrglahutusega (mõni km) Eesti ilmaprognoosi mudel

HIRLAM

meri

HIROMB-Eesti

BOOS

HIROMB

Väljund:

Rakendamise

ajaskaala:

test: mõni kuu

rutiinselt: 1 aasta

test: 1-2 aastat

rutiinselt: 2-3 aastat, usaldusväärselt 5 aastat

slide22

Mereprognooside IT üldskeem

Praeguseks töötab 0.5 miilise sammuga regionaalne mudel

slide23

Regionaalne prognoosimudel HIROMB-EST

Horisontaalne võrgusamm 0.5 miili, vertikaalne võrgusamm 3 m (kuni sügavuseni 90 m)

Töötab alates 2009 kevadest

koostööprojekt EMHI-ga

tulemused näha ka EMHI veebilehel

slide25

Meretaseme automaatjaam Lehtma sadamas

Andurid enne ja pärast paigaldamist

Juhtimisplokk

slide27

HIROMB meretaseme prognoosi nulli nihe

korrigeerimine “tagasi” rakendatud libiseva keskmisega (tuleviku mõõtmised pole prognoosi hetkel teada)

nulli nihe

lahutatakse mudeli toorväljundist maha

Põhjused ??? moonutatud hõõrdumine Taani väinades ja vead Läänemere täitumisel ja tühjenemisel ???

slide28

HIROMB meretaseme prognoos ja mõõtmised

  • Vigade okeanograafilised põhjused:
  • nulli nihe
  • võnkumiste faasinihe
  • lainest tingitud veetõus
  • jõesuudme mõju

+ ilmaprognooside vead

tormide ajal eriti tormi trajektoori muutus

slide29

SST 9 August 2006

SST in the Gulf of Finland on 9

August, 2006

HIROMB model forecast

Hiromb model forecast

Hiromb model forecast

MODIS image

MODIS image

MODIS image

Cold water is brought to the surface in the

Cold water is brought to the surface in the

southwestern Gulf of Finland.

southwestern Gulf of Finland.

MODIS-HIROMB SST erinevus

Statistika:

Total, n=20689

Rmse=1.99

Reduced, n=20101

Rmse=1.37

MODIS: Rivo Uiboupin

slide30

Temperatuuriprofiilide valideerimine Soome lahes

August-September 2006

Model and CTD

Model – CTD difference

Mudelis on kõrgem temperatuur

slide31

Soolsuse profiilide valideerimine Soome lahes

August-September 2006

Model and CTD

Model – CTD difference

Mudeli soolsus on üldiselt väiksem, väljaarvatud pinnakihis