"La modellistica numerica alla scala locale" - Andrea Montani () - ARPA Lombardia
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“La modellistica numerica alla scala locale”
Andrea Montani
(amontani@arpa.emr.it)
ARPA Emilia Romagna - Servizio Idro-Meteo-Clima
Meteo Expo2015: un servizio
meteorologico pubblico su misura
Milano, 30 novembre 2015
Sommario
• Modellistica numerica previsionale: dove siamo
• Sistema previsionale di ensemble COSMO-LEPS:
• caratteristiche
• prodotti
• Prospettive future
“Meteo Expo2015: un servizio meteorologico pubblico su misura" - Milano, 30 novembre 2015
EUMETNET/SRNWP e NWP in Italia
L’Italia partecipa al Consorzio COSMO attraverso un accordo internazionale
firmato dal Servizio Meteorologico dell’AM
http://www.cosmo-model.org
EUMETNET/SRNWP e NWP in Italia
L’Italia partecipa al Consorzio COSMO attraverso un accordo internazionale
firmato dal Servizio Meteorologico dell’AM
http://www.cosmo-model.org
Coordinamento Nazionale sulla Modellistica Numerica Previsionale
COSMO: Cooperazione Internazionale
LAMI: cooperazione Nazionale DPCN: supporto e coordinamento
(Arpa-ER, Arpa Piemonte,USAM) attraverso specifici accordi nazionali
Modellistica Meteorologica Modellistica Meteorologica
ARPA-SIMC Aeronautica Militare
Coordinamento Nazionale sulla Modellistica Numerica Previsionale
COSMO: Cooperazione Internazionale
LAMI: cooperazione Nazionale DPCN: supporto e coordinamento
(Arpa-ER, Arpa Piemonte,USAM) attraverso specifici accordi nazionali
Modellistica Meteorologica Modellistica Meteorologica
ARPA-SIMC Aeronautica Militare
COSMO-I7 7km
Deterministic
forecasting
COSMO-I2 2.8 km
CINECA ARPA SIMC
Supercomputer LINUX cluster
Coordinamento Nazionale sulla Modellistica Numerica Previsionale
COSMO: Cooperazione Internazionale
LAMI: cooperazione Nazionale DPCN: supporto e coordinamento
(Arpa-ER, Arpa Piemonte,USAM) attraverso specifici accordi nazionali
Modellistica Meteorologica Modellistica Meteorologica
ARPA-SIMC Aeronautica Militare
COSMO I7 7km COSMO-ME 7km
Deterministic
forecasting
COSMO I2 2.8 km COSMO-IT 2.8km
CINECA ARPA SIMC AM Computer
ECMWF
Supercomputer LINUX cluster Resources
Coordinamento Nazionale sulla Modellistica Numerica Previsionale
COSMO: Cooperazione Internazionale
LAMI: cooperazione Nazionale DPCN: supporto e coordinamento
(Arpa-ER, Arpa Piemonte,USAM) attraverso specifici accordi nazionali
Modellistica Meteorologica Modellistica Meteorologica
ARPA-SIMC Aeronautica Militare
COSMO-I7 7km Previsione a scadenza
Deterministic molto breve.
COSMO-I2 2.8 km Supporto alle fasi di
forecasting monitoraggio durante le
fasi di allerta di
RUC (2.8km, +18h) Protezione Civile.
Assimilazione
precipitazione stimata da
rete radar.
Frequenza tri-oraria.
Esempio di prodotto RUC (precipitazione su 3 ore)
L’atmosfera
è un sistema caotico
La ricerca inerente lo studio del limite
della predicibilità deterministica ha
portato ad un approccio combinato di
determinismo e probabilismo ….
L’ENSEMBLE PREDICTIONL’atmosfera
è un sistema caotico
La ricerca inerente lo studio del limite
della predicibilità deterministica ha
portato ad un approccio combinato di
determinismo e probabilismo ….
L’ENSEMBLE PREDICTION
Model Errors
Accounting for
uncertainties
associated to
Numerical
Analysis ErrorsForecastCoordinamento Nazionale sulla Modellistica Numerica Previsionale
COSMO: Cooperazione Internazionale
LAMI: cooperazione Nazionale DPCN: supporto e coordinamento
(Arpa-ER, Arpa Piemonte,USAM) attraverso specifici accordi nazionali
Modellistica Meteorologica Modellistica Meteorologica
ARPA-SIMC Aeronautica Militare
COSMO-LEPS Probabilistic
16 membri
7km forecasting
+132 ore
Implementato, sviluppato e gestito
operativamente da ARPA-SIMC per il
consorzio COSMOCOSMO-LEPS suite @ ECMWF: present status
3 levels
4 variables
d-1 d d+1 d+2 d+3 d+4 d+5 500 700 850 hPa
ZUVQ
Cluster
ClusterAnalysis
Analysisand
andRM
RMidentification
identification
older EPS
00
younger EPS
12
2
time European Complete
steps area Linkage
COSMO- • suite runs as a “time-critical
COSMO-
LEPS application” managed by ARPA-SIMC;
LEPS runs at both 00 and 12UTC;
Integration
clustering • ∆x ~ 7 km; 40 ML; fc+132h;
Domain
area • COSM0 v5.1 since 1 April 2015,
• computer time (54 million BUs for 2015)
provided by the COSMO partners
which are ECMWF member states.Mappe probabilità
Probabilità neve su 24h
CORSA 00: ven 30/1/2015
VT: ore 00 ven 30/1 - ore 00 sab 31/1Meteogrammi su punti-stazione
Rose dei venti su punti stazione A.Montani
Soglie su macro-aree (scacchiera)
La regione E-R è divisa in 8 macro-aree di allertamento di simile estensione (~3000 km2, 60 punti griglia)
A.MontaniIl futuro: cosa?
Il futuro: cosa?
Principali linee di sviluppo
• Sviluppare modelli in grado di fornire previsioni “di qualità” alla scala del km.Il futuro: cosa?
Principali linee di sviluppo
• Sviluppare modelli in grado di fornire previsioni “di qualità” alla scala del km.
• Sviluppare sistemi di ensemble per affrontare in modo adeguato il calo di predicibilità
dovuto all’aumento della risoluzione orizzontale.Coordinamento Nazionale sulla Modellistica Numerica Previsionale
COSMO: Cooperazione Internazionale
LAMI: cooperazione Nazionale DPCN: supporto e coordinamento
(Arpa-ER, Arpa Piemonte,USAM) attraverso specifici accordi nazionali
LAMI – EPS: componente probabilistica
COSMO-ME EPS a scala mediterranea a 5 km di risoluzione (AM)
COSMO-IT EPS a scala nazionale a 2.2 km di risoluzione (ARPA SIMC)
+
COSMO-LEPS (16 20 members, ....)Il futuro: cosa?
Principali linee di sviluppo
• Sviluppare modelli in grado di fornire previsioni “di qualità” alla scala del km.
• Sviluppare sistemi di ensemble per affrontare in modo adeguato il calo di predicibilità
dovuto all’aumento della risoluzione orizzontale.
• Sviluppare sistemi di assimilazione dati in grado di fornire analisi adeguate alla scala del
km ed in grado di trarre il massimo beneficio dalle reti osservative non convenzionali (e.g.
rete radar nazionale).Considerazioni finali sullo sviluppo
• Il miglioramento del modello in senso deterministico deve proseguire per poter
essere utilizzato alle scale sempre più dettagliate.
• (Allo stato attuale) non è possibile pensare di annullare gli errori /approssimazioni
/imprecisioni che producono incertezza nella previsione.
• E’ necessario sviluppare ensemble nei quali tutte le tipologie di errori e tutte le
approssimazioni siano rappresentati in modo appropriato. Tali ensemble dovranno
essere ottimizzati per il loro utilizzo come supporto alle previsioni ma anche in
quanto componente fondamentale nelle nuove tecniche di assimilazione dati.
“Meteo Expo2015: un servizio meteorologico pubblico su misura" - Milano, 30 novembre 2015Grazie per l’attenzione! “Meteo Expo2015: un servizio meteorologico pubblico su misura" - Milano, 30 novembre 2015
EXTRA SLIDES “Meteo Expo2015: un servizio meteorologico pubblico su misura" - Milano, 30 novembre 2015
Ensemble Prediction System
• Applicazione deterministica dell’EPS
– Ottenere prodotti “deterministici” basati sull’ensemble (e.g. altezza geop.500 hPa
dall’ensemble mean)
– Ottenere una valutazione dell’errore da associare alla previsione deterministica (spread
dell’ensemble).
• Applicazione probabilistica dell’EPS
– Avere scenari alternativi sull’evoluzione dello stato dell’atmosfera.
– Avere una probabilità di accadimento di un evento (e.g.superamento soglie di
precipitazione).Types of perturbations
As for types and values, the results from CSPERT experimentation were followed (*
denotes default values for COSMO v4.26 ):
•convection_scheme: Tiedtke* (members 1-8), IFS-Bechtold (members 9-16),
•tur_len (either 150, or 500*, or 1000),
•pat_len (either 500*, or 2000),
•crsmin (either 50, or 150*, or 200),
•rat_sea (either 1, or 20*, or 40),
•rlam_heat (either 0.1, or 1*, or 5),
•mu_rain : either 0.5* (with rain_n0_factor =0.1) or 0 (with rain_n0_factor =1.0),
•cloud_num (either 5x10^8* or 5x10^7).Ranked Probability Skill Score: time series + seasonal scores (DJF) Useful forecast systems for RPSS > 0. Performance of the system assessed as time series and for the last 4 winters (DJF).
Previsione per domani nella zona xy…
Contributo deterministico: pioveranno 50 mm in 24 ore
Contributo probabilistico: la probabilità di superare la
soglia di 50 mm in 24 ore sarà pari al 70%
“Meteo Expo2015: un servizio meteorologico pubblico su misura" - Milano, 30 novembre 2015From: COSMO Science Plan 2015-2020
Management Summary
The strategic elements to achieve this goal are:
• conservative robust dynamical core;
• atmospheric and surface physics for convective scale;
• an ensemble prediction system for the convective scale;
• an ensemble-based data assimilation system for the convective scale;
• extension of the environmental prediction capabilities of the model;
• a verification and validation tool for the convective scale;
• use of massively parallel computer platforms and emerging new (heterogeneous)
architectures;Il futuro: come?
“Meteo Expo2015: un servizio meteorologico pubblico su misura" - Milano, 30 novembre 2015
“Meteo Expo2015: un servizio meteorologico pubblico su misura" - Milano, 30 novembre 2015
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