NOAA spustila novou verzi modelu GFS, je přesnější
Ve středu 12. června 2019 došlo k velkému upgradu globálního numerického předpovědního modelu GFS (Global Forecasting Systém) americké organizace NOAA – podle některých vědců jde o největší upgrade od roku 1980. Model GFS přitom patří k nejvyužívanějším na světě, i když doposud jeho přesnost za modelem Evropského předpovědního centra lehce zaostávala. Novou verzi GFS modelu využíváme také na In-počasí (zobrazit si můžete model GFS v prohlížeči numerických modelů).
V nové verzi došlo k přechodu na nové dynamické jádro (což je jakýsi motor modelu, který řeší rovnice popisující komplexní fyzikální děje v atmosféře včetně vazby na oceán), které pracuje s metodou konečných objemů na sféře (F3V). Jde o to, že v modelu je atmosféra popsána nikoliv bodově, jak se často děje v jiných modelech, ale formou objemů ve tvaru krychle, přesněji hranolu (obr. 1). Tato metoda byla původně v organizaci NOAA používání pro účely dlouhodobé předpovědi (od měsíční po předpověď na několik desetiletí). Současná změna tak v sobě spojuje dokonalejší dynamiku globálního modelování klimatu s rychlostí a přesností operativní numerické předpovědi. Design jádra F3V byl volen s ohledem na maximální zahrnutí fyzikálních dějů v atmosféře, přičemž důraz je kladen i na výpočetní efektivitu modelu – jinými slovy, pouze rychlý model je dobrým modelem. Nový model umožňuje zahrnout procesy v atmosféře, které by jinak zůstaly nepovšimnuty.
Obr. 1: schéma rozdělení atmosféry na konečné objemy. Dynamika modelu umožňuje volit zahuštění v oblastech s výrazným meteorologickým vývojem - zde například nad Karibikem, kde se nachází hurikán Sandy (v říjnu 2012), zdroj: NOAA
Součástí upgradu je rovněž vylepšení modelování fyzikálních procesů vedoucích ke vzniku srážek (deště i sněhu), což zahrnuje například lepší simulaci vertikálních pohybů, klíčovou složku silných konvektivních bouří.
Celkově lze tedy očekávat zlepšení předpovědi srážek, oblačnosti nebo teplot. Velké naděje jsou vkládány taky do zlepšení předpovědi tropických cyklón – první srovnání ukazují především mírné zvýšení úspěšnosti předpovědi intenzity tropických cyklón (obr. 2), tedy hlavně síly větru. Jako každý upgrade modelu, i tento má své „mouchy“. V tomto případě se zatím hovoří o poněkud rychlejším postupu tlakových útvarů v mírných zeměpisných šířkách, tedy i v Evropě.
Obr. 2: Srovnání předpovědi hurikánu Florence v září 2018 pomocí dřívější (vlevo) a upgradované (uprostřed) verze modelu GFS s pozorováním (vlevo), zdroj: NOAA
Před uvedením do ostrého provozu byl samozřejmě upravený model pečlivě testován – po dobu jednoho roku byly srovnávány výstupu původní a nové verze modelu. Výsledky potvrdily vyšší úspěšnost upgradované verze. Testy prokázaly zvýšení přesnosti, a to jak pro krátkodobé (do 2 dnů), tak i střednědobé (do 1 týdne) předpovědi. Aby nová verze modelu mohla běžet s podobnou rychlostí jako původní, zvýšila organizace NOAA v lednu 2018 výpočetní výkon svých superpočítačů o 50 % a kapacitu úložišť o 60 %. Do letošního září ještě poběží obě výpočetní verze společně, ale jen pro účely možného porovnání výsledků – pro operativní využití už bude k dispozici jen upgradovaná verze, aby bylo možné odladit případné problémy předpovědí nového modelu, což je vcelku přirozenou vlastností úprav – vždyť numerické předpovědní modely patří k tomu nejsložitějšímu, co člověk zatím vymyslel.
To jak je nový GFS přesný, se budeme moci přesvědčit také příští týden. Model GFS již několik dní předpovídá významnou vlnu veder v západní a střední Evropě. V polovině týdne by teploty u nás mohly překročit 35 °C na velké části našeho území. V Německu dokonce nelze vyloučit ani 38 °C až 39 °C.
V nové verzi došlo k přechodu na nové dynamické jádro (což je jakýsi motor modelu, který řeší rovnice popisující komplexní fyzikální děje v atmosféře včetně vazby na oceán), které pracuje s metodou konečných objemů na sféře (F3V). Jde o to, že v modelu je atmosféra popsána nikoliv bodově, jak se často děje v jiných modelech, ale formou objemů ve tvaru krychle, přesněji hranolu (obr. 1). Tato metoda byla původně v organizaci NOAA používání pro účely dlouhodobé předpovědi (od měsíční po předpověď na několik desetiletí). Současná změna tak v sobě spojuje dokonalejší dynamiku globálního modelování klimatu s rychlostí a přesností operativní numerické předpovědi. Design jádra F3V byl volen s ohledem na maximální zahrnutí fyzikálních dějů v atmosféře, přičemž důraz je kladen i na výpočetní efektivitu modelu – jinými slovy, pouze rychlý model je dobrým modelem. Nový model umožňuje zahrnout procesy v atmosféře, které by jinak zůstaly nepovšimnuty.
Obr. 1: schéma rozdělení atmosféry na konečné objemy. Dynamika modelu umožňuje volit zahuštění v oblastech s výrazným meteorologickým vývojem - zde například nad Karibikem, kde se nachází hurikán Sandy (v říjnu 2012), zdroj: NOAA
Součástí upgradu je rovněž vylepšení modelování fyzikálních procesů vedoucích ke vzniku srážek (deště i sněhu), což zahrnuje například lepší simulaci vertikálních pohybů, klíčovou složku silných konvektivních bouří.
Celkově lze tedy očekávat zlepšení předpovědi srážek, oblačnosti nebo teplot. Velké naděje jsou vkládány taky do zlepšení předpovědi tropických cyklón – první srovnání ukazují především mírné zvýšení úspěšnosti předpovědi intenzity tropických cyklón (obr. 2), tedy hlavně síly větru. Jako každý upgrade modelu, i tento má své „mouchy“. V tomto případě se zatím hovoří o poněkud rychlejším postupu tlakových útvarů v mírných zeměpisných šířkách, tedy i v Evropě.
Obr. 2: Srovnání předpovědi hurikánu Florence v září 2018 pomocí dřívější (vlevo) a upgradované (uprostřed) verze modelu GFS s pozorováním (vlevo), zdroj: NOAA
Před uvedením do ostrého provozu byl samozřejmě upravený model pečlivě testován – po dobu jednoho roku byly srovnávány výstupu původní a nové verze modelu. Výsledky potvrdily vyšší úspěšnost upgradované verze. Testy prokázaly zvýšení přesnosti, a to jak pro krátkodobé (do 2 dnů), tak i střednědobé (do 1 týdne) předpovědi. Aby nová verze modelu mohla běžet s podobnou rychlostí jako původní, zvýšila organizace NOAA v lednu 2018 výpočetní výkon svých superpočítačů o 50 % a kapacitu úložišť o 60 %. Do letošního září ještě poběží obě výpočetní verze společně, ale jen pro účely možného porovnání výsledků – pro operativní využití už bude k dispozici jen upgradovaná verze, aby bylo možné odladit případné problémy předpovědí nového modelu, což je vcelku přirozenou vlastností úprav – vždyť numerické předpovědní modely patří k tomu nejsložitějšímu, co člověk zatím vymyslel.
To jak je nový GFS přesný, se budeme moci přesvědčit také příští týden. Model GFS již několik dní předpovídá významnou vlnu veder v západní a střední Evropě. V polovině týdne by teploty u nás mohly překročit 35 °C na velké části našeho území. V Německu dokonce nelze vyloučit ani 38 °C až 39 °C.
Encyklopedie počasí
Přečtěte si další články z naší rozsáhlé encyklopedie počasí, která shrnuje poznatky o meteorologii a počasí. Pochopíte řadu základních meteorologických prvků a způsob vytváření předpovědí počasí.
