Use of Incomplete Historical Data to Infer the Present State of the Atmosphere

Charney, J. G.; Halem, M.; Jastrow, Robert

doi:10.1175/1520-0469(1969)026<1160:uoihdt>2.0.co;2

Cited by 220 publications

(132 citation statements)

References 0 publications

Supporting

Mentioning

127

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…This is the so-called nudging nesting, of which two versions are available. The 3-D analysis nudging introduces a Newtonian relaxation term into the prognostic equations of the model, and was first introduced by Charney et al (1969). This addition corrects some variables by an artificial tendency term based on the difference between the original state produced by the model and the driving data set (Lo et al, 2008).…”

Section: Nesting Approachmentioning

confidence: 99%

Sensitivity of the WRF model to PBL parametrisations and nesting techniques: evaluation of wind storms over complex terrain

Gómez-Navarro

Raible

Dierer³

2015

Geosci. Model Dev.

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. Simulating surface wind over complex terrain is a challenge in regional climate modelling. Therefore, this study aims at identifying a set-up of the Weather Research and Forecasting Model (WRF) model that minimises systematic errors of surface winds in hindcast simulations. Major factors of the model configuration are tested to find a suitable set-up: the horizontal resolution, the planetary boundary layer (PBL) parameterisation scheme and the way the WRF is nested to the driving data set. Hence, a number of sensitivity simulations at a spatial resolution of 2 km are carried out and compared to observations. Given the importance of wind storms, the analysis is based on case studies of 24 historical wind storms that caused great economic damage in Switzerland. Each of these events is downscaled using eight different model set-ups, but sharing the same driving data set. The results show that the lack of representation of the unresolved topography leads to a general overestimation of wind speed in WRF. However, this bias can be substantially reduced by using a PBL scheme that explicitly considers the effects of non-resolved topography, which also improves the spatial structure of wind speed over Switzerland. The wind direction, although generally well reproduced, is not very sensitive to the PBL scheme. Further sensitivity tests include four types of nesting methods: nesting only at the boundaries of the outermost domain, analysis nudging, spectral nudging, and the so-called re-forecast method, where the simulation is frequently restarted. These simulations show that restricting the freedom of the model to develop large-scale disturbances slightly increases the temporal agreement with the observations, at the same time that it further reduces the overestimation of wind speed, especially for maximum wind peaks.The model performance is also evaluated in the outermost domains, where the resolution is coarser. The results demonstrate the important role of horizontal resolution, where the step from 6 to 2 km significantly improves model performance. In summary, the combination of a grid size of 2 km, the non-local PBL scheme modified to explicitly account for non-resolved orography, as well as analysis or spectral nudging, is a superior combination when dynamical downscaling is aimed at reproducing real wind fields.

show abstract

Section: Nesting Approachmentioning

confidence: 99%

Sensitivity of the WRF model to PBL parametrisations and nesting techniques: evaluation of wind storms over complex terrain

Gómez-Navarro

Raible

Dierer³

2015

Geosci. Model Dev.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Consequently, an understanding of the manner in which atmospheric variables mutually interact has proven extremely useful in atmospheric dynamics and especially in numerical weather analysis and prediction (e.g., Smagorinsky et al 1970;Daley 1991). For example, based on geostrophic adjustment theory, Charney et al (1969) sought to assess the impact of satellite-derived temperature observations on the initialization of a global circulation model under the assumption that temperature and pressure are related hydrostatically. Using simulated data, they found that the large-scale wind field may be inferred from a pseudo-satellite-derived temperature profile if surface pressure is known, and that inserting temperature corrections into a model at 12-h intervals can significantly improve the forecast.…”

Section: Atmospheric Adjustmentmentioning

confidence: 99%

Dynamic Adjustment in a Numerically Simulated Mesoscale Convective System: Impact of the Velocity Field

Nascimento

Droegemeier

2006

Journal of the Atmospheric Sciences

View full text Add to dashboard Cite

An identical twin methodology is applied to a three-dimensional cloud model to study the dynamics of adjustment in deep convective storms. The principal goal is to diagnose how mass and velocity fields mutually adjust in order to better understand the relative information content (value) of observations, the physical interdependency among variables, and to help in the design of dynamically consistent analyses to ensure smooth startup of numerical prediction models.Using a control simulation ("truth" or "nature" run) of an idealized long-lived bow echo convective system, a series of adjustment experiments is created by resetting, in various combinations, the horizontal and vertical velocity components of the control run to their undisturbed base state values during the mature stage of storm system evolution. The integrations then are continued for comparison against the control. This strategy represents a methodology for studying transient response to an impulsive perturbation in a manner conceptually similar to that used in geostrophic and hydrostatic adjustment.The results indicate that resetting both horizontal velocity components alters the character of the convection and slows considerably the overall storm system evolution. In sharp contrast, when only the vertical velocity component is reset, the model quickly restores both updrafts and downdrafts to nearly their correct (control run) values, producing subsequent storm evolution virtually identical to that of the control run. Other combinations yield results in between these two extremes, with the cross-line velocity component proving to be most important in restoration toward the control run. This behavior is explained by acoustic adjustment of the pressure and velocity fields in direct response to changes in velocity divergence forced by the withdrawal of wind information.

show abstract

“…При анализе состояния атмосферы широкое распространение получила схема циклического усвоения данных, предложенная еще в работе [Charney et al, 1969]. В цикле последовательно выполняются краткосрочный прогноз с заблаговременностью несколько первых часов и анализ состояния атмосферы.…”

Section: использование методологии инкрементного усвоения данныхunclassified

А review of modern methods for spacial detailing of meteorological fields

Zaripov¹,

Булатович²

2010

Environmental Dynamics and Global Climate Change

View full text Add to dashboard Cite

ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ДЕТАЛИЗАЦИИ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПОЛЕЙЗарипов Р.Б. Ключевые слова: Повышение детализации крупномасштабных данных (даунскейлинг), динамический даунскейлинг, моделирование атмосферы, моделирование климата, притягивание состояния динамической модели к заданному состоянию. Гидрометеорологический научно-исследовательский центр ВведениеКлиматические модели, основанные на моделях общей циркуляции атмосферы и океана, активно развиваются с 70-х годов прошлого века [Моисеев с соавт., 1985: с. 45]. Их основными преимуществами относительно более простых климатических моделей являются точность и высокое пространственное разрешение выходной продукции.Ввиду того, что атмосфера и океан являются непрерывными средами, при долговременном моделировании их состояния применим только глобальный подход. Чтобы долговременное глобальное моделирование было посильной задачей для вычислительной техники, как на пространственное разрешение моделей, так и на сложность описания в них физических процессов накладываются определенные ограничения. В то же время для некоторых региональных исследований было бы полезно детализировать часть полей, выдаваемых моделями общей циркуляции.В представляемой работе автор хотел бы рассмотреть основные способы повышения детализации крупномасштабных атмосферных полей с тем, чтобы читатель при возникновении потребности в решении подобной задачи смог бы выбрать наиболее приемлемое для него направление работ. Постановка задачиПространственное разрешение глобальных моделей атмосферы, используемых в процедурах усвоения данных и для прогноза погоды, постоянно растет. Так, в настоящее время горизонтальное разрешение глобальной модели Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF) составляет около 25 км, модели Национального центра исследований окружающей среды США (NCEP) -около 35 км, глобальной модели метеослужбы Великобритании (Met Office) -около 40 км в умеренных широтах.Соответственно растет и разрешение глобальных анализов и прогнозов полей метеорологических величин. Следует отметить, что подготовленные данные не всегда предоставляются пользователям в полном разрешении (т.е. на модельной сетке). Наиболее детальные из свободно распространяемых глобальных наборов полей анализа и прогноза, имеют горизонтальное разрешение 0.5°×0.5° (NCEP).Разрешение глобальных моделей атмосферы, используемых в климатических исследованиях, значительно ниже. Так, по адресу http://wwwpcmdi.llnl.gov/ipcc/model_documentation/ipcc_model_documentation.php приводятся ссылки на описания 25 современных климатических моделей, участвующих в эксперименте CMIP3 (Coupled Model Intercomparison Project 3). Горизонтальное разрешение атмосферных блоков климатических моделей -первые сотни километров. Это связано с тем, что климатические модели должны считаться на периоды большей продолжительности, но от них не требуется максимально точного детерминированного прогноза погоды.Доступные в Интернет пригодные для климатических исследований данные реанализов (т.е. наборы последовательных анализов состояния атмосферы,...

show abstract

Use of Incomplete Historical Data to Infer the Present State of the Atmosphere

Cited by 220 publications

References 0 publications

Sensitivity of the WRF model to PBL parametrisations and nesting techniques: evaluation of wind storms over complex terrain

Sensitivity of the WRF model to PBL parametrisations and nesting techniques: evaluation of wind storms over complex terrain

Dynamic Adjustment in a Numerically Simulated Mesoscale Convective System: Impact of the Velocity Field

А review of modern methods for spacial detailing of meteorological fields

Contact Info

Product

Resources

About