DIY天気予報

私たちはそれぞれ、傘を手に持たずに雨の中にいることに気付いたとき、天気予報士をscりました。 このトピックでは、数日前にWRF(Weather Research&Forecasting Model)モデルに基づいて天気予報を作成する方法を説明します。



WRFについて一言


WRFは、気象条件の予測と科学研究の両方に適した数値気象予測モデルです。 国立大気海洋センターや国立大気研究センターなど、米国の科学団体のコミュニティによって開発されています。

これはモジュールのシステムです。初期および境界データを準備するためのモジュール(WRF前処理システム)、コア自体(Advanced Research WRF)、および後処理のためのモジュール(WRF後処理システム)。

モデルのほとんど(実際には、すべての数学)は、MPIライブラリを使用してfortranで実装されています。 データを操作するためのモジュールはCで記述されています。 モデルはソースコードで入手できます。

当然、このモデルは膨大なプロセッサ時間を消費し、天気予報は最も難しいタスクの1つであるため、スーパーコンピューターで実行するように設計されています。



モデルは実際にどのように機能しますか?


一連の入力データ(大気の現在の状態)のダウンロード。 次に、3つのプログラムで構成される前処理モジュールを起動します。
  1. geogrid.exe-静的データ(地形、土壌タイプ、水路)を処理します。
  2. ungrib.exe-初期データを解凍します。
  3. metgrid.exe-上記で取得したデータをモデルグリッドに補間します。
次に、モデルのコアが開始され、数値法を使用して、偏微分方程式の非線形システムを解きます。 2つの並列プログラムで構成されています。
  1. real.exe-入力データの垂直補間を実行します。
  2. wrf.exeは、解決カーネル自体です。
数学モデルの詳細については、 こちらをご覧ください

次に、計算が完了した後、データセットを取得します。 1時間のサンプリングで数日間先の大気の状態を予測します。

次に、このデータを処理し、表面温度、風、圧力、降水量を適用するスライドを作成する必要があります。 実際、wrfは多数のフィールドを生成しますが、これらに限定します。 これらの目的のために、後処理モジュールのwrfpost.exeプログラムを使用します。



コンピューティングリソース


スーパーコンピューターが横になっていない場合、モデルの計算には時間がかかります。

自宅では、Core i5またはi7を使用できます。コアが多いほど、より高速に検討されます。 しかし、 Slackware 12用に8 GBのRAMを搭載した4コアXeonを2枚取りました。 コピレーターに加えて、MPICH2などのMPIライブラリーをインストールする必要があります。

唯一の要件は、プラットフォームがx86_64でなければならないことです。 そうしないと、前処理は開始されません。

3000 x 3000 km(2日間の予測)の地域の時間コストを以下の表に示します。

ステップ、km ポイント 計算時間、h
10 301 x 301 10
20 151 x 151 6
30 101 x 101 4
カスタマイズリクエスト


すべての設定は、 namelist.inputおよびnamelist.wpsファイルで指定されます。

X軸とY軸に沿ったステップ( DX、DYパラメーター)は、同じに設定するのが最適です。 そして、ステップはあなたが持っている能力に依存すべきです。 10〜50 kmプレイするのに十分。

タイムステップDTは9 * DX(km)に等しく設定することをお勧めします。 DX、DYはメートル単位で、 DTは秒単位で指定されます。



パラメーター化(境界、表面層、対流、微物理)に関しては、推奨パラメーターを順守することをお勧めします。

&physics

mp_physics = 8,8,8

ra_lw_physics = 1,1,1,

ra_sw_physics = 1,1,1,

sf_sfclay_physics = 1,1,1,

sf_surface_physics = 2,2,2,

bl_pbl_physics = 1,1,1,

cu_physics = 1,0,0,

/





すべてのパラメーターの詳細な説明は、ユーザーガイドに記載されています。



どこからダウンロードしますか?


モデルの公式ウェブサイト: www.wrf-model.org

モデルコンポーネント: www.mmm.ucar.edu/wrf/users/download/get_sources.html

バージョン3.2.1をダウンロードすることをお勧めします。 少なくとも、次のものが必要です。

WRF model V3.2.1,

WRF Preprocessing System V3.2.1,

WRF Postprocessing System V3.2,

low-resolution geographical data (10' resolution),

( 1°, 500): www.nco.ncep.noaa.gov/pmb/products/gfs





モデルをダウンロードするには、簡単な登録手順を実行する必要があります。

10 km未満のステップでカウントする場合は、より詳細な救済策をダウンロードする必要があります。



gradsプログラム(スライドの作成用)は、 opengrads.orgプロジェクトから取得できます。

完全なユーザーマニュアル(eng)、オンラインバージョン+ pdf



私は質問に答え、誰かが欲求を持っている場合に立ち上げを支援する準備ができています。 モデルを微調整して、自分に天気予報を与えることができます。



結果


手始めに、土曜日の予測を使用してスライドに注意を促します(明日チェック):

1. 10mの高さでの地球の温度と風

画像

2. 計算開始時からの地圧と降水量*

画像



アルバムのすべての写真 、dospuny: imgur.com/a/XqBi6 (私は耐えることを望みます)。



比較のために、Yandexからのモスクワの予測: pogoda.yandex.ru/moscow/details



* , . . ( 03. 22.07.2011 MSK).






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