SRPD / RDPS v4.0.0 Séminaire pré-CPOP - 11 Avril 2014
Jean-François Caron
+ L'équipe d'assimilation régionale: Luc Fillion, Thomas Milewski, Mateusz Reszka, Stephen Macpherson et Judy St-James
+ Invité spécial: Mark Buehner
+ ARMA: Ervig Lapalme, Stéphane Laroche et Sylvain Heilliette
+ CMDN: Alain Patoine +A&P: Allan Rahill et Charles Creese + USTAT: Marcel Vallée
+ GEM: Nathalie Gauthier et Michel Desgagné + Aide de la moitié de l'édifice
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Le plan de match
1) Résumé des systèmes actuel et proposé
2) RDPS 4.0.0 basé sur l'EnVarhttps://wiki.cmc.ec.gc.ca/wiki/RDPS_4.0.0
a)4D-EnVar vs 4D-Var dans le Régional (Preuve de faisabilité)
b)Les mises à jour additionnelles (Cycles pré-finaux)
c)Cycles finaux
3) RDPS vs GDPS: La bataille du court-terme
4) Assimilation de données pour le HRDPS 2.5km
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1) Le système actuel (RDPS 3.0.1)
• Cycle intermittent basé sur le 4D/3D-Var
G2
P2
R2
P1
R1
TT-6h T+48h
Global 25km
inte
rpo
latio
n
LAM-Reg 10km
4DVar Xa=100km
Global 33 km Global 33km
3DVar Xa=100km
LAM-Reg 10 km4DVar Xa=100km
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• Cycle intermittent basé sur le 4D-EnVar utilisant les prévisions du EnKF global
G2
P2
R2
P1
R1
TT-6h T+48h
Global 25km
inte
rpo
latio
n
LAM-Reg 10km
EnVar Xa=50 km
Global 33 km Global 33km
EnVar Xa=50km
LAM-Reg 10 kmEnVar Xa=50km
* Configuration du EnVar dans P1 et R1 identique à celle du GDPS (G2)
1) Le système proposé (RDPS 4.0.0)
Également inclus (comme dans le GDPS)
•Nouvelle correction de biais•Radiosondes 4D•Ajout de canaux IR•Ground-based GPS•Etc…
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4D-EnVar vs 4D/3D-Var
Configuration isolant l'impact des analyses RDPS•G2t-6h identiques (33km; 4D-Var)•Observations prétraitées par le cycle 4D/3D-Var•Mêmes champs de surface (15km) au temps initial•EnKF 66km, 192 membres
• 118 cas (00Z+12Z) d'été et d'hiver 2011
2) RDPS 4.0.0 basé sur l'EnVar
Preuve de faisabilité
Page 6 – 4/16/14
LAM TL/Adj 100-km trajectoire provenant du pilote (global)
RDPS 4D-Var RDPS 4D-EnVar
Incréments d’analyse:100-km sur une grille gaussienne globale
Incréments d’analyse:65-km sur une grille gaussienne globale
Bens = EnKF 65-km
Hybride: 50% B_ens + 50% B_clim
Bclim = Matrice Bclim globale "à la Mark"
Bclim = Matrice Bclim hémisphérique "à la Luc"
LAM 10km
LAM 100km
Global 100km / 65km
Modèle non-linéaire
TLM/Adjoint
Incréments d’analyse
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Vérification en Altitude – Hiver 2011Radiosondes – Amérique du Nord
T+24hNorth America
U |Vh|
Z T
T-Td
U
Z T
T-TdT+48hNorth America
|Vh|
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
1000
250
1000
25070 70
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Vérification en Altitude – Été 2011Radiosondes – Amérique du Nord
T+24hNorth America
U |Vh|
Z T
T-Td
U
Z T
T-TdT+48hNorth America
|Vh|
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
1000
250
1000
25070 70
Page 9 – 4/16/14
Cycles Pré-Finaux vs RDPS 3.0.1-
Nouveautés p/r à la preuve de faisabilité•Nouvelles corrections de biais•Radiosondes 4D•Ajouts d'obs (gb-GPS + sat)•Correction de bogues dans l'analyse•Etc...
• 118 cas (00Z+12Z) d'été et d'hiver 2011
2) RDPS 4.0.0 basé sur l'EnVar
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Vérification en Altitude – Hiver 2011Radiosondes – Amérique du Nord
T+24hNorth America
U |Vh|
Z T
T-Td
U
Z T
T-TdT+48hNorth America
|Vh|
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
1000
250
1000
25070 70
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Vérification en Altitude – Été 2011Radiosondes – Amérique du Nord
T+24hNorth America
U |Vh|
Z T
T-Td
U
Z T
T-TdT+48hNorth America
|Vh|
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
1000
250
1000
25070 70
Page 12 – 4/16/14
Cycles Finaux vs RDPS 3.0.1
Nouveautés p/r aux cycles antérieurs•G2t-6h des cycles finaux GDPS•EnKF à 50km et avec 256 membres•Cyclage de la surface•Prise en compte du temps de lancement des ballons sondes•Correction du bogue de DN dans GEM 3.3.8.1 et 3.3.7.3
• 118 cas (00Z+12Z) d'été et d'hiver 2011
2) RDPS 4.0.0 basé sur l'EnVar
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Vérification en Altitude – Hiver 2011Radiosondes – Amérique du Nord
T+24hNorth America
U |Vh|
Z T
T-Td
U
Z T
T-TdT+48hNorth America
|Vh|
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
1000
250
1000
25070 70
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Vérification en Altitude – Été 2011Radiosondes – Amérique du Nord
T+24hNorth America
U |Vh|
Z T
T-Td
U
Z T
T-TdT+48hNorth America
|Vh|
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
1000
250
1000
25070 70
Page 15 – 4/16/14
Vérification en Surface – Hiver 2011Température 2m – Amérique du Nord
RMSE Écart-Type Biais
00 Z
12 Z
0.5
0.0
0.6
0.0
0.8
0.0
0.6
0.0
0.8
0.5
0.50.5
0.5
0.5
0.0
0.0
0.0
0.0
0.4
0.4
Page 16 – 4/16/14
Vérification en Surface – Hiver 2011Température du point de rosée 2m – Amérique du Nord
RMSE Écart-Type Biais
00 Z
12 Z
0.5
0.1
0.5
0.1
0.7
0.1
0.5
0.2
0.8
0.5
0.50.5
0.5
0.5
0.0
0.0
0.0
0.00.3
0.6
Page 17 – 4/16/14
Vérification en Surface – Été 2011Température 2m – Amérique du Nord
RMSE Écart-Type Biais
00 Z
12 Z
0.5
0.0
0.5
0.0
0.4
0.0
0.5
0.0
0.4
0.5
0.50.5
0.5
0.5
0.0
0.0
0.0
0.0
0.4
0.4
Page 18 – 4/16/14
Vérification en Surface – Été 2011Température du point de rosée 2m – Amérique du Nord
RMSE Écart-Type Biais
00 Z
12 Z
0.5
0.1
0.4
0.0
0.2
0.1
0.4
0.0
0.2
0.5
0.50.5
0.5
0.5
0.0
0.0
0.0
0.00.1
0.1
Page 19 – 4/16/14
Vérification de l'EP (PW) – Été 2011stations GPS en surface – Amérique du Nord
Page 20 – 4/16/14
Vérification de la Précip. – Hiver 2011SYNOP – Amérique du Nord
00-24h 24-48h
Page 21 – 4/16/14
Vérification de la Précip. – Hiver 2011SHEF – États-Unis
00-24h 24-48h
Page 22 – 4/16/14
Vérification de la Précip. – Été 2011SYNOP – Amérique du Nord
00-24h 24-48h
Page 23 – 4/16/14
Vérification de la Précip. – Été 2011SHEF – États-Unis
00-24h 24-48h
Page 24 – 4/16/14
Vérification de la Précip. – Hiver 2011SYNOP – Amérique du Nord
00-12h 24-36h12-24h 36-48h
00 Z
12 Z
Biais – Accumulation sur 12h
0.50 2 5 10 15
Page 25 – 4/16/14
Vérification de la Précip. – Été 2011SYNOP – Amérique du Nord
00-12h 24-36h12-24h 36-48h
00 Z
12 Z
Biais – Accumulation sur 12h
0.50 2 5 10 15
Page 26 – 4/16/14
Vérification de la Précip. – Hiver 2011SYNOP – Amérique du Nord
00-12h 24-36h12-24h 36-48h
00 Z
12 Z
Equitable Threat Score – Accumulation sur 12h
0.50 2 5 10 15
Page 27 – 4/16/14
Vérification de la Précip. – Été 2011SYNOP – Amérique du Nord
00-12h 24-36h12-24h 36-48h
00 Z
12 Z
Equitable Threat Score – Accumulation sur 12h
0.50 2 5 10 15
Page 28 – 4/16/14
2) RDPS 4.0.0 basé sur l'EnVar
La nouvelle version du RDPS proposée offre des prévisions globalement meilleurs que la version actuelle
Amérique du Nord
Arctique Canada USA
Radiosondes Hiver ++ + ++ +Été ++ + + ++
Surface (T et Td) Hiver ++ ++ ++ +Été + + + =
Eau Précipitable Hiver n/a n/a n/a n/a
Été ++ = + ++
Accumulations de Précipitation sur 12 et 24h
Hiver + = n/a n/a + = + =Été + - n/a n/a + - + -
BiaisPosition
Page 29 – 4/16/14
R.I.P.
4D-Var2005-2014
2) Conclusion
Page 30 – 4/16/14
Est-ce que le GDPS est vraiment meilleur que le RDPS?
3) RDPS vs GDPS
Vidons-la don' la question!
Page 31 – 4/16/14
Comment vérifier des prévisions de résolution différente?
3) RDPS vs GDPS
Observations
Prévision à haute résolution = Observations décalées vers la gauche
Prévision à basse résolution = Prévision à haute rés. après lissage
RMSE
1461
1139
Page 32 – 4/16/14
Vérification en Altitude – Été 2011RDPS vs GDPS – Amérique du Nord – Grilles Natives
T+24hNorth America
U |Vh|
Z T
T-Td
U
Z T
T-TdT+48hNorth America
|Vh|
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
1000
250
1000
25070 70
Page 33 – 4/16/14
Vérification en Altitude – Été 2011RDPS vs GDPS – Amérique du Nord – Grilles LU 100km
T+24hNorth America
U |Vh|
Z T
T-Td
U
Z T
T-TdT+48hNorth America
|Vh|
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
1000
250
1000
25070 70
Page 34 – 4/16/14
Vérification en Altitude – Hiver 2011RDPS vs GDPS – Amérique du Nord – Grilles Natives
T+24hNorth America
U |Vh|
Z T
T-Td
U
Z T
T-TdT+48hNorth America
|Vh|
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
1000
250
1000
25070 70
Page 35 – 4/16/14
Vérification en Altitude – Hiver 2011RDPS vs GDPS – Amérique du Nord – Grilles LU 100km
T+24hNorth America
U |Vh|
Z T
T-Td
U
Z T
T-TdT+48hNorth America
|Vh|
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
1000
250
1000
25070 70
Page 36 – 4/16/14
Vérification en Altitude – Hiver 2011RDPS LAM vs PILOT – Amérique du Nord – Grilles LU 100km
T+24hNorth America
U |Vh|
Z T
T-Td
U
Z T
T-TdT+48hNorth America
|Vh|
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
10
250
500
1000
1000
250
1000
25070 70
Page 37 – 4/16/14
3) RDPS vs GDPS
Dans un contexte où les 2 systèmes assimilent les mêmes observations
Été: le RDPS fait globalement mieux que le GDPS
Hiver: A t+24h, le RDPS est marginalement meilleurA t+48h, le GDPS est globalement meilleur
Vérification contre Radiosondes
Le désavantage du RDPS en hiver est fort probablement liéà l'utilisation de la version 3 de GEM (grille verticale non-décalée)
Après avoir dégradées les prévisions sur une grille commune
En ne considérant que la troposphère
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4) Un plan pour le HRDPS 2.5km
Phase 1: Conditions initiales et aux frontières proviennent du RDPS
Phase 2: S'affranchir du RDPS (et faire mieux que le RDPS)
Page 39 – 4/16/14
Le portrait officiel des systèmes d'assimilation de données pour des systèmes de prévision opérationnels à l'échelle convective
Nous on est quelque part par là…
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4) Un plan pour le HRDPS 2.5km
Phase 2a (2014-2015): Un début modeste4D-EnVar basé sur les prévisions 50 km du EnKF global
1)Cycle intermittent au 6h + 80 niveaux verticaux (pas de pilotage par le toit) + IAU (i.e. initialisation incrémentale) + Recyclage des variables clés de le physique + LBCs et champs de surface venant du RDPS
1)On passe à un cycle continu
2)Couplage avec CaLDAS
3)LBCs provenant du GDPS 15 km Yin-Yang
Transfert aux opérations jumelé avec le GDPS 15 km?
Page 41 – 4/16/14
4) Un plan pour le HRDPS 2.5km
Phase 2b (2015-2016): Là on commence à parler!4D-EnVar basé sur les prévisions 10 km du EnKF régional
1)Pilotage par le toit et adoption des niveaux verticaux du REnKF
2)On passe à un cycle d'assimilation de 3h
3)Ajouts d'obs (minimum: rapports de surface horaire)
4)Localisation dépendante des échelles
5)(Légère) Expansion du domaine horizontal?
Page 42 – 4/16/14
Questions?
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