ALADIN
Az ALADIN projekt az Országos Meteorológiai Szolgálat (OMSZ) egyik legfontosabb nemzetközi együttműködése a korlátos tartományú numerikus előrejelzés terén. A nemzetközi projektet a Météo-France kezdeményezte 1990 végén és napjainkra 15 nemzeti meteorológiai szolgálat tagja az együttműködésnek. Az OMSZ a kezdetektől részt vesz az ALADIN projektben, amelynek a legfontosabb célja egy korszerű korlátos tartományú numerikus előrejelző modell megalkotása és további közös fejlesztése. Részletes információk olvashatóak az ALADIN projektről az
ALADIN együttműködés honlapján. Az ALADIN modell ill. projekt történetéről ezen a linken olvashatunk bővebben.
A következőkben ismertetjük a korlátos tartományú modellezés fogalmát, illetve az ALADIN modell Magyarországon futtatott változatának (ALADIN/HU) fő jellemzőit, végül kitérünk az osztályunkon végzett modellfejlesztésekre.
Napjainkban a legtöbb meteorológiai szolgálat számára alapvető feladat a regionális és lokális (mezo-) skálájú légköri jelenségek rövidtávú (48 óráig terjedő) előrejelzése. Ilyen előrejelzéseket korlátos tartományú modellek futtatásával lehet készíteni. A korlátos tartományú modellek a Föld egy viszonylag kis tartományára adnak nagy térbeli felbontású előrejelzéseket. Az OMSZ az ALADIN projektben való részvétellel egy olyan lehetőséghez jutott, hogy egy ilyen modell fejlesztésében részt vehessen, valamint a modellt operatív módon futtathassa Budapesten egy számára megfelelő tartományon. A helyi futtatás kulcskérdés, mert csak ez adhat megfelelő függetlenséget, rugalmasságot, valamint csak így elégíthetőek ki a szinte tetszőleges felhasználói igények.
A helyben futtatott modellek esetében a következő előnyökkel számolhatunk:
•
Szabadon megválasztható földrajzi tartomány, megfelelő horizontális és vertikális felbontással.
•
Az előrejelzések futtatásának gyakorisága tetszőlegesen megválasztható.
•
Lehetőség van egymásba ágyazott korlátos tartományú modellek futtatására.
•
Tetszőleges produktumok állíthatók elő nagy időbeli felbontással.
•
A helyi modellváltozat tetszőleges módosításaira van lehetőség.
•
Fenntartható a helyi modellezéssel kapcsolatos szakmai gyakorlat, ismeret.
A korlátos tartományú modellek eredményeit széles körben alkalmazzák, melyek közül az alábbi alkalmazások a legfontosabbak:
•
Szélsőséges jelenségek előrejelzése, veszélyjelzések kiadása nagy térbeli felbontással és időbeli pontossággal (a pontos előrejelzések gazdasági hasznai jelentősek)
•
Mezőgazdaság (fagyveszély, csapadékmennyiség, stb.)
•
Útmeteorológia (jegesedés, hóesés)
•
Szennyezőanyag terjedés (pl. alacsonyszinti ózon)
•
Repülés (villámveszély, jegesedés, turbulencia, köd, stb.)
•
Hidrológia (lefolyási modellek)
•
Energia szektor (fűtés, világítás, stb.)
A korlátos tartományú modellezés iránt érdeklődőknek érdemes ellátogatni a
HIRLAM honlapra is, mely egy az ALADIN-hoz hasonló célokat kitűző, szintén nemzetközi együttműködést mutat be. Fontos megemlíteni, hogy a 2004-es évben a HIRLAM és ALADIN együttműködések vezetősége döntést hozott a hosszú távú fejlesztések összehangolásáról.
Az ALADIN modell produktumai egyre jobban beépülnek az operatív előrejelző munkába. Ezzel egy időben az alkalmazások automatizáltsága tovább nő, s egyre több olyan eljárás létezik, amely automatikusan szolgálja ki a felhasználókat (természetesen minden esetben az emberi beavatkozás lehetőségének megtartásával). A felhasználók száma is növekszik, s ily módon a modell, illetve a kapcsolódó eljárások megbízhatósága kulcskérdés annak érdekében, hogy a felhasználókat a szakmai magas színvonal mellett nagy megbízhatósággal tudjuk kiszolgálni.
Az ALADIN modell általános jellemzői
•
Korlátos tartományú spektrális hidrosztatikus modell (a nem-hidrosztatikus modell-változat már működőképes és hatékony, és a 2008-ra tervezett AROME modell alapját képezi).
•
Teljes harmonikus függvények (kétdimenziós Fourier sor) alkalmazása a horizontális mezők spektrális reprezentációjára. A függvényrendszernek megfelelő kiterjesztést a kiterjesztési zóna biztosítja.
•
Korszerű parametrizáció a légkörfizikai folyamatokat tekintve (sugárzás, konvekció, planetáris határréteg, turbulencia, mikrofizika, stb.)
• Peremfeltételek figyelembevétele az ARPEGE globális modellből vagy az ALADIN modell egy nagyobb tartományú változatból. A peremfeltételek biztosítják, hogy a tartományon kívül lejátszódó folyamatok hatással legyenek a korlátos tartományon belüli jelenségekre (csatolás, relaxáció). A mellékelt ábrán látható a relaxációs zóna az, ahol a folytonos átmenetet biztosítjuk a határfeltételek irányába.
• A modell kezdeti feltételeit lokális adatasszimilációval (OI, 3DVAR), vagy ún. dinamikai adaptációval (az ARPEGE globális kezdeti feltételeinek interpolációja) lehet előállítani.
• Az inicializáció (a modell egyenletek egyszerűsítéseivel nem konzisztens gravitációs hullámok szűrése) ún. digitális szűrővel történik.
|
Az ALADIN modell tartománya |
Operatív gyakorlat
Az operatív gyakorlatban a modell futtatása a következő lépésekből tevődik össze:
•
Az oldalsó perem feltételeket (ha nincs lokális adatasszimiláció, akkor a kezdeti feltételeket is) a célgeometriára (tetszőleges földrajzi elhelyezkedésű és rács-felbontású síkvetület) interpoláljuk.
•
Megjegyezzük, hogy a céltartomány domborzatát, valamint éghajlati jellemzőit (albedo, növénytakaró, talaj textúra) ún. klíma fájlokon keresztül vesszük figyelembe, melyeket szintén az ALADIN modell egy konfigurációjával állíthatunk elő egy US NAVY adatbázis alapján. Ezeket a fájlokat csak egyszer kell előállítani egy adott céltartományhoz.
•
Inicializáljuk a kezdeti feltételeket (digitális szűrő).
•
Futtatjuk az előrejelzést.
•
Az előrejelzett mezőket földrajzi koordináta rendszerbe interpoláljuk és az adott további alkalmazásnak (hidrológiai modell, légköri szennyeződés transzport modellek) megfelelő fájl formátumba konvertáljuk.
Az ALADIN modellt naponta kétszer (0 és 12 órából kiindulóan) futtatjuk. Fontos, hogy az előrejelzés minél hamarabb, a peremfeltételek elkészültével azonnal megkezdődjön, hogy a szinoptikus kollégák időben hozzáférhessenek a legfrissebb futtatás eredményeihez. A modell futtatása automatizált (shell szkriptek, cron daemon), alapvetően nem igényel emberi beavatkozást. Azonban technikai problémák (géphiba), vagy hiányzó peremfeltételek esetén elképzelhető, hogy a modellt késve, közvetlen beavatkozással kell lefuttatni. Az NMO dolgozói ezért felváltva felügyelik az operatív rendszert egy laptop és egy mobil telefon segítségével, melyek lehetővé teszik, hogy az esetleges hibát távolsági bejelentkezéssel hárítsuk el.
Jelenleg az OMSZ-nál alkalmazott ALADIN modell operatív változatának főbb jellemzői:
| Földrajzi tartomány | Kontinentális-Európa |
| Horizontális felbontás | 8 km |
| Vertikális szintek száma | 49 |
| Kezdeti feltétel |
3D-VAR adatasszimilációs rendszer |
| Határfeltételek | ARPEGE globális modell |
| Csatolási frekvencia | 3 óra |
| Előrejelzés időtartama | 48 óra |
|
|
Az operatív modell futtatása
jelenleg az OMSZ
történik. |
| Megjelenítés, utófeldolgozás Az előrejelző szakemberek komplex megjelenítő rendszerek (az OMSZ-nál a HAWK-2 rendszert alkalmazzuk) segítségével tudják áttekinteni a modell eredményeit, illetve kombinálni azokat más típusú információkkal (például különböző mérésekkel: radar, műhold, stb.). A modern megjelenítő rendszerek lehetővé teszik az előrejelzések módosítását is. Az utófeldolgozáshoz tartoznak a különböző adaptációs eljárások is, legyenek azok statisztikai, vagy dinamikai jellegűek (ezeket azokra a modell outputokra alkalmazzuk, melyeknél szükséges a modell által nem megfelelően leírt felszíni jellemzőkhöz való igazodás). Az utófeldolgozás során előállítunk olyan speciális mennyiségeket (például a jelen idő kódja, vagy virtuális műholdkép, stb.), ábrákat, amelyek jelentősen megkönnyítik az adott szituáció elemzését.
|
Az ALADIN/HU modell tartománya és domborzata |
Különböző előrejelző mezők az ALADIN/HU modellből a HAWK rendszerben megjelenítve
Virtuális előrejelzett műholdkép az ALADIN/HU modell alapján
RC LACE Kutatási együttmuködés
Fontos megemlíteni az ALADIN projekten belül létrejött RC LACE (Regional Cooperation for Limited Area Modeling in Central Europe) együttműködést, melynek az OMSZ is aktív tagja. Az együttműködés célja, hogy a résztvevő meteorológiai szolgálatok közös fejlesztési programot dolgozzanak ki, és szervezett formában megvalósítsák azt, elkerülendő az átfedéseket az egyes országok kutatási tevékenységében. Az OMSZ komoly szerepet vállal az adatasszimilációs, illetve a korlátos tartományú valószínűségi előrejelzésekkel (LAMEPS) kapcsolatos fejlesztések irányításában. Kollégáink részt vesznek a modell dinamikájának és fizikájának fejlesztésében is. További információk az RC LACE együttműködésről az RC LACE weblapon olvashatók.
A legfontosabb tudományos és szakmapolitikai tervek az ALADIN modell további fejlesztései vonatkozásában
•
Variációs adatasszimilációs (3d-var) séma további fejlesztése különös tekintettel új megfigyelési típusok alkalmazására, valamint az előrejelzési hibák modellezésére. A távolabbi jövőben a háromdimenziós analízis kiterjesztése négydimenzióssá (3dfgat: 3d first guess at appropriate time, majd 4d-var).
•
Részvétel a Météo France kezdeményezésére elindított AROME modell fejlesztésében. Az ALADIN modell utódjaként kifejlesztendő AROME modell támaszkodik az ALADIN modell nem-hidrosztatikus változatára, valamint háromdimenziós variációs analízis sémájára, illetve a francia kutató társadalom által kifejlesztett meso-NH modell fizikai parametrizációs eljárásaira. Az így összeállítandó nem-hidrosztatikus modell a tervek szerint 2008-ra készen fog állni az operatív bevezetésre a kisskálájú veszélyt hordozó időjárási jelenségek pontos és megbízható előrejelzésére (nowcasting célra is).
•
Rövidtávú ensemble (együttes) előrejelzések fejlesztése. A 2003 végén elindított projekt célja az ensemble előrejelzési technika kiterjesztése rövidtávra, s ezáltal valószínűségi előrejelzések készítésével a nehezen előrejelezhető, szélsőséges jelenségek előrejelzési lehetőségeinek további javítása. Az ALADIN projekten belül az OMSZ vezető szerepet játszik a munka koordinálásában és végrehajtásában.
•
Fokozottabb együttműködés (közös kódrendszer kifejlesztésével) a HIRLAM projekttel a mezoskálájú numerikus modellezés terén, mely révén a munka eredményesebb megosztásával és koordinálásával a fent említett célokat hatékonyabban és gyorsabban lesz lehetőségünk elérni.
>
Feladatok 
