Numeryczne modelowania pogody i klimatu w skali

Celem projektu jest poprawa wyników numerycznych modelu pogody i klimatu poprzez zwiększenie rozdzielczości przestrzennej, implementację nowych wysokorozdzielczych zbiorów pól stałych oraz uwzględnienie parametryzacji zjawisk podskalowych w symulacjach regionalnych.
W projekcie będzie rozwijana, testowana i optymalizowana fizyka i dynamika wysokorozdzielczych numerycznych prognoz pogody i modeli klimatycznych. Część dotycząca numerycznych prognoz pogody będzie kontynuacją implementacji modelu WRF w systemie WRF METEOPG, a część obejmująca modelowanie klimatu będzie dotyczyła symulacji wybranych scenariuszy klimatycznych dla Europy i Polski zgodnych z inicjatywą EURO-CORDEX.
Regionalne modelowanie klimatu
Współczesna klimatologia opiera się w dużej mierze na wynikach modeli klimatycznych. Do oszacowań regionalnych zostanie wykorzystany downscaling dynamiczny, w którym regionalny model klimatu WRF będzie uruchamiany z wymuszeniem pochodzącym z symulacji globalnej. W ostatnich latach dzięki wielkim nakładom na badania związane z modelowaniem klimatu na świecie, udoskonalonymi parametryzacjami, bardziej efektywnym rozwiązaniom numerycznym i wyższym rozdzielczościom przestrzennym (rzędu 10 km × 10 km), nastąpił ogromny postęp w tej dziedzinie.
Inicjatywa CORDEX, ustanowiona przez Światowy Program Badań nad Klimatem, ma na celu zapewnienie skoordynowanych ram oceny modeli, prognoz klimatycznych i interfejsu dla użytkowników symulacji klimatycznych do badań wpływu zmian klimatu, adaptacji i łagodzenia skutków. EURO-CORDEX jest europejskim oddziałem tej inicjatywy i opracowuje pakietowe symulacje klimatyczne oparte na wielu globalnych modelach klimatycznych przy dobrowolnym udziale instytucji z całej Europy. W 2022 r. Centrum Modelowania Meteorologicznego IMGW-PIB przystąpiło do tej inicjatywy, w ramach której przeprowadzi symulacje modelem WRF wymuszone wynikami globalnego modelu CMCC-CM2-SR5 i trzema scenariuszami emisji. Symulacja historyczna będzie obejmować lata 1951-2014 a scenariuszowe lata 2015-2100, co łącznie daje 236 lat symulacji. Domena obejmuje obszar Europy a krok siatki będzie wynosił ok. 12,5 km. Uzyskane wyniki pozwolą na estymację wpływu przewidywanych zmian na środowisko i gospodarkę.
Regionalne modelowanie klimatyczne wykonywane jest w określonych fazach etapach. W pierwszym etapie (preprocessing) zostaną pobrane dane z modelu globalnego, które następnie zostaną wstępnie przetworzone do odpowiedniego formatu, z którego zostaną utworzone pola warunków początkowych i brzegowe dla symulacji. Wykonanie symulacji w odpowiedniej rozdzielczości przestrzennej i dla odpowiednio dużej domeny w realnym czasie możliwe jest jedynie z wykorzystaniem superkomputerów i odpowiednich zasobów dyskowych i obliczeniowych.
Regionalne model pogody
W ramach projektu zostanie udoskonalona implementacja modelu WRF w systemie prognozowania pogody wysokiej rozdzielczości METEOPG w dziedzinie czasu i przestrzeni. Tradycyjna prognoza pogody, oparta jest typem prognozy wielkoskalowej, które dobrze rozróżniają układy wysokiego i niskiego ciśnienia oraz wynikające z tego parametry meteorologiczne. Pomimo, że dokładne przewidzenie zmian pogodowych nie jest obecnie możliwe to jednak z każdym rokiem wzrasta ich wiarygodność. Jednak bardzo ona zależy od czasu prognozy, warunków początkowych, dokładności schematów różnicowych, parametrów podskalowych i asymilacji danych. W projekcie zostanie położny zostanie nacisk na zbadanie tych elementów na wynik prognoz operacyjnych w systemie METEOPG. Wyniki modelu operacyjnego będą udostępniane na stronie www.meteopg.pl, meteo.imgw.pl i cmm.imgw.pl.