38

Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System
Page 2: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System
Page 3: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

Počasie a údaje o ňom začínajú byť čoraz dôležitejšie pre ekonomiku a obchodné rozhodnutia

“Ročné náklady na elektrinu by mohli klesnúť najmenej o 1 bilión USD, ak by sa úspešnosť predpovede zlepšila o 1°C “

Page 6: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

Okolie Mochoviec (24 ZRA, 8 KLI, 3 MET) Okolie Jaslovské Bohunice (27 ZRA, 8 KLI, 3 MET)

Automatické stanice SHMÚ typ stanice

ZRA zrážkomerná

KLI klimatologická (INTER/AUTOINTER, AUTOSYNOP)

MET meteorologická (pozorovania)

90km x 90km

Page 7: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

Stožiar s výškou 212,5 metra postavený v rokoch 1984 až 1986. Na svete existuje len pár fungujúcich kusov podobného druhu a v rámci Slovenska sa stavba tiež zaraďuje k najvyšším. Veža bola vybudovaná v rámci prostriedkov určených na stavbu jadrovej elektrárne V2 v Jaslovských Bohuniciach a jej hlavným zmyslom je zabezpečovať meteorologické údaje potrebné pre elektráreň.

Page 8: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

V roku 2015 bol stožiar zrekonštruovaný. Meranie s 5s intervalom. Každých 5min sa posiela správa s 1min údajmi.

Page 9: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

Kedysi sme prevádzkovali stožiar aj v Mochovciach.

Page 11: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

MSG-3

Príjem z 8 družíc s cirkumpolárnou dráhou letu

Príjem z geostacionárnej družice MSG (3ks v prevádzke; 11 kanálov + HRV kanál)

Page 12: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

Malé posununutie lodičky

Poloha dobre predpovedateľná (do 2-3 dní)

Nutná pravdepodobnostná predpoveď (do approx. 10 dní)

Presná poloha nepredpovedateľná

Krátkodobá predpoveď

Strednedobá predpoveď

Dlhodobá predpoveď

Page 13: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

TRpp

RTdp

VpVB

dp

Vt

p

pC

RT

p

Tp

y

Tv

x

Tu

t

T

fuy

pRT

yp

vpCvu

y

vv

x

vu

t

v

fvx

pRT

xp

upCvu

y

uv

x

uu

t

u

s

s

p

v

u

;ln

;

ln

ln

0

1

0

22

22

Dynamika modelu: Zákony zachovania hybnosti, energie a hmoty + stavová rovnica ideálneho plynu:

Prostriedkami numerickej matematiky a programovacími jazykmi sa prevedie na počítačový program (model ALADIN).

Na výpočet predpovede mi stačia počiatočné a okrajové podmienky.

Page 14: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

Model povrchu a interakciu s atmosférou

turbulencia

Mikrofyzika oblakov a zrážok

Konvekcia

radiácia

Page 15: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

Asimilácia a cyklenie

ARPEGE init (globálny model)

ALADIN 6h predpoveď

Kombinácia priestorových škál digitálnym filtrom

Pozorovania na povrchu (T2M, RH2)

ALADIN prvý odhad

Upresnenie stavu povrchu (EKF, opt.

interpolácia)

Pozorovania vo voľnej atmosfére

ALADIN druhý odhad

Upresnenie stavu atmosféry (3DVAR, zjednodušený KF)

ALADIN init

Výpočet predpovede

modelom ALADIN

Page 16: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System
Page 17: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System
Page 18: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

ALADIN/SHMU

system old system new system experimental

HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System p460

HW 4x Power7 8core CPUs (3.6

GHz), 256 GB RAM

4x Power7+ 8core CPUs (3.6 GHz),

256 GB RAM

4x Power7+ 8core CPUs (3.6 GHz),

256 GB RAM

nodes 10 12 (total ~1.26x) 12 (total ~1.26x)

SW AIX 6 SE OS; xlf 13.1.01

Red Hat Enterprise Linux; gfortran

4.9.3 (xlf 15.1.0)

Red Hat Enterprise Linux; gfortran

4.9.3 (xlf 15.1.0)

Status operational – to be switched

off asap operational experimental

model CY36T1_bf10 CY40T1bf07_(future)export CY40T1bf07_(future)export

physics ALARO 3MT, SLHD ALARO-1vB ALARO-1vB

horizontal

resolution

9km, 320x288pts 4.5km, 625x576pts 1km, 500x300pts

spectral trunc &

grid

106x95 quadratic 312x287 linear 249x149 linear

vertical levels 37 63 73

tstep 400s 180s 90s

orography envelope mean (old Z0) mean (old Z0)

coupling model ARPEGE (long- & short cut off), 3h ALADIN 4km

assimilation,

initialization

upper air spectral blending with CANARI surface assimilation, no

initialization

No assimilation

forecast ranges 72/72/72/60 (a’ 1h) 78/72/72/60 (a’ 1h) 78/72/72/60 (a’ 1h)

Page 19: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System
Page 20: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

LRMC LSMC

oblasť celá ALADIN/SHMU 3 subdomény

rozlíšenie 45x45km 9x9km

interpolácia extrapolácia (a’ 5. bod) natívne rozlíšenie

vertikálne spodných 17 hladín (21-37) + surface

frekvencia 4x denne, +72h a’ 6h 4x denne, +72h a’ 1h

formát GRIB ASCII

Vstupy do systémov RODOS a RTARC

Page 21: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

LRMC 45km (každý 5. bod) ALADIN/SHMU 9km

LSMC 9km

Page 22: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

označenie oblasti ľavý dolný roh (JV) pravý horný roh (SZ) počet bodov oblasti

01 17.15, 48.05 18.25, 48.75 10x10

02 17.95, 47.95 19.05, 48.65 10x10

03 15.19, 45.72 23.32, 49.71 68x52

Page 23: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

unit levT levH

Surface pressure [Pa] 105 0

Surface geopotential [J kg-1] 105 0

Surface temperature [K] 105 0

2m temperature [K] 105 2

10m u-wind [m s-1] 105 10

10m v-wind [m s-1] 105 10

2m specific humidity [1] 105 2

land-sea mask (1- land, 0 - sea) 105 0

Sensible heat flux, cumulated* [J m-2] 105 0

Total cloudiness [1] 105 0

Surface roughness times g [J kg-1] 105 0

Albedo [1] 105 0

Convective rain, cumulated* [kg m-2] 105 0

Large scale rain, cumulated* [kg m-2] 105 0

Convective snow, cumulated* [kg m-2] 105 0

Large scale snow, cumulated* [kg m-2] 105 0

u-momentum flux, cumulated* [kg m-1 s-1] 105 0

v-momentum flux, cumulated* [kg m-1 s-1] 105 0

Temperature [K] 109 lev

Wind u-component [m s-1] 109 lev

Wind v-component [m s-1] 109 lev

Specific humidity [1] 109 lev

SINGLE-LEVEL FIELDS

zemepisná dĺžka [°]

zemepisná šírka [°]

intenzita zrážok [mm/h]

výška hraničnej vrstvy atmosféry [m]

tok zjavného tepla z povrchu terénu [W/m2]

tok momentu hybnosti [kg/(m⋅s2)]

typ povrchu terénu: zem alebo vodná hladina (1 – 0)

parameter drsnosti [m]

MULTI-LEVEL FIELDS geopotenciálna výška [m]

rýchlosť vetra [m/s]

smer vetra [°]

virtuálna potenciálna teplota [°K]

merná vlhkosť vzduchu [g/kg]

LRMC

LSMC

Page 24: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

Pre SEAS SHMU poskytuje :

● oblasť na obr., lat/lon 0.05°x0.05°, definovaný zoznam parametrov,

16 vybraných vertikálnych hladín (63, 62, 61, 60, 59, 58, 57, 56, 55,

54, 53, 50, 47, 43, 38, 30)

● Feb2016: výstupy z nového systému s 4.5km krokom siete/63 hladín

, 4x denne s krokom 1h

● 12/2016 - upgrade na nové HPC2

Do 02/2016 Od 02/2016

Page 25: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

unit levT levH

Surface pressure [Pa] 105 0

Surface geopotential [J kg-1] 105 0

Surface temperature [K] 105 0

2m temperature [K] 105 2

10m u-wind [m s-1] 105 10

10m v-wind [m s-1] 105 10

2m specific humidity [1] 105 2

land-sea mask (1- land, 0 - sea) 105 0

Sensible heat flux, cumulated* [J m-2] 105 0

Total cloudiness [1] 105 0

Surface roughness times g [J kg-1] 105 0

Albedo [1] 105 0

Convective rain, cumulated* [kg m-2] 105 0

Large scale rain, cumulated* [kg m-2] 105 0

Convective snow, cumulated* [kg m-2] 105 0

Large scale snow, cumulated* [kg m-2] 105 0

u-momentum flux, cumulated* [kg m-1 s-1] 105 0

v-momentum flux, cumulated* [kg m-1 s-1] 105 0

Temperature [K] 109 lev

Wind components (U, V, W) [m s-1] 109 lev

Specific humidity [1] 109 lev

Geopotenciál [J kg-1] 109 lev

Page 26: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

3D pole nárazov vetra a smeru vetra predpoveď z 20.4.2017 00UTC +6h

9km

4.5km

1km

Page 27: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

10m pole vetra, predpoveď z 20.4.2017 00UTC +6h

Dáta aktálne posielané ÚJD

(LRMC)

Predpoveď udržiavaná na

SHMÚ len pre účely UJD

Aktuálna operatívna predpoveď – vstupy pre UJD pripravené;

SEAS od 02/2016

Experimentálny setup; Spoločný

Projekt na otestovanie kvality ?

Page 28: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

Sept

2016 S

YN

OP:

---

4.5

km

---

9km

syst

em

T2m

WS10m

RH2m

MSLP

Page 29: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

OLD NEW

Page 30: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

Sept 2016 TEMP: --- 4.5km --- 9km

G T

Page 31: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System
Page 32: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

3D radiálna rýchlosť vetra (+od radaru, -k radaru) Španí laz, 20.4.2017 o 06:00 UTC, 12 elevácií

XZ rez – radiálna rýchlosť vetra (+od radaru, -k radaru) Španí laz, 20.4.2017 o 06:00 UTC

Page 33: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

V súčasnosti je k dispozícií 13 radarov s frq. merania 5min Plán je nahradiť experimentálny 1km setup modelom AROME s rozlíšením 2km, ktorý bude pokrývať oblasť kde máme k dispozícií radarové dáta. Zvýšiť počet výpočtov na 8 (3h) príp 24 denne (1h) podľa dostupného výkonu HPC. Predpoveď počítať na kratšiu dobu 12h až 24h. Pre každým výpočtom zlepšiť počiatočné podmienky pomocou radarových údajov.

Page 34: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

Niektoré javy sú zle predpovedateľné aj pri časovej škále krátkodobej predpovede (napr. konvekcia). Preto sa veľa úsilia v odbornej komunite dáva do vývoja pravdepodobnostných systémov krátkodobej predpovede. SHMU participuje na takomto vývoji a výsledkom je systém LAEF (16 členov + kontrolný beh).

Page 35: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

35

Prach z dna Aralského Jazera, 24 Marec 2013

Meteosat “RGB Dust Product“ Odfúkavanie prachu z vysušeného dna silným vetrom. 15min Meteosat od 5:00 to 16:45 UTC 24 Marec 2013. Dáta prijaté a spracované na SHMÚ

Page 36: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

36

Erupcia sopky Dalaffilla v Etiópii, 3 November 2008

Sopečný prach, najmä SO2 je možné detekovať kombináciou kanálov MSG. Dĺžka animácie 24h od 3 Novembra 2008 12:00 do 4 Novembr 2008 11:45 UTC. Dáta prijaté a spracované na SHMU.

Page 37: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

37

Erupcia Ejafjolajokul, Island 14-16 Apríla 2010

Page 38: Moderná predpoveď počasia pre potreby jadrovej energetiky · 2017. 9. 12. · ALADIN/SHMU system old system new system experimental HPC IBM p755 IBM Flex System p460 IBM Flex System

38

Horiaca ropa, Líbia, 19 August 2008