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Eidgenössisches Departement des Innern EDIBundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Les modèles régionauxCOSMO-2 et COSMO-7

et leurs produits

Francis Schubiger

Journée Energies

19 mai 2009

2 COSMO-2 et COSMO-7 et leurs produits | Journée Energies, 19 mai 2009 Francis Schubiger

COSMOCOnsortium for Small-scale MOdelling

Objectifs:

• Développement, amélioration et maintenance d‘un modèle numérique (non-hydrostatique) COSMO à très haute résolution sur un domaine limité

• Pour des applications

opérationelles et pour la

recherche

• Site web:www.cosmo-model.org

3 COSMO-2 et COSMO-7 et leurs produits | Journée Energies, 19 mai 2009 Francis Schubiger

COSMOCOnsortium for Small-scale MOdellingSont membres les services météorologiques nationaux de:

AllemagneDeutscher Wetterdienst

SuisseMeteoSuisse

ItalieUfficio Generale Spazio Aereo e Meteorologia

GrèceHellenic National Meteorological Service

PologneInstitute of Meteorology and Water Management

RoumanieNational Meteorological Administration

4 COSMO-2 et COSMO-7 et leurs produits | Journée Energies, 19 mai 2009 Francis Schubiger

COSMOCOnsortium for Small-scale MOdelling

Candidat officiel:

RussieRoshydromet

5 COSMO-2 et COSMO-7 et leurs produits | Journée Energies, 19 mai 2009 Francis Schubiger

COSMOOrganisation

6 COSMO-2 et COSMO-7 et leurs produits | Journée Energies, 19 mai 2009 Francis Schubiger

CEPMMT / IFS maille 25 km

échelle synoptique

COSMO-7: maille 6.6 km, 60 niveaux assimilation et 2x / jour prévisions à +72h

COSMO-2: maille 2.2 km, 60 niveaux assimilation et 8x par jour prévisions à +24h

La chaîne des modèles COSMO

7 COSMO-2 et COSMO-7 et leurs produits | Journée Energies, 19 mai 2009 Francis Schubiger

Paramétrisation

• Beaucoup de choses ont lieu à l’intérieur d’une cellule de calcul:• Formation de nuages• Turbulence• Rayonnement

• Ces processus sont représentés de façon grossière par ces formulations simplifiées (paramétrisées)

• Haute résolution: moins de paramétrisation

Maille

Cellule de calcul

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Assimilation

• Assimilation =

introduction des observation dans le modèle

numérique

• Analyse =

„Etat optimal de l’atmosphère rapporté à la grille de calcul“

• Conditions initiales pour la prévision

WetterRadar

observations

Analyse

prévisiontemps

état

du

mod

èle

9 COSMO-2 et COSMO-7 et leurs produits | Journée Energies, 19 mai 2009 Francis Schubiger

ObservationsStations au sol

Avions

Sondages

Images radar

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• Les radar fournissent des informations de précipitation à haute résolution

• Assimilation dans COSMO-2

Assimilation de données radar (COSMO-2)

COSMO-2

Radar

Radar Sans Radar Ass.

COSMO-2: prévision de précipitation de +6h à +12h

Avec Radar Ass.

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Carte de couverture neigeuse à partir d’images satellitesCarte de couverture neigeuseà partir de l’image satellite

Hauteurs de neige mesurées

Hauteurs de neige sur la grille de calcul[cm]

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Résolution du système (passé)

• Première tentative de prévision numérique du temps par Lewis F. Richardson (1881-1953).

• 64‘000 „calculateurs“ était nécessaires (Richardson, 1922)• Sa première (et unique) prévision fut inexacte.

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• Superordinateur au Centre Suisse de calcul scientifique à haute performance CSCS à Manno (Lugano)

• CRAY XT4• 448 processeurs dual core• ~15 min. pour 72h COSMO-7• ~20 min. pour 24h COSMO-2

• CRAY XT3• Système de secours

• Ces machines rendent la prévision avec COSMO-2 possible!

Résolution du système (aujourd’hui)

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Déroulement de la production

12 15 18 21 00 03 06 09 12 15 18

Cycle d’assimilation

COSMO-7 COSMO-2

Temps UTC

.. +72h

.. +72h

Prévision

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Champsde vent

COSMO-2Une flèche chaque 2.2 km

COSMO-7Une flèche chaque 6.6 km

1er juin 2008 17 UTC

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Vérification de la température à 2m

COSMO-7COSMO-2

Mars, avril, mai 2008

Domaine COSMO-2

~400 stations

Échéance de prévision

ST

D (

K)

17 COSMO-2 et COSMO-7 et leurs produits | Journée Energies, 19 mai 2009 Francis Schubiger

Vérification de la vitesse du vent à10m

Mars, avril, mai 2008

Domaine COSMO-2

~400 stations

Echéance de prévision

ST

D (

m/s

)

COSMO-7COSMO-2

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Vérification avec les radiosondages de Payerne: hiver 08/09, prévis +24h

COSMO-7

COSMO-2

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Formats de distribution & produits

• Tableaux ASCII (csv, XML) pour des points de grille, des extraits du domaine et des profils verticaux

• Format GRIB1 binaire (standard OMM) pour le domaine entier ou des extraits

• Graphiques/animations, météogrammes: http://intranet.meteoswiss.ch/modelbrowser

20 COSMO-2 et COSMO-7 et leurs produits | Journée Energies, 19 mai 2009 Francis Schubiger

Exemple d´une tabelle ASCII

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Exemple d´un format csv

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Nowcasting & courte échéance: COSMO-2

23 COSMO-2 et COSMO-7 et leurs produits | Journée Energies, 19 mai 2009 Francis Schubiger

Nowcasting & courte échéance: COSMO-2

24 COSMO-2 et COSMO-7 et leurs produits | Journée Energies, 19 mai 2009 Francis Schubiger

Courte échéance: COSMO-7

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Postprocessing: Filtre de kalman

• opérationnel pour la température et l‘humidité à 2m

• utilise les dernières prévisions pour calculer des coefficients de correction

• correction horaire avec des différences filtrées entre le modèle et l‘observation:

Zeit

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• corrige très bien les erreurs systématiques du modèle aux endroits où des observations sont disponibles

• inconvénient: changement de type de temps

• Exemple: T_2M COSMO-7 Printemps 2007, CH < 800 m.

T_2MT_2M_Kobservation

Postprocessing: Filtre de kalman (2)

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Livraison des données

• Contact et offres:osm@meteoswiss.ch / 044 256 92 42

• Livraison automatique par e-mail ou ftp (sftp, scp)

• 7 x 24-h surveillance de la production et livraison

• Annonce de problèmes en dehors des heures de travail: Operating IT: 044 256 92 29

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Segment des clients:

• Prévisions, alarmes, médias

• Hydrologie

• Prévision aéronautique & sécurité de la navigation aérienne

• Environnement

• (Ré-) Assurances

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Segment de clients: Prévisions

• MeteoSuisse

• Institut fédéral pour la neige et les avalanches

• Service météorologique coordonné (armée)

• SSR (médias)

• ….

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• Office fédéral de l‘environnement (OFEV/Hydrologie)

• Prévisions d‘écoulement et optimisation: e-dric• Canton Valais, Groupe e

• Canton du Tessin & SUPSI

• AWEL (Amt Wasser, Energie, Luft) Canton de Zurich

• CFF Projet „Durchmesserlinie“ gare centrale Zurich

• …….

Segment de clients: Hydrologie

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• Automation des bâtiments• Siemens Schweiz AG (projet de recherche OptiControl)

• Immeubles commerciaux

• Nouvelle cabane du CAS Monte Rosa (2885 m)

• Prévisions de charge d‘électricité – Marché de l‘énergie

• Entreprises de gas (durant l‘hiver)

• …..

Segment de clients: Energie

32 COSMO-2 et COSMO-7 et leurs produits | Journée Energies, 19 mai 2009 Francis Schubiger

Autres segments de clients:

• Prévision aéronautique & sécurité aérienne• skyguide : système d‘approche à Genève et Kloten• Swiss, REGA, …

• Environnement• EMPA, IFSN, CENAL, PSI, SEDE, …

• (Ré-) Assurances• PartnerRe: Simulation de tempêtes du passé

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Tempête Daria 25.01.1990

„footprint“:rafales de vent maximale [m/s]à chaque point de grille

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Futures améliorations de COSMO

• Amélioration de la résolution verticale dans les basses couches

• Amélioration de l’écoulement (vent) autour/au-dessus de la topographie

• Amélioration du traitement du sol (neige, lacs, type de sol)

• Assimilation de nouveaux types d’observationsp.ex. profils d’humidité à partir de données GPS et de satellites

Le développement de

COSMO continue !

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On peut calculer le temps avec l‘ordinateur !

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Merci pour votre attention !

Questions?