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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik Data assimilation in Austria Florian Meier, Xin Yan, Stefan Schneider, Christoph Wittmann, Yong Wang

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

Data assimilation in Austria

Florian Meier, Xin Yan, Stefan Schneider, Christoph Wittmann, Yong Wang

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

Assimilation system: ALADIN-Austria parallel run

Coupling with ARPEGE forecasts (3h coupling interval) Forecast: 00 UTC +72h, 6h-assimilation cycle Domain: 300x270 grid points; 9.6 km horizontal resolution; 60

layers cy35t1: 001,927,fullpos cy36t1: BATOR, CANARI, SCREENING, MINIMIZATION,

BLEND, BLENDSUR Calculations at ZAMG; NEC SX8 Controlled by kornshell scripts

(5 masterscripts + templates)

no SMS

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Activities since last meeting in Ljubljana

Change from CANARI || 3D-Var to CANARI->3D-Var Additional assimilation step at 03 UTC abandoned Blacklists from MF Assimilation cy32t1->cy36t1 (since January 2011) Satellite data change from obsoul to bufr / grib Change from static BC to VarBC More satellite data: SEVIRI, HIRS, NOAA19, METOP, ASCAT SYNOP from ZAMG+OPLACE (->more stations in HU + CH) ALARO5 with CANARI+ECMWF lagged coupling operational

since March 2011 -> linear truncation more levels in low atmosphere

Case studies: 29.5.2010 (Hungary) ; 28.2-1.3.2011 (stratus) Vertical background correlation function in CANARI Some OSE, tests on GPS, new B-Matrix, snow analysis

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Verification: upper air fields

04/10/23(Präsentation)

Folie 4

temperature wind500hPa

windtemperature

850hPa

RMSE

Zeitraum 11/2010

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Verification: screenlevel fields and precipitation

04/10/23(Präsentation)

Folie 5

without assimilationwith assimilation

--

+

RH2m

precipitation

T2m

BIAS

RMSE

MAE

RMSE

MAE

BIAS

S A L S A L

Zeitraum 11/2010

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Old vs new cycleBias 850 hPa

temperature wind

relative humidity

oldnew

geopotential

20101005-20101025

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Old vs new cycleBias 500 hPa

temperature

wind

relative humidity

old

new

geopotential

20101005-20101025

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

Old vs new cycleRMSE 850 hPa

temperature wind

relative humidity

oldnew

geopotential

20101005-20101025

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

Old vs new cycleRMSE 500 hPa

temperature wind

relative humidity

oldnew

geopotential

20101005-20101025

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OLD vs new cycle

OPER ASSIM old

OPER ASSIM new

MSLP

stations 0-500m 20101101-20101130 00 UTC-runs

OPER ASSIM old

OPER ASSIM new

T2m

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Surface stations used in 3D-Var

T2m RH2m

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Double observations from OPLACE/local data basein CANARI (visit of M. Bellus (SK) in Vienna)

filtered beforeBATOR

not filtered beforeBATOR

ZAMG->OPLACEOPLACE->ZAMGTs-increments

=

obsoul__merge.pl

16261631

22982298

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Modification of CANARI background error statistics

CANARI increments are quite smooth especially in Alpine areas and even in ALARO5 -> reduction of background horizontal correlation length and introduction of vertical correlation function as already existing for snow analysis also for T2m, RH2m in „catrma“ und „cacova“ (LCORRF=.TRUE.)

)1

*)ln(*5.0()2

2

*5.0(

*),( cPjpip

d

ijr

eepr

d=45km, Pc=0.05 set in namelist

referenced=60km

Ts standard CANARI Ts CANARI +vert. corr.

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positive effect on T2m especially for stations between 500-1500m, mslp slightly worse, other parameters more or less neutral

Modification of CANARI background error statistics

T2m

T2m

RH2m

RH2m

MSLP500-1000m

1000-1500m

vert. corr.reference

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Assimilation of ASCAT 10m winds (25km resolution)

12,5km ASCAT wind data lead to crash in bator_decodbufr

ascat_20110610_082332_metopa_24076_ear_o_250_ovw.l2_bufr.gz

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Snow analysis in CANARI

Some tests only with surface station data from ZAMG database

Modification of namelist and routines hop.F90, bator_ecritures_mod.F90

REF_A_SN=50km, REF_S_SN=5. , REF_AP_SN=0.02

RCSNSY=200. RCSNSY=2.5

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RCSNSY=2.5RCSNSY=200.

Snow analysis in CANARI

problems: no 0 observations, no obs. over Switzerand and France, quality control -> station 16227

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„Impact of several observation systems“ 04/10/23(Präsentation)

Folie 18

SY

NO

P

AM

DA

R

TE

MP

SE

VIR

I

ME

TO

P/N

OA

A19

AM

SU

-B GP

S

AM

SU

-A

GE

OW

IND

HIR

S

Impact of new satellite data NOAA19+Metop on temperature RMSE

Method following Storto und Randriamampianina 2010

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CANARI || 3D-Var vs CANARI->3D-Var

geopotential

RMSEBIAS

T

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CANARI || 3D-Var vs CANARI->3D-Var

BIAS

Rel. humi.

RMSE

wind

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Outlook:

Less resources at ZAMG for data assimilation in the future Parallel run will probably be switched off soon Focus on AROME with some assimilation part (RUC+FGAT

ASCAT soil moisture kalman filter) Maybe some time for testing new observations (Metop IASI,

AIRS, SSMIS) CANARI vertical correlation in ALARO5?

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Proposals of last meeting

Done: New aladin cycle CANARI ->3D-Var instaed of || 03 UTC step abandoned 5km linear truncation and orography in ALARO5 (no 3D-Var

yet) some experiments with CANARI background correlation

Not done: Tuning of o, b

Channel selection of satellite data 5km-B-matrix IDFI

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Case studies

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Case study: squall line 29.5.2010

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04/10/23(Präsentation)

Folie 26

without assimilation CANARI+3D-var

Case study: squall line 29.5.2010 +03h

CANARI only

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04/10/23(Präsentation)

Folie 27

Case study: squall line 29.5.2010 +06h

04/10/23(Präsentation)

Folie 27

CANARI only

CANARI+3D-varwithout assimilation

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04/10/23(Präsentation)

Folie 28

Case study: squall line 29.5.2010 +09h

04/10/23(Präsentation)

Folie 28

CANARI only

CANARI+3D-varwithout assimilation

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Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik

04/10/23(Präsentation)

Folie 29

Case study: squall line 29.5.2010 +12h

04/10/23(Präsentation)

Folie 29

CANARI only

CANARI+3D-varwithout assimilation

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Case study: Low stratus at 1st March 2011 00 UTC

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04/10/23(Präsentation)

Folie 31

ALADIN-Austria +24h ALADIN assim +24h

Case study: Low stratus at 1st March 2011 00 UTC

ALARO5 +24h

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Case study: Low stratus at 1st March 2011 00 UTC

ALADIN+3DVAR+CANARI ALARO5+CANARI

ALADIN-AUSTRIA

no inversion

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Heavy rain +Thunderstorm over Vienna 8th June 2011

82mm/12h in Vienna centre44mm/30min 11.30-12.00 UTC

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Heavy rain +Thunderstorm over Vienna 8th June 2011

ALADIN_AUSTRIA

ALADIN-ASSIMALARO5

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radar 20 UTC

Case study squall line on 23rd July 2009

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Case study squall line on 23rd July 2009

Niederschlag 18.00-21.00 UTC

INCA-analysis

CANARI+3DVAR 3DVAR+GPS SURFEX+ASCAT

23rd July 00 UTC run: precipitation 18 UTC - 21 UTC

OPER

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Increments ALARO5-CANARI: surface temperature

standard CANARI withoutvertical correlation of background errorfor T2m, RH2m

modified CANARI version withvertical correlation of background errorfor T2m, RH2m

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