CRD dokumentacija

Cilj projekta

Cilj projekta je izrada klimatološke baze podataka od najmanje 30 godina temeljene na reanalizi klime pomoću WRF-ARW modela nad regijom jugoistočne Europe. Baza podataka je u cjelosti dostupna javnosti zajedno sa setom statističkih alata za analizu klimatoloških podataka.

Atmosferski model

Za klimatološku reanalizu korišten je atmosferski model WRF-ARW [1]. Domena modela ima razmak mreže od 10 kilometara i veličine je 317x277 točaka, lambert projekcija sa središtem na koordinatama 45,30°N i 13,30°E. Vertikalni broj nivoa modela je 42. Za inicijalne i bočne uvjete korišten je CFSR model, rezolucije mreže 0.5° (NCEP ds093.0 [2] i ds094.0 [3]). Vremenski korak reanalize iznosi 1 sat.

Korištena jezgra modela je Advanced Research WRF (ARW) u verziji 3.9.1.1. Preprocessing WPS alati su verzije 3.9.1.

Temeljni fizikalni setup modela
  • Microphysics: WRF Single-Moment 5-class scheme
  • Longwave Radiation: New Goddard scheme
  • Shortwave Radiation: New Goddard scheme
  • Surface Layer: MM5 similarity
  • Land Surface: Noah Land Surface Model
  • Planetary Boundary layer: Yonsei University scheme
  • Cumulus Parameterization: Kain-Fritsch scheme

Proces reanalize je podijeljen u mjesečne izračune. Svaki pojedinačni izračun inicijaliziran je s početnim stanjem na 1. dan u mjesecu u 00 sati UTC i završava sa 1. danom u idućem mjesecu u 00 sati UTC. U bazi, podatak koji se odnosi na 00 sati UTC za 1. dan u mjesecu je zadnji podatak izračuna prethodećeg mjeseca, dok je prvi podatak svakog novog pokretanja modela u 01 sat UTC 1. dana u mjesecu.

Restart reanalize na prijelazu svakog mjeseca osigurava minimaliziranje efekata dugoročnih bias-a modela. Duljina reanalize od mjesec dana dovoljna je da se minimizira učestalost spin-up modela i moguće negativne posljedice tog perioda integracije modela (u pravilu, prvih 6-12 sati od starta modela). Periodi od mjesec dana uzeti su kao optimalni kompromis i konstanta su kroz cijeli reanalizirani period.

Uslijed restarta reanalize, odnosno reinicijalizacije stanja modela, na prijelazu mjeseca moguće je primjetiti diskontinuitete pojedinih meteoroloških parametara, primjerice visine snježnog pokrivača. Ako nije drugačije naglašeno (vidi poglavlje Ograničenja), ovi diskontinuiteti ne stvaraju statistički značajne efekte.

Ograničenja

Baza podataka ne sadrži izravna mjerenja; svi podaci su produkt reanalize klime modelom i stoga su podaci u bazi podložni svim ograničenjima koja su svojstvena numeričkom modeliranju atmosfere. U prvom redu ona dolaze iz nesavršenosti korištenog fizikalno/dinamičkog modela atmosfere, nedovoljno točno poznatih početnih i rubnih uvjeta atmosfere kao i ograničenja koja proizlaze iz činjenice da je atmosfera kaotični sustav i ne ponaša se po determinističkim načelima.

S obzirom na navedena ograničenja, apsolutna vrijednost podataka u bazi se ne može uzeti kao reprezentativno točna. Ipak, relativni odnosi podataka, osobito na dulje razdoblje (trendovi, odstupanja od prosjeka i druga statistička obilježja uzeta preko duljih razdoblja) se mogu uzeti kao dovoljno vjerodostojni za potrebe klimatskih analiza. Pri reanalizi je posebna pažnja posvećena unificiranju metodologije u smislu jednakosti korištenih izvora podataka i načina njihove obrade tijekom cijelog reanaliziranog razdoblja; metode i podaci korišteni za reanalizu primjerice 2018. godine identični su koliko god je to bilo moguće metodama i podacima korištenim za reanalizu npr. 1990. godine.

Treba naglasiti da je za period do travnja 2011. godine korišten CFSR dataset (093.0) a za period od travnja 2011. CFSR v2 dataset (094.0). Osim te razlike, drugih značajnijih razlika u korištenim podacima i metodama nema, bez obzira na datum reanalize.

U cilju maksimalnog optimiziranja zauzeća diskovnog prostora SQL baze i grib datoteka, numerička preciznost podataka je reducirana u odnosu na standardne vrijednosti. Nastojalo se postići da preciznost podataka ne bude značajno veća od njihove točnosti s obzirom da povećana preciznost ima za posljedicu veći utrošak diskovnog prostora. Neki podaci su time postali ponešto grubljih prijelaza između susjednih veličina (na primjer, temperature su zaokružene na najbližu cjelobrojnu vrijednost što je lako uočiti na grafovima).

Naročitu pažnju potrebno je obratiti na sljedeća ograničenja:
  • Inicijalna visina snježnog pokrivača na početku mjeseca dolazi iz grube prostorne rezolucije ulaznih podataka od 0.5°x0.5° i stoga je u pravilu vrlo nereprezentativna. Time i dobar dio razdoblja iza početka mjeseca, ako je riječ o području pod snijegom (u stvarnosti i/ili u modelu), ima znatna odstupanja visine snijega od realnosti. Ni ostatak mjeseca ne može se smatrati naročito pouzdanijim po tom parametru, stoga visinu snježnog pokrivača u bazi nije uputno uzimati u obzir za bilo kakve ozbiljne analize.
  • Brzina vjetra i brzina udara vjetra može značajno odstupati od stvarnosti na lokacijama koje se nalaze u blizini kompleksnog reljefa.
  • Temperatura zraka i rosišta te relativna vlažnost može značajno odstupati od stvarnosti u područjima izraženih terenskih ulegnuća, kao i na otočnim lokacijama ili lokacijama na obali. Pokazalo se također da model ne daje zadovoljavajuće rezultate relativne vlažnosti u uvjetima magle noćnog hlađenja (radijacijska magla) te je u područjima gdje je noćna magla česta pojava potrebno očekvati značajnija odstupanja ova tri parametra od stvarnosti.
  • Količina oborine može značajno odstupati od stvarnosti u uvjetima konvektivnih procesa te u planinskim područjima.

Sponzori projekta

Autori projekta se ovim putem zahvaljuju sponzorima koji su omogućili korištenje hardverskih resursa za potrebe izrade baze ili pomogli projektu na neki drugi način. Bez njihovog doprinosa ovaj projekt bi bilo mnogo teže realizirati. To su, abecednim redom:

  • Nitko

Suradnici na razvoju open source CRD sučelja

Veliko hvala svim suradnicima koji su pomogli u programiranju CRD sučelja. Abecednim redom po prezimenima to su:

  • Nino Rašić
  • Ivan Toman - autor i koordinator projekta

Popis referenci

  • 1. WRF-ARW - Skamarock, W. C., J. B. Klemp, J. Dudhia, D. O. Gill, D. M. Barker, M. G Duda, X.-Y. Huang, W. Wang, and J. G. Powers, 2008: A Description of the Advanced Research WRF Version 3. NCAR Tech. Note NCAR/TN-475+STR, 113 pp. doi:10.5065/D68S4MVH
  • 2. CFSR ds093.0 - Saha, S., et al. 2010. NCEP Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) 6-hourly Products, January 1979 to December 2010. Research Data Archive at the National Center for Atmospheric Research, Computational and Information Systems Laboratory. https://doi.org/10.5065/D69K487J. Posjećeno 28.11.2018.
  • 3. CFSR v2 ds094.0 - Saha, S., et al. 2011, updated daily. NCEP Climate Forecast System Version 2 (CFSv2) 6-hourly Products. Research Data Archive at the National Center for Atmospheric Research, Computational and Information Systems Laboratory. https://doi.org/10.5065/D61C1TXF. Posjećeno 28.11.2018.