Implementação pré-operacional de uma ferramenta para o sistema de assimilação de dados do CPTEC/INPE
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- Gilberto Leveck Viveiros
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1 Implementação pré-operacional de uma ferramenta para o sistema de assimilação de dados do CPTEC/INPE Fábio L. R. Diniz Grupo de Desenvolvimento em Assimilação de Dados Contribuições de: José A. Aravéquia, Dirceu L. Herdies, Luis G. G. de Gonçalves, Maurício G. Mello, Ricardo Todling GMAO/NASA). 4 de dezembro de 13
2 Outline Implementação Avaliação das Análises Summary
3 Outline Implementação Sistema de processamento dos dados Esquema do controle de qualidade Avaliação das Análises Summary
4 Modificado de Keyser 11) Sistema de processamento dos dados: Atualmente operacional) GTS INMET Gateway LDM CurrentlyatCPTEC/INPE PreMProcessing Group Gather'data' &' Decode' BUFR Tanks DumpFiles AWS LDM Radar NESDIS NCEP FTP FTP Analysis PREPDATA Prevents SYNDATA CQCBUFR PROFCQC CQCVAD PREPACQC ACARSQC OIQCBUFR PREPBUFR' OutsideCPTEC/INPE InsideCPTEC/INPE Figura : Fluxograma retratando o sistema de processamento dos dados no CPTEC/INPE.
5 Modificado de Keyser 11) Sistema de processamento dos dados: Futuro próximo GTS INMET Gateway LDM NearfutureatCPTEC/INPE PreMProcessing Group Gather'data' &' Decode' BUFR Tanks DumpFiles AWS LDM Conven6onal'data' Radar NESDIS NCEP FTP Analysis PREPDATA Prevents SYNDATA CQCBUFR PROFCQC CQCVAD PREPACQC ACARSQC OIQCBUFR PREPBUFR' OutsideCPTEC/INPE InsideCPTEC/INPE Figura : Fluxograma retratando o sistema de processamento dos dados no CPTEC/INPE.
6 Modificado de Keyser 11) Sistema de processamento dos dados: Futuro GTS INMET Gateway LDM FutureatCPTEC/INPE PreMProcessing Group Gather'data' &' Decode' BUFR Tanks DumpFiles AWS Radar LDM FTP Conven6onal'data' NESDIS NCEP FTP Analysis PREPDATA Prevents SYNDATA CQCBUFR PROFCQC CQCVAD PREPACQC ACARSQC OIQCBUFR PREPBUFR' OutsideCPTEC/INPE InsideCPTEC/INPE Figura : Fluxograma retratando o sistema de processamento dos dados no CPTEC/INPE.
7 Modificado de Keyser 11) Esquema do controle de qualidade: Atualmente operacional) Background' Conven6onal' PREPDATA Prevents SYNDATA CQCBUFR PROFCQC CQCVAD PREPACQC ACARSQC OIQCBUFR PREPBUFR' NCEP CPTEC/INPE SBUV,'HIRS,'GOES_IMG,'AIRS,'AMSU1A' AMSU1B,'MHS,'SSMI,'SSMIS,'AMSRE' SNDR,'IASI,'GOME,'OMI,'SEVIR,'ATMS,'CRIS)' Non9Conven6onal' Analysis OutsideCPTEC/INPE InsideCPTEC/INPE Figura : Fluxograma retratando o controle de qualidade dos dados no CPTEC/INPE.
8 Modificado de Keyser 11) Esquema do controle de qualidade: Atualmente não-operacional) NCEP Background' Conven6onal' PREPDATA Prevents SYNDATA CQCBUFR PROFCQC CQCVAD PREPACQC ACARSQC OIQCBUFR PREPBUFR' Background' PREPBUFR' NCEP)' ***IMPORTANT***' Only'Obs' PREPDATA Prevents SYNDATA CQCBUFR PROFCQC CQCVAD PREPACQC ACARSQC OIQCBUFR PREPBUFR' CPTEC/INPE SBUV,'HIRS,'GOES_IMG,'AIRS,'AMSU1A' AMSU1B,'MHS,'SSMI,'SSMIS,'AMSRE' SNDR,'IASI,'GOME,'OMI,'SEVIR,'ATMS,'CRIS)' Non9Conven6onal' Analysis OutsideCPTEC/INPE InsideCPTEC/INPE Figura : Fluxograma retratando o controle de qualidade dos dados no CPTEC/INPE.
9 Modificado de Keyser 11) Esquema do controle de qualidade: Futuro próximo NCEP Background' Conven6onal' PREPDATA Prevents SYNDATA CQCBUFR PROFCQC CQCVAD PREPACQC ACARSQC OIQCBUFR PREPBUFR' Background' Conven6onal' PREPBUFR' NCEP)' ***IMPORTANT***' Only'Obs' PREPDATA Prevents SYNDATA CQCBUFR PROFCQC CQCVAD PREPACQC ACARSQC OIQCBUFR PREPBUFR' CPTEC/INPE SBUV,'HIRS,'GOES_IMG,'AIRS,'AMSU1A' AMSU1B,'MHS,'SSMI,'SSMIS,'AMSRE' SNDR,'IASI,'GOME,'OMI,'SEVIR,'ATMS,'CRIS)' Non9Conven6onal' Analysis OutsideCPTEC/INPE InsideCPTEC/INPE Figura : Fluxograma retratando o controle de qualidade dos dados no CPTEC/INPE.
10 Modificado de Keyser 11) Esquema do controle de qualidade: Futuro Background' Conven6onal' PREPDATA Prevents SYNDATA CQCBUFR PROFCQC CQCVAD PREPACQC ACARSQC OIQCBUFR PREPBUFR' Background' Conven6onal' PREPBUFR' NCEP)' PREPDATA Prevents SYNDATA CQCBUFR PROFCQC CQCVAD PREPACQC ACARSQC OIQCBUFR PREPBUFR' NCEP CPTEC/INPE SBUV,'HIRS,'GOES_IMG,'AIRS,'AMSU1A' AMSU1B,'MHS,'SSMI,'SSMIS,'AMSRE' SNDR,'IASI,'GOME,'OMI,'SEVIR,'ATMS,'CRIS)' Non9Conven6onal' Analysis OutsideCPTEC/INPE InsideCPTEC/INPE Figura : Fluxograma retratando o controle de qualidade dos dados no CPTEC/INPE.
11 Outline Implementação Avaliação das Análises Minimização Estatística do uso das observações Comparação com outras análises Contribuição das observações Verificação das análises vs. observações Summary
12 Configuração do Experimento Modelo de Circulação Geral da Atmosfera MCGA-CPTEC/INPE) na resolução TQ0299L064 Interpolação Estatística em Ponto de Grade GSI) Observações convencionais do PrepBUFR do NCEP Observações não-convencionais dos arquivos BUFR estilo NCEP Todas as modificações foram sincronizadas e testadas com a revisão 460 do repositório do CPTEC/INPE
13 Minimization a) 1 o ciclo 00Z 1 de janeiro de 13) b) o ciclo 00Z 2 de janeiro de 13) c) 37 o ciclo 00Z de janeiro de 13) d) 77 o ciclo 00Z de janeiro de 13) Figura : Evolução da função custo esquerda) e da norma do gradiente direita) nos passos de iteração do G3DVAR utilizando as marcas do controle de qualidade do NCEP/NOAA preto) e CPTEC/INPE vermelho) nas análises durante janeiro de 13.
14 Avaliação das Análises: Estatísticas do uso das observações Tabela : Estatísticas do uso das observações no 1 o ciclo 00Z 1 de janeiro de 13) do G3DVAR utilizando o PaQC. NCEP/NOAA QC marks CPTEC/INPE QC marks Observation Type Nobs Jo Jo/n Nobs Jo Jo/n surface pressure E E temperature E E wind E E moisture E E gps E E radiance E E Jo Global E E Tabela : Estatísticas do uso das observações no o ciclo 00Z 2 de janeiro de 13) do G3DVAR utilizando o PaQC. NCEP/NOAA QC marks CPTEC/INPE QC marks Observation Type Nobs Jo Jo/n Nobs Jo Jo/n surface pressure E E temperature E E wind E E moisture E E gps E E radiance E E Jo Global E E
15 Avaliação das Análises: Estatísticas do uso das observações Tabela : Estatísticas do uso das observações no 37 o ciclo 00Z de janeiro de 13) do G3DVAR utilizando o PaQC. NCEP/NOAA QC marks CPTEC/INPE QC marks Observation Type Nobs Jo Jo/n Nobs Jo Jo/n surface pressure E E temperature E E wind E E moisture E E gps E E radiance E E Jo Global E E Tabela : Estatísticas do uso das observações no 77 o ciclo 00Z de janeiro de 13) do G3DVAR utilizando o PaQC. NCEP/NOAA QC marks CPTEC/INPE QC marks Observation Type Nobs Jo Jo/n Nobs Jo Jo/n surface pressure E E temperature E E wind E E moisture E E gps E E radiance E E Jo Global E E
16 Avaliação das Análises: Comparação com outras análises exp= CPTEC/INPE analysis - temp - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13 exp= CPTEC/INPE analysis - temp - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13-1e e+21-1e e+21 9 ref= NCEP/NOAA analysis - temp - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13-1e diff= [exp-ref] e e e e+21 ref= NCEP/NOAA analysis - temp - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13-1e e+21-3 diff= [exp-ref] e+21 a) NCEP/NOAA QC marks 9 9 b) CPTEC/INPE QC marks Figura : Distribuição espacial da média zonal mensal de temperatura do CPTEC/INPE topo), NCEP/NOAA meio) e a diferença topo-meio base) para as análises durante janeiro de 13. As unidades são K.
17 Avaliação das Análises: Comparação com outras análises exp= CPTEC/INPE analysis - temp - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13-1e e+21 exp= CPTEC/INPE analysis - temp - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13-1e e+21 9 ref= ECMWF analysis - temp - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13-1e e+21 9 ref= ECMWF analysis - temp - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13-1e e+21 9 diff= [exp-ref] -1e e+21 9 diff= [exp-ref] -1e e+21 9 a) NCEP/NOAA QC marks 9 b) CPTEC/INPE QC marks Figura : Distribuição espacial da média zonal mensal de temperatura do CPTEC/INPE topo), ECMWF meio) e a diferença topo-meio base) para as análises durante janeiro de 13. As unidades são K.
18 Avaliação das Análises: Comparação com outras análises exp= CPTEC/INPE analysis - uvel - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13-1e exp= CPTEC/INPE analysis - uvel - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13-1e e e+21 9 ref= NCEP/NOAA analysis - uvel - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13-1e e diff= [exp-ref] e e+21 9 ref= NCEP/NOAA analysis - uvel - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13-1e e diff= [exp-ref] e e+21 a) NCEP/NOAA QC marks 9 9 b) CPTEC/INPE QC marks Figura : Distribuição espacial da média zonal mensal de vento zonal do CPTEC/INPE topo), NCEP/NOAA meio) e a diferença topo-meio base) para as análises durante janeiro de 13. As unidades são m s 1.
19 Avaliação das Análises: Comparação com outras análises exp= CPTEC/INPE analysis - uvel - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13-1e exp= CPTEC/INPE analysis - uvel - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, 13-1e e e+21-1e ref= ECMWF analysis - uvel - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, e diff= [exp-ref] ref= ECMWF analysis - uvel - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, e e+21-1e e diff= [exp-ref] e e+21 a) NCEP/NOAA QC marks 9 9 b) CPTEC/INPE QC marks Figura : Distribuição espacial da média zonal mensal de vento zonal do CPTEC/INPE topo), ECMWF meio) e a diferença topo-meio base) para as análises durante janeiro de 13. As unidades são m s 1.
20 Avaliação das Análises: Comparação com outras análises exp= CPTEC/INPE analysis - umes - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, e+21 exp= CPTEC/INPE analysis - umes - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, e ref= NCEP/NOAA analysis - umes - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, e ref= NCEP/NOAA analysis - umes - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, e diff= [exp-ref] -1e e diff= [exp-ref] -1e e a) NCEP/NOAA QC marks 0 9 b) CPTEC/INPE QC marks Figura : Distribuição espacial da média zonal mensal de umidade específica do CPTEC/INPE topo), NCEP/NOAA meio) e a diferença topo-meio base) para as análises durante janeiro de 13. As unidades são kg kg 1.
21 Avaliação das Análises: Comparação com outras análises exp= CPTEC/INPE analysis - umes - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, e+21 exp= CPTEC/INPE analysis - umes - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, e ref= ECMWF analysis - umes - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, e ref= ECMWF analysis - umes - from 00Z Jan 01, 13 to 12Z Jan 31, e diff= [exp-ref] -1e e diff= [exp-ref] -1e e a) NCEP/NOAA QC marks 0 9 b) CPTEC/INPE QC marks Figura : Distribuição espacial da média zonal mensal de umidade específica do CPTEC/INPE topo), ECMWF meio) e a diferença topo-meio base) para as análises durante janeiro de 13. As unidades são kg kg 1.
22 Avaliação das Análises: Contribuição das observações Fractional Impact %) Impact per Obs TMI Rain rate Dropsonde GOES MODIS Wind NEXRAD Wind Profiler Wind WINDSAT Wind ASCAT Wind MHS PIBAL HIRS GPSRO Land Surface Marine Surface Satellite Wind AIRS IASI Aircraft Radiosonde AMSUA a) Impacto fracional TMI Rain rate Dropsonde GOES MODIS Wind NEXRAD Wind Profiler Wind WINDSAT Wind ASCAT Wind MHS PIBAL HIRS GPSRO Land Surface Marine Surface Satellite Wind AIRS IASI Aircraft Radiosonde AMSUA b) Impacto por observação Figura : Plotagem em barras da contribuição dos vários tipos de observações nas análises do G3DVAR durante Janeiro de 13 para o experimento sem observações ISAI controle, azul) e experimento com observações ISAI experimento, vermelho).
23 Avaliação das Análises: Contribuição das observações Positive Impact %) Obs Count log) TMI Rain rate Dropsonde GOES MODIS Wind NEXRAD Wind Profiler Wind WINDSAT Wind ASCAT Wind MHS PIBAL HIRS GPSRO Land Surface Marine Surface Satellite Wind AIRS IASI Aircraft Radiosonde AMSUA a) Impacto positivo TMI Rain rate Dropsonde GOES MODIS Wind NEXRAD Wind Profiler Wind WINDSAT Wind ASCAT Wind MHS PIBAL HIRS GPSRO Land Surface Marine Surface Satellite Wind AIRS IASI Aircraft Radiosonde AMSUA b) Contagem de observações Figura : Plotagem em barras da contribuição dos vários tipos de observações nas análises do G3DVAR durante Janeiro de 13 para o experimento sem observações ISAI controle, azul) e experimento com observações ISAI experimento, vermelho).
24 Vertical Level hpa) Vertical Level hpa) Vertical Level hpa) Vertical Level hpa) Vertical Level hpa) Vertical Level hpa) Verificação das análises vs. observações: RMSE Northern Hemisphere extratropics N-90N) Tropics S-N) Southern Hemisphere extratropics 90S-S) Northern Hemisphere extratropics N-90N) Tropics S-N) Southern Hemisphere extratropics 90S-S) RMSE m/s) RMSE m/s) RMSE m/s) RMSE m/s) RMSE m/s) RMSE m/s) a) vento zonal b) vento meridional Figura : Verificação das análises do G3DVAR sem as observações ISAI controle, vermelho) e com observações ISAI experimento, preto) contra um conjunto de radiossondas durante janeiro de 13.
25 Vertical Level hpa) Vertical Level hpa) Vertical Level hpa) Vertical Level hpa) Vertical Level hpa) Vertical Level hpa) Verificação das análises vs. observações: RMSE Northern Hemisphere extratropics N-90N) Tropics S-N) Southern Hemisphere extratropics 90S-S) Northern Hemisphere extratropics N-90N) Tropics S-N) Southern Hemisphere extratropics 90S-S) RMSE m/s) RMSE m/s) RMSE m/s) RMSE m/s) RMSE m/s) RMSE m/s) a) vento zonal b) vento meridional Figura : Verificação das análises do G3DVAR preto), NCEP/NOAA verde), ECMWF azul) e GPSAS vermelho) contra um conjunto de radiossondas durante janeiro de 13.
26 Outline Implementação Avaliação das Análises Summary
27 Summary O PaQC foi implementado na r460 do G3DVAR, porém ainda é um trabalho em andamento. Resultados preliminares mostram que o uso do G3DVAR & PaQC em modo cíclico precisa ser cuidadoso. Foram verificadas as análises com relação à outros centros operacionais e.g., NCEP/NOAA, ECMWF). Foram verificadas as análises e previsões de 6-h com relação à conjuntos de observações e.g., radiossondas). Próximas etapas: Verificar novamente o uso dos mnemônicos do PrepBUFR do NCEP. Verificar novamente a tabela de definição dos erros das observações convencionais. Adicionar outros sistemas de observação disponíveis no CPTEC/INPE para serem QC ed utilizando o PaQC. Testar o sistema utilizando apenas as observações do CPTEC/INPE. Perguntas: fabio.diniz@cptec.inpe.br Informações do sistema de assimilação de dados do CPTEC/INPE:
Palavras chave: assimilação de precipitação, inicialização física, modelo global
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