Les modèles régionaux COSMO-2 et COSMO-7 et leurs produits Francis Schubiger Journée Energies 19 mai 2009

COSMO COnsortium 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

COSMO COnsortium for Small-scale MOdelling Sont membres les services météorologiques nationaux de: Allemagne Deutscher Wetterdienst Suisse MeteoSuisse Italie Ufficio Generale Spazio Aereo e Meteorologia Grèce Hellenic National Meteorological Service Pologne Institute of Meteorology and Water Management Roumanie National Meteorological Administration

COSMO COnsortium for Small-scale MOdelling Candidat officiel: Russie Roshydromet

COSMO Organisation

La chaîne des modèles COSMO 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

Paramétrisation Cellule de calcul 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

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 Wetter Radar observations Analyse prévision temps état du modèle

Observations Stations au sol Sondages Avions Images radar

Assimilation de données radar (COSMO-2) Les radar fournissent des informations de précipitation à haute résolution Assimilation dans COSMO-2 Sans Radar Ass. COSMO-2: prévision de précipitation de +6h à +12h Radar Avec Radar Ass.

Carte de couverture neigeuse à partir d’images satellites Carte de couverture neigeuse à partir de l’image satellite Hauteurs de neige mesurées Hauteurs de neige sur la grille de calcul [cm]

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.

Résolution du système (aujourd’hui) 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! Le Centre suisse de calcul scientifique à haute performance

Déroulement de la production Cycle d’assimilation Temps UTC 12 15 18 21 00 03 06 09 12 15 18 COSMO-7 .. +72h Prévision .. +72h COSMO-2

Champs de vent COSMO-2 COSMO-7 Une flèche chaque 2.2 km 1er juin 2008 17 UTC Champs de vent COSMO-2 Une flèche chaque 2.2 km COSMO-7 Une flèche chaque 6.6 km

Vérification de la température à 2m Mars, avril, mai 2008 Domaine COSMO-2 ~400 stations STD (K) COSMO-7 COSMO-2 Échéance de prévision

Vérification de la vitesse du vent à10m Mars, avril, mai 2008 Domaine COSMO-2 ~400 stations STD (m/s) COSMO-7 COSMO-2 Echéance de prévision

Vérification avec les radiosondages de Payerne: hiver 08/09, prévis +24h COSMO-2 COSMO-7

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

Exemple d´une tabelle ASCII

Exemple d´un format csv

Nowcasting & courte échéance: COSMO-2

Nowcasting & courte échéance: COSMO-2 Bol d‘Or

Courte échéance: COSMO-7

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

Postprocessing: Filtre de kalman (2) 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_2M T_2M_K observation

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

Segment des clients: Prévisions, alarmes, médias Hydrologie Prévision aéronautique & sécurité de la navigation aérienne Environnement (Ré-) Assurances

Segment de clients: Prévisions MeteoSuisse Institut fédéral pour la neige et les avalanches Service météorologique coordonné (armée) SSR (médias) ….

Segment de clients: Hydrologie 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 ……. SUPSI: scuola universitaria professionali della Svizzera italiana

Segment de clients: Energie 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) …..

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 IFSN: Inspection fédérale de la sécurité nucléaire (IFSN) CENAL: Centrale nationale d'alarme

Tempête Daria 25.01.1990 „footprint“: rafales de vent maximale [m/s] à chaque point de grille

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’observations p.ex. profils d’humidité à partir de données GPS et de satellites Le développement de COSMO continue !

On peut calculer le temps avec l‘ordinateur !

Merci pour votre attention ! Questions?

Comparaison COSMO-7 et COSMO-2 Résolution hor. 6.6 km 2.2 km Nb. Couches 60 Nb. Prévision par jour 2 x 72 h 8 x 24 h Assimilation Oui Observations assimilées Pression au sol Sondages Données de vol Windprofiler Hauteur de neige Précipitations à partir des données radar

La palette des modèles COSMO Jour 1 Jour 2 Jour 3 Jour 4 Jour 5 12 00 12 00 12 00 12 00 12 00 12 COSMO-2 COSMO-7 COSMO-LEPS

Zeitpunkt der Produkte-Lieferung Tag 1 12 15 18 21 00 03 06 09 12 15 18 COSMO-2 COSMO-7 COSMO-LEPS Meteogramm

COSMO-LEPS (calculé en 2009) pour le cas de „Brigue“ 24.09.1993