ZEVS Forum

Vreme => Splošno => Temo je začel: Capillatus na 16. Julij 2019, 09:10:35



Naslov: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: Capillatus na 16. Julij 2019, 09:10:35
Po dolgem času in dolgem premisleku, sem se odločil da si končno naredim svoj WRF model. Že od nekdaj sem imel veselje okoli modelov in njihovega delovanja, sedaj pa sem recimo prišel do te stopnje ko si ga lahko tudi sam privoščim, bolj v smislu znanja kot v smislu denarja. :)

Gre za klasiko WRF model, ARW jedro, hibridna-sigma vertikalna shema, Arakawa-C mreža, verzija 4.1.1, zadnja. Recimo Lamma WRFji imajo trenutno verzijo 3.8, kar sicer ne pomeni da je moj boljši, ampak ima nekaj več popravkov in več fizikalnih opcij.
Dejansko moj model ni nikjer na spletu, ker ga šele razvijam. To bo prišlo na vrsto nekje drugo leto. Glavni cilj je, da bom s tem modelom delal reanalize nevihtnih dni v preteklosti, in dobiti karte pogojev v visoki resoluciji, in poizkusil model konfigurirati tako, da bo čimbolj zadel pretekle dogodke, ki jih lahko preverimo in ponovimo zagon večkrat na dan. Neke vrste kalibracija kolikor je mogoče, in šele potem s temi nastavitvami narediti poizkus operativno. Sicer model lahko zaženem kadarkoli operativno tudi, ampak so trenutno še nepopolne nastavitve. To kalibriranje traja kar nekaj časa, ker je nastavitev/opcij fizike modela ogromno. In že manjša sprememba ima lahko velik vpliv. In to seveda tudi v različnih situacijah (AC, Fronte, SZ situacije, itd). Zato pa vedno pravimo da ni popolnega modela, tako da se pač poišče nek srednji kompromis. Bo pa ta ARW večinoma usmerjen/specializiran za nevihtno napovedovanje, tudi z dodatnimi parametri za točo (akumulacije, velikost zrn v oblaku, itd). Same modifikacije za zimo tudi ni težko (ali sploh nujno) narediti, in so mogoče celo lažje kot za konvektivno sezono.

Model deluje na dokaj skromni strojni opremi za vremenske kalkulacije. Ker pred 4 leti ko sem kupoval računalnik, nisem ravno planiral da bom z njim poganjal vremenske modele. In še slikovni dokaz da nimam super-računalnika.  :icon_biggrin: Precej enostaven setup. Procesor je i7-4770 quad (3.4-3.9Ghz) in 16GB RAM-a (2x8GB dual channel 1600Mhz), AsRock matična, na Linux sistemu (Ubuntu 19, x64).

(http://shrani.si/f/1y/lx/2AIYNguA/670610231182774015241277.jpg)

To je nek minimum za poganjanje vremenskega modela. Seveda je vse odvisno od nastavitev/resolucije. Boljša kot je resolucija, več je kalkulacij, dlje traja proces enega zagona. Kot praktični primer, če hočem narediti operativni zagon na 4km mreži, moram to vgnezditi na 12km primarni domeni. Se pravi se istočasno računata dva modela, 12km in 4km. Za neko napoved dolgo 24h, trajajo kalkulacije približno 5-8 ur. Odvisno kako "agresivno" nastavimo fiziko modela. Za samo 12km model pa je 72h napoved gotova v cca, 2-3 ure.
Zato pa niti nimam v planu operativnih zagonov, ker bi moral dati na zagon že 18z, da bi bil konec do dopoldneva. Tako da 00z ne pride v poštev, razen 12km resolucija. Ali mogoče 10km. Bom delal tudi operativne zagone in prilepil kakšno karto na forum, za kasnejšo verifikacijo. Trenutno še nimam sistema avtomatizacije, tako da zaganjam model ročno. Ker so moj glavni cilj reanalize in študije, zaenkrat avtomatizacija še ni na planu.

Da ne bo preveč teksta, kako recimo izgleda WRF "v živo"?

(http://shrani.si/f/E/DV/4suaf5YF/671619927146391256319737.jpg)

(http://shrani.si/f/20/Dv/15FcRtE/672038254976085077174053.jpg)

Precej razburljivo a ne?  :icon_mrgreen:

Tole pa je recimo primer registra parametrov, kjer s kodiranjem z 1 in 0 določamo katere parametre nam bo model izdal ob koncu zagona in na kakih slojih, itd... 1 in 0 sta le osnova.  :icon_biggrin:

(http://shrani.si/f/2C/Qm/2L2LBJWk/672565262320443794940742.jpg)

Sama topografija modela izgleda takole, za 4km domeno. Klasika 4km WRF, s to razliko da jaz za teren uporabljam MODIS topografijo namesto SRTM. So neke manjše razlike, predvsem za Pohorje in pred-alpski svet.

(http://shrani.si/f/40/VQ/1cxvJhpp/refcmax-in-wrfoutd02200-.png)

Kot naključje, ali ne, je prvi zagon modela bil ravno na 13.7., na obletnico dogodkov v Gozdu. Zato sem se odločil da bo prvo testiranje ravno za to situacijo.

4km je šel malo mimo, ampak kasneje daje iniciacijo. Po tem terminu sem ga prekinil, ker bi cel zagon trajal predolgo na precej agresivni konfiguraciji.
(http://shrani.si/f/1S/ac/3tM1gQRu/refcmax-in-wrfoutd022008.png)

12km je bil sicer boljši. Tako padavinsko je dobro videl dogajanje.
(http://shrani.si/f/E/tJ/3fUCEL22/totalprecipitationsurfac.png)

Tudi kar se pogojev tiče.
(http://shrani.si/f/u/Zo/4nWnfQ62/totalprecipitationsurfac.png)

Tu celo simulira outflow na 12km mreži, ampak je pa bila dokaj specialna nastavitev.
(http://shrani.si/f/L/P6/3DVBllV8/totalprecipitationsurfac.png)

Vstopni podatki:
Za operativne zagone, GFS 0.25° mreža. Ta omogoča direkten zagon WRFja že na cca 5-6km resoluciji, brez gnezdenja. To je ena izmed opcij ki jo razmišljam. Z enim gnezdenjem, lahko gremo na max resolucijo okoli 1-1.5km, z dvojnim gnezdenjem pa na 300-500m. Ampak to smo že res bolj ali manj na terenu super-računalnika.  :icon_biggrin: Problem je tudi naš razgiban teren, zato z razmerji med domenami ne smemo pretiravati.

Za reanalize trenutno uporabljam GFS analize v arhivu NCEP, ki so od 2004 do 2007 na 1° mreži, kar je neuporabno, od 2007 naprej pa na 0.5°, iz katerih sem tudi naredil te karte za 13.7.2008. Ta mreža omogoča max resolucijo 2km, ampak ne za naš ragiban teren. Tu pride v poštev max 3km, kar je vseeno na meji uporabnosti. Od 2015 naprej pa je tudi v arhivu analiz 0.25° mreža.

Za reanalize trenutno delam na dostopu do ECMWF podatkov ERA5, ki so na 30km mreži, in omogočajo resolucijo WRFja pod 3km, tudi na našem terenu.

Trenutno imam 3 različne verzije:
Klasiko gnezdenje 12km/4km - operativno (tako kot modellzentrale recimo)
Reanalize - 12km/4km gnezdenje
Srednja Evropa 8km, brez gnezdenja, primarna domena - še čaka na prvo konfiguracijo

Bom sproti pisal v to temo kakšne novosti, in objavljal karte, in kakšne verifikacije. Trenutno ni preveč razgibano vreme, kar mi celo ustreza za malo kalibracije v miru. ;) Praktično samo zaženem zagon preden grem zjutraj ven na delo, ali preden grem v službo, oz. pridem iz nje. Tako da lahko računalnik v miru dela sam, jaz pa samo pogledam rezultate ko je konec in malo spremenim nastavitve, in gremo znova.  :buttrock: :icon_lol:

Lep pozdrav


Naslov: Odg: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: krispy123 na 16. Julij 2019, 09:16:41
Kaj naj rečem, kapo dol za trud. Jaz nimam pojma o teh računalniških stvareh in resnično noro top, da si šel v tole. Se že veselim kakšni bodo rezultati in kako bo potem izgleda prav model pri napovedih. Keep on the good work.  :icon_wink:


Naslov: Odg: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: hudi na 16. Julij 2019, 10:03:16
Sicer se mi ne sanja veliko, kaj počneš, vem samo  :praise: :praise: :praise:
 :)


Naslov: Odg: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: Thor na 16. Julij 2019, 15:36:05
Pohvale za trud! Čim vec uspeha ti zelim pri razvijanju in upam, da nekoc postane eden najbolj zanesljiv model pri napovedovanju vremena.
Lp :buttrock:


Naslov: Odg: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: mat89 na 16. Julij 2019, 19:23:27
Top, čestitke za tvoj trud, z nestrpnostjo čakam dan, ko bo stvar zalaufala :buttrock:


Naslov: Odg: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: max na 16. Julij 2019, 20:49:08
 ;D :icon_wink: :clap: :clap: Bravo Andrej! :bouncy:


Naslov: Odg: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: paradolf na 16. Julij 2019, 22:41:20
Prvi Slovenski model  :clap: :praise:


Naslov: Odg: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: računalnik na 17. Julij 2019, 07:42:50
Prvi tukaj objavljen slovenski amaterski model.
Prvi slovenski pač ni ane.


Naslov: Odg: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: Capillatus na 17. Julij 2019, 07:50:02
Hvala vam.

@Paradolf, še zdaleč ne. :) Že dolgo nazaj so bili Aladini, in pa tudi WRFji v Sloveniji. Je pa res da je ta med bolj "modernimi".  :icon_biggrin: drugače pa tudi aladin je razvit v kolaboraciji centrov, tako da si nobenega ne more nihče lastiti. Je pa tudi ta "moj" dejansko ameriške izdelave, tako kot vsi WRFji, samo "farbamo" in "navijamo" jih potem vsi po svoje.  :icon_biggrin:

Včeraj sem hitro konfiguriral 8km WRF in sem naredil prvi zagon ob 12z zvečer. Karte za danes bom prilepil tukaj. Trenutno se že dela 00z, ampak z drugo konvektivno fizikalno shemo, tako da zagona ne bosta fizikalno ista. kar je tudi zanimivo po eni strani. :)

(http://shrani.si/f/1z/Kp/1NrrklGk/convectiveavailablepoten.png)

(http://shrani.si/f/2q/mL/2aWaXOgP/convectiveavailablepoten.png)

(http://shrani.si/f/1o/vP/11niLpT1/convectiveavailablepoten.png)

Rezultati so primeni 8km mreži, ki je malo pre-groba za boljše razločevanje globoke konvekcije/neviht. To se tudi vidi na karti radarske odbojnosti. Za dlako simulira še manjše odboje v JV Slo, ampak mu zmanjka da bi lahko razločil vse, in hkrati ven tudi simuliral padavine. Drugače pa je model tu/tu kot ostali za danes, z nevihtami v severni Avstriji in v severni Sloveniji. Za začetek je že vsaj to dobro, da ne kaže jasnine in suho.  :icon_biggrin:

Še dva bolj specialna parametra.

(http://shrani.si/f/2Q/JP/4OFcYFuM/stormrelativehelicityhei.png)

(http://shrani.si/f/t/cv/3YJcBlV5/echotopentireatmosphere-.png)

Bom testiral tudi 7km in 6km mrežo direktno iz GFSja, da najdem optimalen kompromis med časom/kvaliteto/resolucijo.


Naslov: Odg: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: Capillatus na 17. Julij 2019, 08:36:13
00z Zagon je bil končan v 56 minutah, kar ni tako slabo, je pa malce razlike v napovedi, ker je tudi uporabljena drugačna konvektivna fizikalna shema. na hitro je to karta ki prikazuje maksimalno višijno odbojev radarja, se pravi se vidijo nevihte, in pa tudi nakovala, ki zgubijo na višini. Ta konvektivna fizika se mi malce bolj dopade kot tista iz 12z zagona, koliko je pa točna, bomo pa še videli.

(http://shrani.si/f/1m/nV/3Fjvn4vF/totalprecipitationsurfac.png)

(http://shrani.si/f/1h/DN/4biMJowH/totalprecipitationsurfac.png)

In pa padavine 00z, ter spodaj pod njimi iz 12z zagona, z drugačno shemo konvekcije.

(http://shrani.si/f/2O/d2/3JYaPFQw/totalprecipitationsurfac.png)

(http://shrani.si/f/2q/mL/2aWaXOgP/convectiveavailablepoten.png)


Trenutno pa sem že dal na izdelavo tudi 6km WRF zagon, ki bo trajal malce dlje. Ampak bo zanimivo videti rezultate.


Naslov: Odg: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: Capillatus na 23. Julij 2019, 18:26:02
V nedeljo sem naredil test zagon 00z, glede na to da se je kazalo dogajanje. Odločil sem se za 8km verzijo, ker bo s 6km verzijo potrebno še nekaj testiranja oz re-analiz, da bo vsaj približno čemu podobno. Bom jo kasneje zagnal za nedeljo da vidim vseeno kako bi zgledalo.

5-7km resolucije so načeloma neko "sivo območje" za konvekcijo, zato sem trenutno bolj osredotočen na 8km verzijo. Na 8km mreži se sicer skoraj ne da kalkulirati posameznih vgornikov, ker so načeloma manjšega obsega kot je kalkulacijska točka ali 2x2 točke. To se seveda rešuje s parametrizacijo.

Napoved za nedeljo.
(http://shrani.si/f/2g/4d/2D1IkpUm/received2375998675825371.png)

In verifikacija.
(http://shrani.si/f/3d/J9/nLfbDz1/xxregen-en-329-0-zz20190.png)

Za 8km sem dokaj zadovoljen. Lokacijsko je imel dokaj dobro idejo, količinsko pa kolikor ima lahko 8km model. Imam še kar ene par različnih nastavitev ki jih bom spreminjal in delal ponovne zagone.


Naslov: Odg: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: Capillatus na 25. Julij 2019, 08:43:13
Za poizkus sem včeraj naredil še 12z operativni zagon na 6km verziji. Osebno mi ni preveč všeč mogoče, ker vem da še ni optimalno nastavljen, ampak ok. Za test bo že.  :icon_biggrin:

(http://shrani.si/f/3m/l9/24fs8QPs/6km12z.gif)

(http://shrani.si/f/2s/IZ/2ylQoPwi/6km12zref.gif)

Preden grem danes na teren, bom dal na zagon še 00z, in mogoče malo spremenim konvektivno shemo, pa da vidimo še enkrat. Izdelava 72h dolgega zagona, traja približno 4h-40m, s tem da je model direktno iz GFS inputa, se pravi brez gnezdenja. Določen problem je lahko ravno v tem, ker je razmerje med 25km GFS in 6km WRF mogoče malo preveliko za alpski teren. Zato pa 25km-8km dela malo bolje, kljub temu če imata oba povsem enako konfiguracijo in fizikalne nastavitve.


Naslov: Odg: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: lesce na 25. Julij 2019, 10:36:19
 :clap: bravo
bomo lahko primerjali glede na pester vikend pred nami


Naslov: Odg: WRF-ARW v4 Recretos-Capillatus
Sporočilo napisal: Capillatus na 08. Avgust 2019, 20:15:47
Na novo delam poizkuse s 6km verzijo. Zahvaljujoč optimizaciji, sem tudi zmanjšal čas trajanja zagona. Za 24h prognoze je potrebnih 1h40minut. Vseeno ni malo, ampak sem tisto kar sem prihranil pri optimizaciji, vložil v dosti večjo domeno (območje kalkulacij), ker sem ugotovil da to zelo ugodno vpliva na dinamiko v modelu. Center domene sem zamaknil v Furlanijo, oz še malo dlje proti zahodu, zato da sem povečal razmak med Slovenijo in robom domene proti vstopni regiji. Vstopna regija je od koder prihaja večina vremenskih motenj. Pri nas je to iz Atlantika, se pravi iz zahodnih smeri. Zato tudi ta zamik proti zahodu, da ima model dovolj veliko razdaljo (dovolj kalkulacijskih točk) da kalkulira potovanje teh motenj do nas, in efekte/vplive le-teh.

Velikost domene je 280x265 kalkulacijskih točk (1.680kmx1.590km) z 38 vertikalnimi sloji, z vrhom na 50mb ploskvi. Se pravi da je skupaj to 2.819.600 kalkulacijskih točk. Število pravih kalkulacij je dosti večje, s tem da model naredi kalkulacije celotne atmosfere v tej domeni vsakih 38-48 sekund prognoze, za kar potrebuje v povprečju 2-3 sekunde. Se pravi da potrebuje okoli 4 minute realnega časa da skalkulira 1 uro prognoze.

To je velikost domene in teren modela.

(http://shrani.si/f/h/5D/4K00C18g/1234.png)

To je pa napoved padavin za danes. Ko bo konec dneva bom tudi prilepil kakšno realno stanje iz radarjev.

(http://shrani.si/f/1G/j8/1fWxnIpE/12345.png)

Delam tudi 5km verzijo in 4km verzijo, ki delujeta obetavno, ampak zahtevata vsaka po svoje konfiguracijo.

In še isti zagon 00z za danes, 24h prognoza od Super HDja in ARWja iz Modellzentrale.

(http://shrani.si/f/1W/Vr/4Z2n9IQc/xxmodel-en-329-0-zzmodsu.png)

(http://shrani.si/f/U/lI/2gOd6OGl/rr24h027heu.png)

Moj model ima sicer slabšo resolucijo na 6km, medtem ko je SHD 1km,  modelzentrale pa 4km. Resolucija je bistvenega pomena pri napovedih neviht.


ZEVS Forum | Powered by SMF 1.1.21.
© 2005, Simple Machines. All Rights Reserved.