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Predicción Meteorológica Local: Métodos Dinámicos y Estadísticos

The predictions can be interactively visualized through the iMETEO googlemap-based portal, powered by Predictia. This service also allows personalization of the view by selecting the desired panel (maps, meteograms, or tables).

La predicción regional/local es uno de los principales problemas de la predicción meteorológica operativa, y presenta enormes desafíos científicos e importantes repercursiones socioeconómicas. Lo métodos de regionalización (downscaling) que se utilizan en la actualidad se basan en el postproceso de las salidas de los modelos atmosféricos globales (por ejemplo, el modelo del ECMWF o del GFS, con resoluciones típicas de 50km). Para ello se utilizan métodos dinámicos (modelos atmosféricos regionales) o estadísticos, como se muestra en la figura inferior.

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Cada una de estas metodologías tiene sus ventajas y desventajas, como se ha mostrado en numerosos estudios. Sin embargo, aunque estos métodos son muy populares, existen muy pocos estudios comparativos de su funcionamiento para predicción a corto (hasta 3 días) y medio (hasta 15 días) plazo.

El objetivo principal de este proyecto interno es el de elaborar predicciones meteorológicas diarias que permitan ganar experiencia día a día sobre el comportamiento de ambas metodologías en distintas situaciones meteorológicas. De esta manera, se pretende desarrollar una base de datos de predicciones que permita elaborar una comparación objetiva y sistemática de ambas metodologías, obteniendo también una medida sobre su valor añadido frente a las salidas directas de los modelos globales (interpolados al punto de interés). Así, el Grupo de Meteorología de Santander prepara diariamente predicciones dinámicas y estadísticas desde enero de 2011, considerando las predicciones globales del modelo GFS(*) como condiciones de contorno (de los modelos dinámicos) y predictores (de los estadísticos). Los métodos que se utilizan en este proyecto son herramientas open-source, desarrolladas o adaptadas en nuestro grupo, que puede utilizar cualquier otro grupo de investigación:

  • WRF-UC Iberia 9km: Simulaciones multi-física realizadas con el modelo WRF4G, versión GRID del modelo open-source WRF (Weather Research and Forecast), desarrollado por el NCAR. En este caso se utiliza la versión WRF-ARW 3.1.1 y se consideran distintas configuraciones de parametrizaciones del modelo, para simular dos dominios anidados con 27 y 9 km de resolución para una área North-Atlántica y un dominio Ibérico, respectivamente (ver la figura inferior). Cada día se utilizan las condiciones de contorno de las 12 UTC para simular un total de 108 horas, desde las 12 UTC del día 0 a las 00 UTC del día +4. La proyección utilizada es "Lambert Conformal conic proyection".
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    Las configuraciones utilizadas en el ensemble multi-física son las siguientes:

    • WRF-UC-Phys1: Microphysics: WSM 5-class scheme; Cumulus scheme: Kain-Fritsch; Long-wave radiation physics: rrtm scheme; Short-wave radiation physics: Dudhia scheme; Surface Layer physics: Monin-Obukhov scheme; Panetary Boundary Layer physics: YSU scheme; Surface physics: Rapid Update Cycle land-surface model.
    • WRF-UC-Phys2: Microphysics: Ferrier (new Eta) microphysics; Cumulus scheme: Kain-Fritsch; Long-wave radiation physics: rrtm scheme; Short-wave radiation physics: Dudhia scheme; Surface Layer physics: Monin-Obukhov (Janjic Eta) scheme; Panetary Boundary Layer physics: Mellor-Yamada-Janjic (Eta) TKE scheme; Surface physics: Rapid Update Cycle land-surface model.
    • WRF-UC-Phys3: Microphysics: WSM 5-class scheme; Cumulus scheme: Kain-Fritsch; Long-wave radiation physics: rrtm scheme; Short-wave radiation physics: Dudhia scheme; Surface Layer physics: Monin-Obukhov (Janjic Eta) scheme; Panetary Boundary Layer physics: Mellor-Yamada-Janjic (Eta) TKE scheme; Surface physics: Rapid Update Cycle land-surface model.
    • WRF-UC-Phys4: Microphysics: WSM 5-class scheme; Cumulus scheme: Kain-Fritsch; Long-wave radiation physics: rrtm scheme; Short-wave radiation physics: Dudhia scheme; Surface Layer physics: Pleim-Xiu surface layer; Panetary Boundary Layer physics: Asymmetric Convective Model 2 PBL; Surface physics: Rapid Update Cycle land-surface model.
    • WRF-UC-Phys5: Microphysics: WSM 5-class scheme; Cumulus scheme: Grell-Devenyi ensemble scheme; Long-wave radiation physics: rrtm scheme; Short-wave radiation physics: Dudhia scheme; Surface Layer physics: Pleim-Xiu surface layer; Panetary Boundary Layer physics: Asymmetric Convective Model 2 PBL; Surface physics: Rapid Update Cycle land-surface model.

      NOTA: Hasta el 6 de Julio de 2011 el esquema de suelo utilizado fue el "Unified Noah land-surface model".

  • PROMETEO es una herramienta de downscaling estadístico que implementa distintos algoritmos de downscaling estadístico y que está basada en toolbox open-source de Matlab MeteoLab. En particular, en este proyecto se aplican dos métodos de downscaling distintos (ver artículo MWR para más detalles):
    • Un método basado en análogos que utiliza la media ponderada de los 15 días análogos más cercano.
    • Un método de regresión condicionada a los 100 tipos de tiempo obtenidos aplicando el algoritmo de k-medias.

    En ambos casos se utiliza un dominio que cubre la península Ibérica y se consideran los datos del renálisis ERA40 para variables de circulación, temperatura y humedad. En este caso la predicción se realiza localmente, considerando la red de 2500 observatorios de la Agencia Estatal de Meteorología AEMET utilizada para construir la rejilla de observaciones interpoladas Spain02.

The results for precipitation and maximum and minimum temperature are daily produced from the 12 UTC run of the GFS with both statistical and dynamical methods and are part of the PAULA project (Predicción Atmosférica Unificada y de Libre Acceso). Moreover, additional variables such as 10m wind, sea level pressure, total cloud area, radiation, dew point, snow, etc. are also produced by the WRF-UC model and can be visualized from the iMeteo portal and freely downloaded under creative commons CC BY-SA license from the WRF-UC THREDDS server (see the data use and disclaimer).

(*) The Global Forecast System (GFS) is a T382L64 global numerical weather prediction model run by NOAA. It is run four times a day and produces forecasts up to 7 days in advance at a 35km resolution with 64 vertical layers, producing a forecast for every 3rd hour.

Licencia de Creative Commons
WRF-UC Iberia by Santander Meteorology Group is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License. Permissions beyond the scope of this license may be available here.