Ατμοσφαιρικό

Το Σύστημα Πρόγνωσης Καιρού ΠΟΣΕΙΔΩΝ

Ανάπτυξη και εφαρμογή: ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε., Τμήμα Γεωγραφίας - Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο, Ομάδα Ατμοσφαιρικών Μοντέλων και Πρόγνωσης Καιρού - Πανεπιστήμιο Αθηνών
Επιστημονικός υπεύθυνος: Δρ. Α. Παπαδόπουλος (2000-2018)  

Το σύστημα πρόγνωσης καιρού ΠΟΣΕΙΔΩΝ αναπτύχθηκε αρχικά την περίοδο 1997-2000 στα πλαίσια του προγράμματος ΠΟΣΕΙΔΩΝ-Ι. Ο πρωταρχικός στόχος ήταν ο σχεδιασμός ενός αξιόπιστου και υπολογιστικά αποτελεσματικού συστήματος για τη δημιουργία υψηλής ακρίβειας δεδομένων, ιδιαίτερα χρήσιμων για την πρόγνωση των τοπικών ατμοσφαιρικών συνθηκών καθώς και για την τροφοδοσία των προγνωστικών κυματικών και υδροδυναμικών μοντέλων καθώς και του προγνωστικού μοντέλου οικοσυστήματος του συστήματος ΠΟΣΕΙΔΩΝ με αναλυτικά πεδία επιφανειακών ροών ορμής, υγρασίας, θερμότητας, ακτινοβολίας (μικρού και μεγάλου μήκους κύματος) και βροχόπτωσης. Το σύστημα πρόγνωσης καιρού με τη δυνατότητα της λειτουργίας των επάλληλων πλεγμάτων (Papadopoulos et al., 2002) μπήκε σε επιχειρησιακή λειτουργία τον Οκτώβριο 1999 παρέχοντας τριήμερες (72 ώρες) προγνώσεις καιρού για δύο διαφορετικές περιοχές με διαφορετική ευκρίνεια (1/10°x1/10° - (10χλμ) και 1/4°x1/4° - (25 χλμ) ). Το αραιό πλέγμα καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος της Ευρώπης, της Μεσογείου και της Βόρειας Αφρικής, ενώ το πυκνό πλέγμα καλύπτει την Ανατολική Μεσόγειο. Η κεντρική συνιστώσα του συστήματος είναι το σύστημα SKIRON/Eta (Kallos et al., 1997), το οποίο είναι μια τροποποιημένη έκδοση του ατμοσφαιρικού μοντέλου Eta/NCEP και είναι συζευγμένο με ένα μοντέλο πρόγνωσης του κύκλου της εδαφικής σκόνης στην ατμόσφαιρα (Nickovic at al., 2001).

Στα πλαίσια του προγράμματος ΠΟΣΕΙΔΩΝ-ΙΙ (2005-2008) και σε συνεργασία με την Ομάδα Ατμοσφαιρικών Μοντέλων και Πρόγνωσης Καιρού του Πανεπιστημίου Αθηνών, πραγματοποιήθηκε σημαντική αναβάθμιση του συστήματος, στην οποία συμπεριλαμβάνονται: (α) η εγκατάσταση της μη υδροστατικής έκδοσης του ατμοσφαιρικού μοντέλου SKIRON/Eta (Janjic et al., 2001), (β) η εισαγωγή σύγχρονων σχημάτων παραμετροποίησης των κύριων φάσεων του κύκλου ζωής της εδαφικής σκόνης για την εκτίμηση των διεργασιών παραγωγής, διάχυσης, μεταφοράς και εναπόθεσης λαμβάνοντας υπόψη την κατανομή διαφορετικών μεγεθών σωματιδίων σκόνης (Kallos et al., 2006), (γ) η εφαρμογή ενός τρισδιάστατου πακέτου αφομοίωσης δεδομένων, του Local Analysis Prediction System (LAPS), για την δημιουργία πεδίων ανάλυσης υψηλής ευκρίνειας. Το σύστημα LAPS χρησιμοποιεί τα GFS/NCEP πεδία ανάλυσης παγκόσμιας κάλυψης προκειμένου να δημιουργήσει τρισδιάστατα πεδία πρώτης εκτίμησης, στη συνέχεια ενσωματώνει όλες τις διαθέσιμες επιφανειακές και ανώτερης ατμόσφαιρας παρατηρήσεις πραγματικού χρόνου, και τελικά παράγει πεδία ανάλυσης υψηλής ευκρίνειας που χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό των αρχικών συνθηκών του ατμοσφαιρικού μοντέλου. Για τις πλευρικές συνθήκες χρησιμοποιούνται τα προγνωστικά πεδία GFS/NCEP που είναι διαθέσιμα ανά 3 ώρες. Το αναβαθμισμένο σύστημα πρόγνωσης καιρού του ΠΟΣΕΙΔΩΝΑ (Papadopoulos et al., 2008) τέθηκε σε επιχειρησιακή λειτουργία το Δεκέμβριο του 2007 με οριζόντια ανάλυση 1/20°x1/20° (~5 km) σε μια εκτεταμένη περιοχή που καλύπτει την ευρύτερη περιοχή της Μεσόγειου, της Μαύρης Θάλασσας και μεγάλο μέρος της Βόρειας Αφρικής και της Ασίας. Στο κατακόρυφο χρησιμοποιούνται 50 επίπεδα που επεκτείνονται μέχρι το ύψος των 25 mb (~25 km), ενώ η διάρκεια της προσομοίωσης έχει επεκταθεί στις 120 ώρες (5 ημέρες).

Στα πλαίσια του έργου HIMIOFoTS, πραγματοποιήθηκε μια σημαντική αναβάθμιση του πακέτου αφομοίωσης δεδομένων LAPS 3D από το Τμήμα Γεωγραφίας του Χαροκόπειου Πανεπιστημίου Αθηνών το 2019, η οποία είχε ως αποτέλεσμα την αναβάθμιση των πεδίων ανάλυσης υψηλής ευκρίνειας που χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό των αρχικών συνθηκών του ατμοσφαιρικού μοντέλου. Το LAPS εφαρμόζεται σε ολόκληρη την Ευρώπη και χρησιμοποιεί τις προγνώσεις από το σύστημα GFS ενσωματώνοντας μετρήσεις από τα συστήματα METAR, SYNOP και RAOB σε πραγματικό χρόνο. Επιπλέον, το σύστημα πρόβλεψης καιρού του ΠΟΣΕΙΔΩΝΑ μεταφέρθηκε σε ένα νέο υπολογιστικό σύστημα υψηλής απόδοσης (High Performance Computer System), εξασφαλίζοντας μεγαλύτερη σταθερότητα και ταχύτερη εκτέλεση.

Βιβλιογραφία

Janjic, Z.I., Gerrity J.P.Jr., & Nickovic, S., 2001. An Alternative Approach to Nonhydrostatic Modeling. Monthly Weather Review, 129: 1164-1178.
Kallos, G., S. Nickovic, A. Papadopoulos, D. Jovic, O. Kakaliagou, N. Misirlis, L. Boukas, N. Mimikou, G. Sakellaridis, J. Papageorgiou, E. Anadranistakis, and M. Manousakis, 1997, The regional weather forecasting system SKIRON: An overview, Proceedings of the International Symposium on Regional Weather Prediction on Parallel Computer Environments, 15-17 October 1997, Athens, Greece, 109-122.
Kallos, G., A. Papadopoulos, S. Nickovic, and P. Katsafados, 2006: “Trans-Atlantic North African dust transport: Model simulation”. Journal of Geophysical Research, 111, D09204, doi:10.1029/2005JD006207.
Nickovic, S., Kallos, G., Papadopoulos A. & Kakaliagou, O., 2001: A model for prediction of desert dust cycle in the atmosphere. Journal of Geophysical Research, 106: 18113-18129.
Papadopoulos, A., P. Katsafados, G. Kallos, and S. Nickovic, 2002. The weather forecasting system for POSEIDON-An overview. Global Atmosphere and Ocean System, 8 (2-3): 219-237.
Papadopoulos, A., P. Katsafados, E. Mavromatidis, and G. Kallos, 2008. Assessing the skill of the POSEIDON-II weather forecasting system. Abstracts books of the EuroGOOS 2008 conference.