Modelo ambiental multiescala global

El Modelo Ambiental Multiescala Global ( GEM ), conocido comúnmente como modelo CMC en Norteamérica, es un sistema integrado de pronóstico y asimilación de datos desarrollado por la Recherche en Prévision Numérique (RPN), la Meteorological Research Branch (MRB) y el Canadian Meteorological Centre (CMC). Junto con el Sistema de Pronóstico Global (GFS) del NWS , que abarca hasta 16 días, el Sistema Integrado de Pronóstico (IFS) del ECMWF , que abarca hasta 10 días, el Modelo Ambiental Global de la Armada del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. (NAVGEM), que abarca hasta ocho días, el Modelo Unificado de la Oficina Meteorológica del Reino Unido , que abarca hasta siete días, y el ICON (ICOsahedral Nonhydrostatic) del Servicio Meteorológico Alemán , que abarca hasta 7,5 días, es uno de los modelos globales de alcance medio de uso general.

El modelo operativo del GEM, conocido como Sistema Global de Predicción Determinista (GDPS), está actualmente operativo para el ciclo global de asimilación de datos y pronóstico a medio plazo, el ciclo regional de puesta en marcha de la asimilación de datos y pronóstico a corto plazo. Los pronósticos de mesoescala (distribuidos bajo los nombres de sistema regional de predicción determinista o RDPS para la malla más gruesa, disponible para toda Norteamérica, y sistema de predicción determinista de alta resolución o HRDPS para la malla más fina, disponible solo en Canadá) se generan durante la noche y están disponibles para los pronosticadores operativos. Un número creciente de aplicaciones meteorológicas se basan ahora en el modelo GEM o lo utilizan. La salida del GEM se extiende hasta 10 días, a la par con la salida pública del Sistema Europeo Integrado de Pronóstico .

La variante de conjunto del GEM se conoce como Sistema Global de Predicción por Conjunto (GEPS). Cuenta con 20 miembros (más un control ) y tiene un alcance de 16 días, el mismo que el sistema de pronóstico global estadounidense . El GEPS funciona junto con el conjunto GFS para formar el Sistema Norteamericano de Pronóstico por Conjunto . Un sistema regional de predicción por conjunto (REPS), que cubre Norteamérica y también cuenta con 20 miembros más un control, tiene un alcance de 72 horas.

El modelo GEM se ha desarrollado para satisfacer las necesidades operativas de pronóstico meteorológico de Canadá para los próximos años. Actualmente, estas necesidades incluyen pronósticos regionales a corto plazo, pronósticos globales a medio plazo y asimilación de datos. En el futuro, incluirán pronósticos a corto plazo a mesoescala y pronósticos dinámicos a largo plazo en escalas temporales mensuales y estacionales. La esencia del enfoque radica en desarrollar un único modelo altamente eficiente que pueda reconfigurarse en tiempo de ejecución para funcionar globalmente con resolución uniforme (con una posible degradación de la resolución en el hemisferio opuesto) o con resolución variable en un dominio global, de modo que la alta resolución se concentre en un área de interés.

La dinámica del modelo operativo GEM se formula en términos de las ecuaciones primitivas hidrostáticas con una coordenada vertical de presión que sigue el terreno (h). La discretización temporal es un esquema semilagrangiano implícito de dos niveles de tiempo . La discretización espacial es una formulación de puntos de malla de Galerkin sobre una malla C de Arakawa en el plano horizontal (latitud-longitud) y la discretización vertical escalonada de Charney-Phillips . La malla horizontal puede tener una resolución uniforme o variable, y además puede rotarse arbitrariamente; la malla vertical también es variable. La difusión horizontal explícita es -2 en todas las variables de pronóstico.

El modelo operativo GEM está interconectado con un conjunto completo de parametrizaciones físicas, que actualmente incluyen:

• radiación solar e infrarroja interactuando con vapor de agua , dióxido de carbono , ozono y nubes ,
• predicción de la temperatura superficial sobre tierra con el método de fuerza-restauración,
• turbulencia en la capa límite planetaria a través de difusión vertical, coeficientes de difusión basados ​​en la estabilidad y la energía cinética turbulenta ,
• capa superficial basada en la teoría de similitud de Monin-Obukhov ,
• esquema de convección superficial (sin precipitación),
• Esquema de convección profunda tipo Kuo (sistema de pronóstico global),
• Esquema de convección profunda tipo Fritsch-Chappell (sistema de pronóstico regional),
• Esquema de condensación de Sundqvist para precipitación estratiforme,
• Resistencia de las ondas gravitatorias .

La siguiente etapa del desarrollo del modelo GEM consiste en evaluar la versión no hidrostática para aplicaciones de mesoescala, donde la suposición hidrostática deja de ser válida. La versión de área limitada (con límites abiertos) se desarrollará posteriormente. La versión de memoria distribuida de GEM está casi terminada; se trata de un importante esfuerzo de recodificación basado en una interfaz de comunicación desarrollada localmente que actualmente utiliza la Interfaz de Paso de Mensajes (MPI ) . La investigación sobre el rendimiento de diferentes esquemas de superficie terrestre, como ISBA ( Interacción Suelo-Biosfera-Atmósfera ) y CLASS ( Esquema Canadiense de Superficie Terrestre ), está progresando.

La estrategia avanza hacia un sistema unificado de asimilación de datos y pronóstico, cuyo núcleo reside en un único modelo numérico multipropósito y multiescala.

Los resultados de los modelos de pronóstico canadienses, como el GEM, están protegidos por derechos de autor de la Corona canadiense , pero se distribuyen bajo una licencia gratuita si se atribuyen correctamente a Environment Canada. ^{[ 1 ]} Por lo tanto, varios sitios no oficiales redistribuyen datos del GEM, incluidos el GDPS y el GEPS.

• Modelo climático global

• Sitio web oficial de ECCC GEM
  • Introducción a GEMDM, versión de memoria distribuida de GEM
• Herramienta ECCC MSC AniMet para visualizar y animar los resultados de GEM.
• Ventusky GEM - Visualización de pronósticos meteorológicos
• Resultados del modelo de la Universidad de Quebec en Montreal :
  • RGPD
  • RDPS
  • HRDPS
  • Miembros individuales del conjunto REPS
  • Miembros individuales del conjunto GEPS, fuera 10 días
• Producción media de GEPS, con un desfase de 16 días respecto a Tropical Tidbits.
• Producción media de GEPS, pronósticos semanales, con un plazo de 4 semanas, del programa SubX de la Universidad George Mason (arriba a la derecha).