Multimodelové srovnání kvality předpovědi počasí

Abstract

This thesis analyses comparison and verification of three global numeric weather models, GFS, ECMWF, NEMS. The research subjects are make comparison of their 48-hour forecast with, for this thesis created, index correspondence of models and evaluate predictability of weather. Next, introduce basic verification methods and their application to forecast verification, from previously mentioned models, against surface observations with resolution 2 ř x 2 ř lat/lon between 1. 6. 2017-28. 2. 2018. Results show, that the worst predictability is at areas with continental glaciers, extensive world mountain ranges and at ITCZ area. The best predictability is observed in subtropical anticyclones over the oceans. Verification of temperature we find out significant smoothing of diurnal cycle in all three models. Biases of relative humidity are strongly negative corelated with temperature bias, skill score for relative humidity is worse than for temperature. Performance of mean sea level pressure is the best for all verification metrics from all analysed quantities. Wind speed is for most world overestimated. Results of 3-hour precipitation depends on treshold. Models overestimate frequency of low intensity precipitation, opposite results are observed for high intensity precipitation, break occur at interval...

Tato práce se zabývá srovnáním a verifikací tří globálních numerických předpovědních modelů a to GFS, ECMWF, NEMS. Cílem práce je jednak provést srovnání jejich předpovědí na 48 hodin, pomocí pro tuto práci speciálně zkonstruovaného indexu shody modelů, a vyhodnotit tak prediktabilitu počasí. Dále pak představit základní verifikační metody a jejich aplikaci pro verifikaci předpovědi, z již zmíněných modelů, proti staničním pozorováním v rozlišení 2 ř x 2 ř lat/lon v období 1. 6. 2017-28. 2. 2018. Výsledky ukazují, že nejhorší prediktabilita je v oblastech pevninských ledovců, velkých světových pohoří a v oblasti ITCZ. Nejlepší je naopak v oblastech subtropických anticyklón nad oceány. Verifikací teploty vzduchu jsme zjistili výrazné shlazování denního chodu teploty ve všech modelech. Biasy relativní vlhkosti jsou silně negativně korelovány s biasy teploty, skill score je ale pro relativní vlhkost výrazně horší než pro teplotu. Tlak vzduchu přepočtený na hladinu moře obstál ve všech verifikačních metrikách ze všech zkoumaných veličin nejlépe. Rychlost větru je modely vesměs nadhodnocována. V případě srážek závisí výsledek verifikace na volbě prahové hodnoty. Modely výrazně nadhodnocují četnosti výskytu velmi slabých srážek, u silných srážek je tomu naopak, zlom nastává v intervalu 0,3-1 mm/3 h....