Le topic du modèle WRF

[Tintin87]

Bonjour à tous,

je lance ce sujet (j'espère qu'il se trouve au bon endroit) afin d’améliorer les connaissances et la prévision du modèle WRF.

Ces derniers temps est apparu de nombreux modèles sur le web. Je remercie donc tous les webmasters qui mettent à disposition ces ressources /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> .

Le but de ce topic est donc de recenser les différents modèles qui tournent sur la toile, concernant la France (y compris des régions françaises), et de procéder à des études rétrospectives sur tel ou tel modèle, afin de déterminer le où lesquels se débrouillent le mieux avec certains types de scénarios.

D'où l'intérêt pour les concepteurs de donner (si possible) les paramètres utilisés pour la conception de leur runs.

Attention, le but de ce topic n'est pas de dénigrer tel ou tel modèle, ni de parler des problèmes rencontrés pour l'installation ou le fonctionnement de ce modèle.

Voici donc les modèles recensés sur la toile :

• Maille large Europe 25 km (coeur NMM)
  
  

  Config matérielle : Intel i7-2600K CPU @ 3.40GHz , 8 cores, 8GO RAM
  Domaine : relief 10m, pas 50s
  Europe 24 km
  Europe 20 km (coeur NMM)
  
  

  Config matérielle : I5 2500k 3.30GHz , 16GO DDR3 1600MHz
  Domaine : 200 x 326, relief 10m, 45 niveaux verticaux, pas 43.2s
  Physique : CS Kain-Fritsch, MPS Ferrier, PBL M-Y-J, LSP Noah, LWRS GFDL, SWRS GFDL
  

• Maille fine France 12 km(coeur NMM)
  
  

  Config matérielle : Intel i7-2600K CPU @ 3.40GHz , 8 cores, 8GO RAM
  Domaine : 75 x 152, relief 5m, pas 24s
  France 10 km (coeur NMM)
  

• Maille très fine France 8.5 km (coeur NMM)
  France 8 km
  France 6.6 km (coeur NMM)
  
  

  Config matérielle : I5 2500k 3.30GHz , 16GO DDR3 1600MHz
  Domaine : 151 x 316, relief 5m, 45 niveaux verticaux, pas 14.4s
  Physique : CS implicite, MPS Ferrier, PBL M-Y-J, LSP Noah, LWRS GFDL, SWRS GFDL
  France 5 km (coeur NMM)
  France 2.5 km
  

• Maille très fine (régional) Sud-Ouest 4 km (coeur NMM)
  
  

  Config matérielle : Intel i7-2600K CPU @ 3.40GHz , 8 cores, 8GO RAM
  Domaine : 99 x 198, relief 30s, pas 6s
  Vendée 3.9 km (coeur NMM)
  
  

  Config matérielle : Intel Core 2 Duo T2310 @ 1,46 Ghz, 2 Go RAM
  Domaine :35 niveaux verticaux, pas 8s
  Alpes nord 3 km (coeur NMM)
  Suisse romande 2 km (coeur NMM)
  
  

  Config matérielle : Intel® Core™2 Duo CPU E7400 @ 2.80GHz, 4 GO DDR2
  Domaine : 73 x 152, 35 niveaux verticaux, pas 4s
  Physique : CS none, MPS Ferrier, PBL M-Y-J, LSP Noah, LWRS GFDL, SWRS GFDL
  Limousin 1.6 km (coeur ARW)
  
  

  Config matérielle : I5 2500k 3.30GHz , 16GO DDR3 1600MHz
  Domaine : 150 x 150, relief 30s, 45 niveaux verticaux, pas adaptative
  Physique : CS none, MPS WSM-6, PBL Yonsei , LSP Noah, LWRS RRTM , SWRS Dudhia
  

Voilà, n'hésitez pas à participer !

Tintin

[Yannick64]

Bonjour /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

J'ouvre la bal donc avec la configuration de mon modèle.

Domaine : France

Résolution : 4km

Résolution relief : 30 s

Maille : 235 x 436

Pas : 6 sec

Temps de calcul : 3h

Temps génération carte: 20 minutes

Amicalement Yannick /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Fred59_]

Ça serait intéressant de savoir également sur quel genre de machines tous ces modèles tournent

[Yannick64]

Re /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

Donc pour répondre à Fred

Processeur : Intel i7-2600K CPU @ 3.40GHz , 8 cores

RAM : 8GO

Disque Dur: 1 To en Raid

Voilà pour ma config

Amicalement Yannick /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Pan]

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Modifié 26 août 2023 par Pansa

[Tintin87]

C'est curieux. Je remarque que certains utilisent une paramétrisation de la convection avec des grilles fines (< 10 km). La paramétrisation est nécessaire pour représenter la convection d'échelle sous-grille dans le cas d'une grille large.

Quand on utilise une grille de résolution < 10 km, la convection est simulée explicitement par le modèle car les échelles typiques de la convection sont alors du même ordre de grandeur que la largeur de grille. La paramétrisation n'est donc plus nécessaire et doit être désactivée. Si ça n'est pas fait, ca revient à surestimer la convection en la calculant deux fois et en la superposant. Ça explique la surestimation assez courante des précipitations pour les runs WRF qu'on trouve sur le net.

Effectivement, l'idéal est d'enlever le paramètre convectif avec des grilles fines (<10km).Cependant on peut voir arriver dans ce cas là des choses bizarres se développer et assez aberrantes (ce qui était le cas avec le limousin ).

Pour remédier en partie à ces problèmes, je pense qu'il faut déclarer un domaine plus large en maille large, et faire tourner son sous-domaine à maille fine sans paramètres convectifs.

Seul hic, besoin de beaucoup plus de ressources processeurs, mais bon, bientôt j'aurais un PC plus performant, alors ...

Sinon, pour les modèles de météociel, je ne sais pas si ils ont un paramètre convectif.

Pour keraunos, je pense que non vu que je pense que leur carte de France est un sous-domaine de leur carte europpéenne (24km => 8km).

Pour WRF 4km de meteo64, je ne sais pas non plus, à voir.

[Yannick64]

Bonjour /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20">

Effectivement vous avez raison avec des grilles <10km.

Pour ma version 4 km, ce paramètre est désactivé. Je pense que le modèle réagit bien mieux sans aller dans les excès.

Autre paramètre important le pas de calcul. Il faut essayé de respecter le pas par rapport au maillage. Autrement le modèle effectue des sous-calculs pour compenser la largeur de pas importante et pouvant ainsi fausser la prévision.

Amicalement Yannick /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Pan]

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Modifié 26 août 2023 par Pansa

[Pan]

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Modifié 26 août 2023 par Pansa

[Pan]

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Modifié 26 août 2023 par Pansa

[Tintin87]

Vous initialisez le modèle avec quelles données, et quel temps de spin-up vous utilisez pour vos prévisions?

J'utilise les données GFS pour l’initialisation.Que veux-tu dire par "spin-up" ?

[Pan]

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Modifié 26 août 2023 par Pansa

[jackT]

...quel temps de spin-up vous utilisez pour vos prévisions?

Bonsoir,Je n'utilise pas de spin-up pour les prévisions WRF affichées sur mon site.

Bien qu'on puisse penser qu'en théorie les prévisions, notamment concernant couches nuageuses et des mouvements convectifs, sont meilleures avec un spin-up, il semble que cela ne soit pas si simple que ça, et d'autres paramètres entrent en jeu... Voir par exemple cette étude .

En ce qui concerne le domaine WRF que je calcule, et après plusieurs années d'expérimentation, j'ai remarqué qu'une initialisation du modèle utilisant des données GFS "anciennes" de 12h, 18h ou 24h avaient tendance à produire plus d'erreurs, notamment sur le timing des évènements - par exemple temps et/ou durée de passage d'un front de perturbation - que celles observées avec un modèle sans spin-up.

[Tintin87]

Bonsoir Jack-T,

comment peux-tu régler le spin-up dans WRF-EMS ?

De plus, est-ce que tu peux de servir de l'option --lsm dans EMS_prep ?

[jackT]

Bonsoir Jack-T,

comment peux-tu régler le spin-up dans WRF-EMS ?

De plus, est-ce que tu peux de servir de l'option --lsm dans EMS_prep ?

Bonsoir,Par exemple, en ce moment les prévisions initialisées sur le GFS d'aujourd'hui 12z sont affichées sur mon site. Il n'y a donc pas de spin-up. Les prévision affichées par exemple pour aujourd'hui à 13z sont le résultat d'une seule heure de simulation.

Si j'avais voulu considérer un spin_up de 12h, j'aurais dû afficher le run WRF initialisé sur le GFS de 0z : ainsi la valeur de 13z aurait été produite par un modèle ayant déjà calculé les 12h précédentes.

L'option --lsm ( ou bien variable LSM dans le fichier ems_autorun.conf) n'a rien à voir avec un spin-up. Elle permet de charger des données d'initialisation supplémentaires concernant des paramètres de surface. Ces paramètres vont s'additionner (ou remplacer) les paramètres d'initialisation fournis par le GFS.

Cordialement

[Tintin87]

Merci Jack-T,

pour mes modèles, quand je prend mes données par exemple pour GFS 00Z, j'initialise mon premier temps à 06 Z, donc ça veut dire que je n'ai pas de spin-up, c'est ça ?

Concernant le --lsm, j'aimerai essayer de m'en servir mais ça n'arrive pas à me les charger, est-ce que tu y arrive ?

[Pan]

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Modifié 26 août 2023 par Pansa

[jackT]

...pour mes modèles, quand je prend mes données par exemple pour GFS 00Z, j'initialise mon premier temps à 06 Z, donc ça veut dire que je n'ai pas de spin-up, c'est ça ?

Dans ton cas, la première heure de prévision que tu affiches étant 6h plus tard que le temps d'initialisation, tu as un spin-up de 6h sur les premières données affichées.En fait, quasi tout le monde a un spin-up réel d'au moins 6h : dû à l'heure de disponibilité des données GFS et compte tenu du temps de calcul du modèle WRF, un run initialisé par exemple sur le GFS 0z sera disponible 5 à 8h (selon la taille du domaine et la puissance de calcul) après l'heure d'initialisation. Sur les données futures, il y a donc un spin-up minimum implicite de 5 à 7h.

Exemple : Chez moi, le run 0z est disponible vers 8h (06z) . Donc si à 8h je regarde les données de prévisions pour 11h (09z) , ces données auront un spin-up de 9h. Dû au décalage, les données ayant un spin-up très faible (0 à 6h) sont déjà dans le passé au moment de la disponibilité des prévisions. On peut choisir d'afficher (chez moi) ou pas (chez toi) ces données "passées" des 6 premières heures

[Tintin87]

Je remarque que certains utilisent une paramétrisation de la convection avec des grilles fines (< 10 km). La paramétrisation est nécessaire pour représenter la convection d'échelle sous-grille dans le cas d'une grille large.

Ce matin, j'ai réessayé d'enlever la paramétrisation de la convection, voilà ce que ça donne :

EDIT : Jack-T merci pour toutes ces explications !

EDIT : eh bien en fait il y a bien déclenchement de la convection, je vais donc laisser comme ça :

[ZHB]

Bonjour,

Voilà, après quelques heures de travail j'ai réalisé ces cartes avec la grande aide de Tintin87 et JackT que je remercie : http://www.meteoromandie.ch/modele-numerique.php

Pour l'instant j'effectue encore des essais avec le modèle WRF que je découvre donc il faut faire attention avec les cartes qui peuvent présenter de drôles de choses. Je pense que mon plus gros problème vient de la modélisation des précipitations qui sont un peu étranges (beaucoup de "cellules" avec une forte intensité) mais bon, comme je l'ai dit j’expérimente.

Bonne journée

Vince

[Tintin87]

Bonjour Vince,

félicitation pour ton travail , je vais pouvoir rajouter ton site au début du topic. Si tu veux donner plus d'infos sur le modèle, ça pourrait peut être nous aider.

Je pense que mon plus gros problème vient de la modélisation des précipitations qui sont un peu étranges (beaucoup de "cellules" avec une forte intensité)

Cf mon message précédant.

Je pense que ça dépend de la paramétrisation de la convection et de la maille de ton modèle.

[ZHB]

Hello,

Comme je suis encore en train de faire des tests cela risque de changer mais je ferai signe :

Suisse romande 2 km (coeur NMM)

Config matérielle :Intel® Core2 Duo CPU E7400 @ 2.80GHz, 4 GO DDR2

Domaine : 73 x 152, 35 niveaux verticaux, pas 4s

Model Physics

Cumulus Scheme : None

Microphysics Scheme : Ferrier Microphysics

PBL Scheme : Mellor-Yamada-Janjic

Land Surface Scheme : Noah 4-Layer LSM

Number Soil Layers : 4

Surface Layer Physics : Monin-Obukhov (Janjic)

Long Wave Radiation : GFDL Long Wave Radiation

Short Wave Radiation : GFDL Short Wave Radiation

Si non oui, j'ai vu ton message précédent, je voulais justement à modifier les paramètres de convection. Mais je pense que ça vient aussi de la maille, je pense qu'il faut que je l'augmente un minimum.

[Cotissois 31]

Intéressant ce topic. C'est l'occasion de tester différentes configurations du modèle et voir les limites et les succès de chacune.

Cumulus scheme c'est quoi précisément ?

Parce que dans les modèles fins, il y a souvent un modèle de convection peu profonde qu'il faut activer, indispensable pour simuler les cumulus de beau temps et la couverture nuageuse de façon générale.

Les gros cumulus peuvent se développer à partir du non-hydrostatisme, mais se rappeler que l'ordre de grandeur réel d'une cellule c'est 1 km. On peut simuler un orage avec un modèle de résolution 5km, sauf que l'orage sera anormalement gros. C'est pour çà qu'on ajoute généralement un modèle de convection profonde malgré le non-hydrostatisme, au risque de doubler les cumuls de pluie.

Après, il faut voir ce qu'on veut. Le but d'un modèle fin n'est pas de prévoir exactement la réalité (c'est impossible) mais de réagir à peu près au bon endroit, avec des structures proches de la réalité. Un orage anormalement gros donne quand même une information sur le risque d'orages.

[jackT]

Bonjour,

Comme le mentionnait Smercz, il est généralement admis que pour des résolutions < 10 km, il est préférable de désactiver la paramétrisation de la convection pour éviter une surestimation des mouvements convectifs et des précipitations convectives.

Mais ce n'est pas une règle absolue : avec mon domaine de maille 3km, utilisant le WRF-EMS v3.2.1.5.34.beta, WRF-NMM avec les mêmes paramètres que ZHB, les mouvements convectifs sont visiblement éxagérés lorsque la paramétrisation de la convection n'est pas activée !

Exemple :

Sans paramétrisation de la convection:

Avec paramétrisation de la convection (Betts-Miller-Janjic scheme) :

[Tintin87]

Vince, ton modèle a été rajouté dans la liste

Jack-T, oui effectivement en enlevant la paramétrisation de la convection, la convection est peut-être exagérée mais elle est est surement plus précise dans l'espace (moins diffuse comme tu peux le voir dans la zone ouest de ta carte).

Il faudrait comparer avec une carte des radars de précipitations.

Concernant mes modèle, je teste en ce moment une maille de 8 km avec WRF-ARW sur la France.

Mon beau-frère doit me concocter un PC dédié au modèle, donc bientôt je modifierai mes modèles vu que je devrais gagner en performance /emoticons/smile@2x.png 2x" width="20" height="20"> !

EDIT :excellent lien pour la prévision numérique (cours)