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Descripción:
Malla con una resolución de 10 km (izda.), alla con una resolución de 5 km (dcha.). si reducimos la distancia entre los puntos de malla del modelo se reduce a la mitad (mayor resolución), el número
de puntos de malla sobre la misma área se cuadruplica. Sin embargo, las consecuencias son aún mayores. El
paso de tiempo que los esquemas de diferencias finitas necesitan también se reduce a medida que la resolución
aumenta (a medida que Δx y Δy disminuyen), lo cual significa que el modelo debe encargarse de más pasos de pronóstico
intermedios para producir un pronóstico de la misma duración.
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100grd50.jpg
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The COMET Program
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El gráfico muestra el pronóstico de 12 a 36 horas del modelo GFS de
las 00 UTC del 3 de marzo de 2009 y el análisis de verificación del Centro de Predicción
Hidrológica (Hydrologic Prediction Center, HPC) de EE.UU. Para que la comparación fuera justa,
proyectamos el cálculo estimado de la precipitación observada y el pronóstico del modelo sobre
la misma malla de 32 km, como suele hacerse al calcular las estadísticas de verificación de la precipitación.
De no proceder de esta forma, el cálculo estimado de la precipitación observada exhibiría mucha
más definición y máximos mucho más altos.
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apcpverf.jpg
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NOAA/NCEP
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Ilustración de una malla con una resolución horizontal de 5 km y once puntos de malla en dirección norte-sur y doce en dirección este-oeste.
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dbltime.jpg
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The COMET Program
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Esta ecuación permite calcular el paso de tiempo mínimo para un modelo con una malla de 10 km y un viento de 100 m/s dentro de máximo de velocidad de corriente en chorro de 100 m/s, lo cual produce un movimiento hacia adelante de la parcela de 200 m/s. El paso de tiempo mínimo posible es 10000 m dividido entre 200 m/s, es decir 50 segundos.
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deltateq.gif
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The COMET Program
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Ilustración de la coordenada vertical eta y su tratamiento de la topografía. Se ilustran los tratamientos de pasos escalonados y pasos suavizados. Observe que la coordenada escalonada tradicional debe quedar en un nivel eta, mientras que los pasos suavizados no.
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etashave.jpg
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The COMET Program/NOAA/NCEP
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El panel de la izquierda muestra los ecos
en aire claro de un radar Doppler del Servicio Nacional de Meteorología (National Weather Service, NWS)
de EE.UU., que indican la presencia de un frente de brisa lacustre sobre el sureste del estado de Wisconsin. El panel
de la derecha muestra la ubicación del frente de brisa lacustre superpuesto a la malla de 12 km utilizada en el
modelo NAM de NCEP en 2009. Observe que la estructura de convergencia y movimiento vertical del frente de brisa lacustre
que revela el radar es mucho más pequeña que una celda de la malla. Claramente, la resolución del
modelo no permite predecir con exactitud la estructura e intensidad del movimiento vertical asociado a fenómenos
de una escala tan pequeña. La resolución mucho más gruesa de un miembro del conjunto de un modelo
global ni siquiera lograría generar la brisa lacustre en la región correcta, aunque trataría de producir
un poco de circulación dado un lago Michigan frío y una masa continental cálida al oeste.
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Lakebreeze.jpg
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NOAA/NWS/NCEP/The COMET Program
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Análisis de isotermas basado en observaciones reales y promedios de celdas de malla para mostrar que la intensificación observada del gradiente a lo largo del frente se esfuma debido a la pérdida de resolución en la representación del modelo mediante celdas de malla.
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mdlfront.jpg
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The COMET Program
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Figura de la ubicación de los niveles verticales en el sistema de coordenadas hybrido sigma-presión del Global Forecast Model de 64 niveles de NCEP. El sistema de coordenadas verticales hibrido sigma-presión es mejor para los modelos del NWP porque reduce los errores de cálculo de la fuerza del gradiente de presión que resultan de la superficie de presión inclinada en y arriba de la troposfera media y alta.
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sigmaphybrid.jpg
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NOAA/NCEP
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Figura de la ubicación de los niveles verticales en el sistema de coordenadas hybrido sigma-presión del Global Forecast Model de 64 niveles de NCEP. El un sistema de coordenadas verticales hibrido sigma-presión es mejor para los modelos del NWP porque reduce los errores de cálculo de la fuerza del gradiente de presión que resultan de la superficie de presión inclinada en y arriba de la troposfera media y alta. Los rótulos indican la capa límite planetaria y la estratosfera (ambos los cuales contienen muchas capas) y la troposfera superior (donde en lugar de seguir el terreno, las capas son casi planas).
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sigmaphybridannotate.jpg
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NOAA/NCEP
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Figura de la ubicación de los niveles verticales en el sistema de coordenadas hybrido sigma-presión del Global Forecast Model de 64 niveles de NCEP comparado con el sistema de coordenadas sigma. El sistema de coordenadas verticales hibrido sigma-presión es mejor para los modelos del NWP porque reduce los errores de cálculo de la fuerza del gradiente de presión que resultan de la superficie de presión inclinada en y arriba de la troposfera media y alta. Los niveles sigma se dan en naranja y los niveles sigma presión en azul.
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sigmaphybridcompare.jpg
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NOAA/NCEP
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Comparación de la representación de la orografía en el modelo GFS (izda.) y en un mapa topográfico detallado para mostrar las carencias de la representación de las sierras, los valles y los gradientes topográficos en el modelo. La orografía del modelo (izda.) es la del modelo GFS T382 (una resolución de malla equivalente de aproximadamente 45 km).
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tercompar.jpg
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NOAA/NCEP (izda.) The COMET Program (dcha.)
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La figura muestra una malla con una resolución de 10 km y dos parcelas que la están atravesando, una de las cuales alcanza la próxima celda de la malla en el mismo paso de tiempo, mientras que la otra apenas la alcanza. Esto ilustra el criterio de estabilidad numérica Courant-Friedrichs-Lewy (CFL). La relación que rige el intervalo de tiempo entre dos pasos de pronóstico intermedios se da en la ecuación de paso de tiempo indicada en la parte superior de la figura, la cual establece que el paso de tiempo (t) entre pronósticos intermedios debe ser menor que el tiempo que tarda la onda más veloz del modelo (c) en recorrer la distancia x. Esta limitación tiene una base física sencilla: es preciso observar una parcela en movimiento con suficiente regularidad para seguir su trayectoria real. La ecuación de paso de tiempo calcula el intervalo más grande para una determinada resolución del modelo. Para aumentar la resolución es preciso reducir el intervalo de paso de tiempo.
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timestep.jpg
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The COMET Program
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