Pre-implementa,on T&E of proposed upgrades for 2013 HWRF - PowerPoint PPT Presentation

Pre-­‑implementa,on ¡T&E ¡of ¡ proposed ¡upgrades ¡for ¡2013 ¡HWRF ¡ Young ¡C. ¡Kwon, ¡Vijay ¡Tallapragada ¡ and ¡HWRF ¡team ¡ HFIP ¡telecon ¡04/10/2013 ¡ 1 ¡

Features ¡of ¡Planned ¡2013 ¡HWRF ¡upgrades ¡ Infrastructure ¡upgrades: ¡ Upgrade ¡the ¡ nest ¡tracking ¡algorithm ¡ based ¡on ¡NCEP ¡tracker ¡ • Re-­‑design ¡of ¡ nest-­‑parent ¡interpola@ons ¡ for ¡improved ¡treatment ¡of ¡nest ¡boundaries ¡ • Increased ¡frequency ¡of ¡physics ¡calls ¡ (from ¡180 ¡sec. ¡to ¡30 ¡sec.) ¡and ¡ increased ¡size ¡of ¡the ¡ • third ¡domain ¡(from ¡5 o x5.5 o ¡to ¡6 o x6.5 o ) ¡ Data ¡Assimila@on ¡and ¡Vortex ¡Ini@aliza@on ¡upgrades: ¡ Implement ¡HWRF ¡GSI ¡V3.2 ¡ one-­‑way ¡hybrid ¡EnKF-­‑3DVAR ¡data ¡assimila@on ¡ with ¡GDAS ¡ • forecasts ¡as ¡first ¡guess ¡and ¡80-­‑member ¡GFS ¡EnKF ¡forecasts ¡for ¡ensemble ¡covariances, ¡ assimila,on ¡of ¡all ¡conven,onal ¡data ¡and ¡provision ¡ to ¡assimilate ¡real-­‑@me ¡inner-­‑core ¡ TDR/ ¡FL/SFMR/Dropsonde ¡recon ¡datasets ¡ Improved ¡storm ¡size ¡correc@on ¡ in ¡the ¡vortex ¡ini,aliza,on, ¡ modified ¡filter ¡domain ¡ and ¡ • use ¡of ¡GFS ¡vortex ¡when ¡the ¡storm ¡is ¡weaker ¡than ¡16 ¡m/s ¡ Physics ¡upgrades: ¡ Modifica@ons ¡to ¡GFS ¡PBL ¡to ¡allow ¡the ¡cri,cal ¡Richardson ¡number ¡vary ¡with ¡stability ¡and ¡ • wind ¡speeds ¡and ¡ bug ¡fix ¡for ¡GFDL ¡radia@on ¡ Implementa)on ¡of ¡Meso-­‑SAS ¡convec)on ¡scheme ¡and ¡RRTM-­‑G ¡radia)on ¡scheme ¡ • (withdrawn ¡from ¡2013 ¡implementa)on ¡plans) ¡ ¡ Ocean ¡upgrades: ¡ Removal ¡of ¡flux ¡trunca@on ¡ from ¡HWRF ¡to ¡POM ¡ • Trans-­‑Atlan)c/East ¡Pacific ¡3D ¡MPI-­‑POM ¡(withdrawn ¡from ¡2013 ¡implementa)on ¡plans) ¡ • 2 ¡

2013 ¡HWRF ¡pre-­‑implementa@on ¡test ¡plan ¡ Combined ¡ Physics ¡upgrades ¡ Baseline ¡ (H213=H131) ¡ ¡ ¡ (H130) ¡ Meso-­‑SAS ¡ RRTMG ¡ Ocean ¡ PBL(H131) ¡ ¡Final ¡configura@on ¡ (H132) ¡ (H133) ¡ (H135) ¡ Revised ¡init/GSI, ¡ New ¡nest ¡parent ¡ interpola,ons, ¡ Radia,on ¡bug ¡fix, ¡ Baseline ¡+ ¡ Descrip@on ¡ Meso ¡SAS ¡ Radia,on ¡ MPI-­‑POM ¡ Baseline+ ¡physics ¡ Revised ¡nest ¡ Variable ¡Ric ¡ movement, ¡ Increased ¡frequency ¡ of ¡Physics ¡calls ¡ Qingu, ¡In-­‑Hyuk ¡ Young/ ¡ Biju ¡Thomas ¡ Person ¡ Sam ¡Trahan ¡ Qingfu ¡ Chanh ¡ All ¡ Weiguo ¡ (URI) ¡ Mingjing, ¡Young ¡ Whole ¡2011 ¡ Whole ¡2011 ¡ Whole ¡2011 ¡ and ¡2012 ¡ and ¡2012 ¡ Whole ¡2011 ¡and ¡ and ¡2012 ¡ Whole ¡2011 ¡and ¡ storms ¡and ¡ Priority ¡ storms ¡and ¡ 2012 ¡storms ¡and ¡ storms ¡and ¡ Cases ¡ 2012 ¡storms ¡and ¡ some ¡2010 ¡ cases ¡ some ¡2010 ¡ some ¡2010 ¡storms ¡ some ¡2010 ¡ some ¡2010 ¡storms ¡ ¡ storms ¡ storms ¡ storms ¡ ¡ ¡

2013 ¡HWRF ¡pre-­‑implementa@on ¡Test ¡Plan ¡ EXP Descrip@on Comments Plakorm/# ¡of ¡cases Pre-­‑Baseline ¡Experiments TDRP FY12 ¡ HWRF ¡ + ¡ One-­‑Way ¡ Run ¡in ¡real-­‑@me ¡during ¡2012 ¡hurricane ¡season ¡(Stream ¡2.0 ¡ CCS, ¡All ¡2012 ¡ATL ¡and ¡EP ¡ Hybrid ¡GSI Demo). ¡ ¡Also ¡included ¡real-­‑@me ¡TDR ¡data ¡for ¡19 ¡cases. 821 ¡cases HDFL FY12 ¡ HWRF ¡ + ¡ Flux ¡ DTC ¡performed ¡these ¡tests ¡to ¡evaluate ¡the ¡impact ¡of ¡25% ¡ Jet, ¡All ¡2012 ¡ATL ¡and ¡EP ¡ trunca@on ¡into ¡POM reduc@on ¡ of ¡ heat, ¡ momentum ¡ and ¡ radia@ve ¡ fluxes ¡ in ¡ the ¡ 821 ¡cases opera@onal ¡coupled ¡HWRF-­‑POM ¡ P160 F Y 1 2 ¡ H W R F ¡ + ¡ Improved ¡size ¡correc@on, ¡modifica@ons ¡to ¡filter ¡domain ¡and ¡ Jet, ¡All ¡2012 ¡ATL ¡and ¡EP ¡ Ini@aliza@on ¡Changes use ¡GFS ¡vortex ¡when ¡ini@al ¡storm ¡intensity ¡less ¡than ¡16 ¡m/s 821 ¡cases HNPI FY12 ¡ HWRF ¡ + ¡ New ¡ nest-­‑ Revised ¡nest-­‑parent ¡interpola@ons ¡and ¡improved ¡treatment ¡ Jet, ¡All ¡2012 ¡ATL ¡and ¡EP ¡and ¡ parent ¡interpola@ons of ¡variables ¡at ¡nest ¡boundaries 6 ¡others ¡from ¡2010 ¡-­‑11; ¡988 ¡ cases HNTT H N P I + ¡ N e w ¡ n e s t ¡ Improved ¡ nest ¡ tracking ¡ based ¡ on ¡ membrane ¡ MSLP ¡ and ¡ Jet, ¡8 ¡Selected ¡storms ¡ movement ¡algorithm Tim’s ¡ tracker. ¡ ¡ Choice ¡ of ¡ ¡ 8 ¡ storms ¡ that ¡ had ¡ difficulty ¡ 168 ¡cases tracking ¡the ¡nest ¡properly HHPC FY12 ¡ HWRF ¡ + ¡ High ¡ Increased ¡Physics ¡calling ¡frequency ¡from ¡180 ¡sec. ¡to ¡30 ¡sec. ¡ Jet, ¡ A ¡ few ¡ selected ¡ storms ¡ Frequency ¡Physics ¡Calls Third ¡nest ¡size ¡increased ¡by ¡about ¡20% ¡from ¡5.5x5 ¡to ¡7x6.5 from ¡2012; ¡100 ¡cases Baseline ¡Experiment H130 All ¡ modifica@ons ¡ from ¡ 2013 ¡HWRF ¡baseline ¡is ¡based ¡on ¡posi@ve ¡outcome ¡from ¡the ¡ J e t / Z e u s / W C O S S , ¡ A l l ¡ pre-­‑baseline ¡experiments ¡ pre-­‑baseline ¡ experiments ¡ described ¡ above. ¡ Run ¡ on ¡ three ¡ 2010-­‑2011-­‑2012 ¡ ATL ¡ and ¡ EP ¡ different ¡plakorms. 1870 ¡cases ¡each Not ¡shown ¡here: ¡HSHAL ¡(HBSE+Shallow ¡Convec@on) ¡– ¡All ¡2010 ¡ATL ¡(Jet, ¡446), ¡ ¡HBSE2 ¡(Modified ¡ini@aliza@on): ¡All ¡2011 ¡ATL ¡(Jet, ¡ Physics ¡Upgrades 401), ¡HPRD ¡(Oper. ¡HWRF ¡w/new ¡GFS): ¡All ¡2011 ¡ATL+EP ¡(CCS, ¡664), ¡H3GP: ¡Stream ¡1.5, ¡All ¡2011 ¡ATL+EP ¡(Jet, ¡800) ¡ ¡ H 1 3 1 ¡ H130 ¡+ ¡PBL ¡changes HWRF ¡ PBL ¡ (GFS ¡ based ¡ scheme) ¡ is ¡ upgraded ¡ to ¡ include ¡ Jet, ¡ All ¡ 2011-­‑2012 ¡ and ¡ Unprecedented ¡T&E ¡of ¡about ¡10 ¡different ¡configura@ons, ¡more ¡than ¡8000 ¡simula@ons ¡from ¡64 ¡storms ¡on ¡Jet ¡& ¡CCS ¡ ¡ variable ¡cri@cal ¡Richardson ¡number ¡for ¡improved ¡treatment ¡ (Final) August ¡ -­‑ ¡ October ¡ 2010 ¡ ATL ¡ Support ¡from ¡HFIP ¡PO ¡for ¡Jet ¡usage, ¡Support ¡from ¡NCO ¡for ¡“devmax” ¡usage ¡on ¡CCS ¡ of ¡PBL ¡height ¡in ¡all ¡weather ¡condi@ons. and ¡EP ¡1870 ¡cases 4 ¡

Revised ¡Vortex ¡Ini@aliza@on ¡Procedure: ¡GDAS ¡Forecast ¡as ¡first ¡guess ¡for ¡ environment, ¡GFS ¡Vortex ¡(int. ¡<16m/s) ¡or ¡HWRF ¡Vortex ¡(int. ¡>16 ¡m/s) ¡ 5 ¡ Flow ¡chart ¡by ¡Ligia ¡Bernardet, ¡DTC ¡

Assimila,on ¡of ¡conven,onal ¡prepbufr ¡data ¡in ¡ d01 ¡with ¡GDAS ¡forecast ¡as ¡first ¡guess ¡ ¡hybrid ¡system ¡ HWRF ¡one ¡way ¡ HWRF ¡ vortex ¡ GSI ¡Hybrid ¡Ens/Var ¡w/ ¡ ¡ analysis ¡ provision ¡for ¡P3 ¡TDR ¡& ¡aircraw ¡ ¡ forecast ¡ ini,aliza,on ¡ recon ¡DA ¡for ¡d02 ¡and ¡d03 ¡ recenter ¡analysis ¡ensemble ¡ member ¡1 ¡ ¡ member ¡1 ¡ ¡ forecast ¡ analysis ¡ Global ¡hybrid ¡EnKF/Var ¡system ¡ member ¡2 ¡ ¡ 80-­‑member ¡EnKF ¡ ¡ member ¡2 ¡ ¡ forecast ¡ updates ¡ analysis ¡ member ¡3 ¡ ¡ member ¡3 ¡ ¡ forecast ¡ analysis ¡ GSI ¡ ¡ high ¡res ¡ ¡ high ¡res ¡ ¡ Hybrid ¡Ens/Var ¡ forecast ¡ analysis ¡ 6 ¡ One-­‑Way ¡Hybrid ¡Ensemble-­‑Var ¡GSI ¡DA ¡System ¡for ¡HWRF ¡

Critical Richardson number function of Ro (Vickers and Mahrt, 2003) Vickers ¡and ¡Mahrt(2003) ¡ ¡ Cri,cal ¡Richardson ¡number ¡is ¡not ¡ a ¡constant ¡but ¡varies ¡with ¡case ¡by ¡ case. ¡ Hurricane ¡cases ¡ R ic ¡= ¡0.16(10 −7 ¡ ​𝑉 10 /𝑔𝑎𝑝 ) −0.18 ¡ ¡ ¡ The ¡magnitude ¡of ¡Ric ¡modifies ¡the ¡depth ¡of ¡PBL ¡and ¡diffusivity, ¡so ¡the ¡ Ric ¡varying ¡with ¡condi@ons ¡would ¡fit ¡both ¡hurricane ¡condi@on ¡and ¡ environments . ¡ 7 ¡

Performance ¡of ¡H131 ¡(proposed ¡FY2013 ¡ HWRF ¡configura@on) ¡compared ¡to ¡2012 ¡ opera@onal ¡HWRF ¡(H212) ¡ ¡ 2010-­‑2012 ¡seasons, ¡ATL ¡and ¡EPAC ¡ 8 ¡

Atlan,c ¡Basin ¡ 2010-­‑2012 ¡Track ¡Verifica@on ¡ H131: ¡2013 ¡HWRF ¡ H212: ¡2012 ¡HWRF ¡ ~10% ¡improvement ¡ Track ¡errors ¡ Track ¡FSP ¡