🛀🏿 🚗 🧖🏿 मौसम का पूर्वानुमान 🛥️ 👨🏿‍🔬 💬

हम में से प्रत्येक ने मौसम के पूर्वानुमान को डांटा, जब उसने अपने हाथों में छाता लिए बिना बारिश में खुद को पाया। विषय में, मैं आपको बताता हूं कि डब्ल्यूआरएफ (वेदर रिसर्च एंड फोरकास्टिंग मॉडल) मॉडल के आधार पर मौसम का पूर्वानुमान कैसे लगाया जाता है।

WRF के बारे में कुछ शब्द

डब्ल्यूआरएफ एक संख्यात्मक मौसम भविष्यवाणी मॉडल है जो वायुमंडल की स्थिति की भविष्यवाणी करने और वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए उपयुक्त है। यह संयुक्त राज्य अमेरिका में वैज्ञानिक संगठनों के एक समुदाय द्वारा विकसित किया जा रहा है, जिसमें नेशनल सेंटर फॉर एटमॉस्फियर एंड ओशन और नेशनल सेंटर फॉर एटमॉस्फेरिक रिसर्च शामिल हैं।
यह मॉड्यूल की एक प्रणाली है: प्रारंभिक और सीमा डेटा (डब्ल्यूआरएफ प्रीप्रोसेसिंग सिस्टम) तैयार करने के लिए एक मॉड्यूल, कोर ही (एडवांस्ड रिसर्च डब्ल्यूआरएफ), पोस्टप्रोसेसिंग (डब्ल्यूआरएफ पोस्टप्रोसेसिंग सिस्टम) के लिए एक मॉड्यूल।
मॉडल का अधिकांश (वास्तव में, सभी गणित) एमपीआई पुस्तकालय का उपयोग करके फोरट्रान में लागू किया जाता है। डेटा के साथ काम करने के लिए मॉड्यूल सी में लिखे गए हैं। मॉडल सोर्स कोड में उपलब्ध है।
स्वाभाविक रूप से, मॉडल प्रोसेसर की भारी मात्रा में खपत करता है, और सुपर कंप्यूटरों पर चलने के लिए डिज़ाइन किया गया है, क्योंकि मौसम का पूर्वानुमान सबसे कठिन कार्यों में से एक है।

मॉडल वास्तव में कैसे काम करता है?

इनपुट डेटा (वायुमंडल की वर्तमान स्थिति) का एक सेट डाउनलोड करना। फिर यह प्रीप्रोसेसिंग मॉड्यूल लॉन्च करता है, जिसमें तीन प्रोग्राम होते हैं:

geogrid.exe - स्थैतिक डेटा (स्थलाकृति, मिट्टी के प्रकार, हाइड्रोग्राफी) को संसाधित करता है;
ungrib.exe - प्रारंभिक डेटा को अनपैक करता है;
metgrid.exe - मॉडल ग्रिड में ऊपर प्राप्त डेटा को प्रक्षेपित करता है।

फिर मॉडल का कोर शुरू होता है, जो संख्यात्मक तरीकों का उपयोग करते हुए, आंशिक अंतर समीकरणों के एक nonlinear प्रणाली को हल करता है। इसमें दो समानांतर कार्यक्रम शामिल हैं:

real.exe - इनपुट डेटा के ऊर्ध्वाधर प्रक्षेप करता है;
wrf.exe खुद को हल करने वाला कर्नेल है।

गणित मॉडल के बारे में यहाँ और पढ़ें।
फिर, गणना पूरी होने के बाद, हम एक डेटा सेट प्राप्त करते हैं, अर्थात्। 1 घंटे के नमूने के साथ कई दिनों के लिए वातावरण की स्थिति की भविष्यवाणी।
अब आपको इस डेटा को संसाधित करने और स्लाइड बनाने की आवश्यकता है, जिस पर हम सतह के तापमान, हवा, दबाव और वर्षा को लागू करेंगे। वास्तव में, wrf बड़ी संख्या में फ़ील्ड का उत्पादन करता है, लेकिन हम खुद को इन तक सीमित कर लेंगे। इन उद्देश्यों के लिए, हम पोस्टप्रोसेसिंग मॉड्यूल से wrfpost.exe प्रोग्राम का उपयोग करेंगे।

कम्प्यूटिंग संसाधन

यदि आपका सुपर कंप्यूटर आसपास नहीं पड़ा है, तो मॉडल को गणना करने में लंबा समय लगेगा।
घर पर, आप कोर i5 या i7 का उपयोग कर सकते हैं, जितना अधिक कोर - उतना ही तेज़ माना जाएगा। लेकिन मैंने स्लैकवेयर 12 के लिए 8 जीबी रैम के साथ 4 कोर एक्सोन का एक जोड़ा लिया। Copilators के अलावा, आपको MPI लाइब्रेरी स्थापित करने की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए, MPICH2 ।
केवल आवश्यकता यह है कि प्लेटफ़ॉर्म x86_64 होना चाहिए। अन्यथा, प्रीप्रोसेसिंग शुरू नहीं होगी।
3000 x 3000 किमी (2 दिनों के लिए पूर्वानुमान) के क्षेत्र की समय लागत नीचे दी गई तालिका में दर्शाई गई है।

कदम, किमी	अंक	कम्प्यूटिंग समय, एच
10	301 x 301	10
20	151 x 151	6
30	101 x 101	4

अनुकूलन अनुरोध

सभी सेटिंग्स namelist.input और namelist.wps फाइलों में निर्दिष्ट हैं।
एक्स और वाई कुल्हाड़ियों ( डीएक्स, डीवाई पैरामीटर) के साथ कदम सबसे अच्छा समान हैं। और कदम आपके पास मौजूद क्षमताओं पर निर्भर होना चाहिए। 10-50 किमी खेलने के लिए पर्याप्त है।
समय चरण DT को 9 * DX (किमी में) के बराबर सेट करने की अनुशंसा की जाती है। डीएक्स, डीवाई मीटर में दिए गए हैं, और सेकंड में डीटी ।

पैरामीरीज़ेशन (सीमा, सतह परत, संवहन, माइक्रोफ़िज़िक्स) के बारे में, अनुशंसित मापदंडों का पालन करना बेहतर है:

&physics
mp_physics = 8,8,8
ra_lw_physics = 1,1,1,
ra_sw_physics = 1,1,1,
sf_sfclay_physics = 1,1,1,
sf_surface_physics = 2,2,2,
bl_pbl_physics = 1,1,1,
cu_physics = 1,0,0,
/

उपयोगकर्ता गाइड में सभी मापदंडों का विस्तृत विवरण दिया गया है।

कहाँ से डाउनलोड करें?

मॉडल की आधिकारिक वेबसाइट: www.wrf-model.org
मॉडल घटक: www.mmm.ucar.edu/wrf/users/download/get_source.html
मैं संस्करण 3.2.1 डाउनलोड करने की सलाह देता हूं। कम से कम, आपको आवश्यकता होगी:

WRF model V3.2.1,
WRF Preprocessing System V3.2.1,
WRF Postprocessing System V3.2,
low-resolution geographical data (10' resolution),
( 1°, 500): www.nco.ncep.noaa.gov/pmb/products/gfs

मॉडल को डाउनलोड करने के लिए आपको एक सरल पंजीकरण प्रक्रिया से गुजरना होगा।
यदि आप 10 किमी से कम के चरणों में गिनती करना चाहते हैं, तो आपको अधिक विस्तृत राहत डाउनलोड करने की आवश्यकता होगी।

ग्रेड कार्यक्रम (स्लाइड बनाने के लिए) opengrads.org परियोजना से लिया जा सकता है
पूर्ण उपयोगकर्ता पुस्तिका (संलग्न), ऑनलाइन संस्करण + पीडीएफ ।

मैं सवालों के जवाब देने और किसी की इच्छा होने पर लॉन्च करने में मदद करने के लिए तैयार हूं। आप मॉडल को ठीक करने और अपने आप को मौसम का पूर्वानुमान देने की कोशिश कर सकते हैं।

परिणाम

शुरुआत के लिए, मैं शनिवार के लिए पूर्वानुमान के साथ आपका ध्यान स्लाइड पर लाता हूं (कल की जांच करें):
1. पृथ्वी का तापमान और 10 मीटर की ऊंचाई पर हवा

2. गणना की शुरुआत से जमीनी दबाव और वर्षा *

सभी चित्र , एल्बम में dospuny : imgur.com/a/XqBi6 (मैं झेलने की आशा करता हूं)।

तुलना के लिए, यैंडेक्स से मास्को के लिए पूर्वानुमान: pogoda.yandex.ru/moscow/details

* , . . ( 03. 22.07.2011 MSK).

मौसम का पूर्वानुमान