Snow parametrisations in COSMO-RU: analysis of winter-spring forecasts 2009-2010 COLOBOC Workshop....
-
Upload
rachel-park -
Category
Documents
-
view
221 -
download
0
Transcript of Snow parametrisations in COSMO-RU: analysis of winter-spring forecasts 2009-2010 COLOBOC Workshop....
Snow parametrisations in COSMO-RU:
analysis of winter-spring forecasts 2009-2010
COLOBOC Workshop. Moscow, 6 September 2010
Basic characteristics of New snow scheme
Multilayerness
Radiation is described explicitly
Description of snow compaction by metamorphism and gravity
Phase transition of liquid water in snow cover
Description of water percolation with its next freezing and release of heat
COLOBOC Workshop. Moscow, 6 September 2010
Methods and data
Comparison 2 versions model COSMO-Ru: “new” (with New snow scheme in TERRA) and “old” (previous snow scheme in TERRA)
Integration period – 78h (from 00 UTC)
Data: - station measurements - decade measurements of snow
survey on Roshydromet’s stations
COLOBOC Workshop. Moscow, 6 September 2010
Research region: European part of Russia
north
centre
south
Snow characteristics: SWE and snow depth (1.12.09-28.02.10)
0
30
60
90
120
150
180
210
1 2 3 4 5 6 7 8 91
01
11
21
31
41
51
61
71
81
92
02
12
22
32
42
52
62
72
82
93
03
1 1 2 3 4 5 6 7 8 91
01
11
21
31
41
51
61
71
81
92
02
12
22
32
42
52
62
72
82
93
03
1 1 2 3 4 5 6 7 8 91
01
11
21
31
41
51
61
71
81
92
02
12
22
32
42
52
62
72
8
декабрь январь февраль
мм
72ч-нов
72ч-стар
станция-лес
Medvegegorsk : SWE – measurements and 72h forecasts
north
91 mm 95 mm83 mm
COLOBOC Workshop. Moscow, 6 September 2010
Snow characteristics: SWE and snow depth (1.12.09-28.02.10)
0
30
60
90
120
150
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
декабрь январь февраль
мм
осадки снег
осадки дождь
72ч-нов
72ч-стар
станция-лес
north
16 mm
18 mm
Medvegegorsk : SWE – measurements and 72h forecasts without mistakes
COLOBOC Workshop. Moscow, 6 September 2010
Snow characteristics: SWE and snow depth (1.12.09-28.02.10)
0
30
60
90
120
150
180
210
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
декабрь январь февраль
мм
72ч-нов
72ч-стар
станция-поле
centre
70 mm81mm
108mm
Inza : SWE – measurements and 72h forecasts
COLOBOC Workshop. Moscow, 6 September 2010
Snow characteristics: SWE and snow depth (1.12.09-28.02.10)
0
30
60
90
120
150
1 2 3 4 5 6 7 8 91
01
11
21
31
41
51
61
71
81
92
02
12
22
32
42
52
62
72
82
93
03
1 1 2 3 4 5 6 7 8 91
01
11
21
31
41
51
61
71
81
92
02
12
22
32
42
52
62
72
82
93
03
1 1 2 3 4 5 6 7 8 91
01
11
21
31
41
51
61
71
81
92
02
12
22
32
42
52
62
72
8
декабрь январь февраль
мм
осадки снег
осадки дождь
72ч-нов
72ч-стар
станция-поле
centre
0
037mm
Inza : SWE – measurements and 72h forecasts without mistakes
COLOBOC Workshop. Moscow, 6 September 2010
0
30
60
90
120
150
180
210
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
декабрь январь февраль
мм
72ч-нов
72ч-стар
станция-поле
Snow characteristics: SWE and snow depth (1.12.09-28.02.10)
south
Harabaly : SWE – measurements and 72h forecasts
COLOBOC Workshop. Moscow, 6 September 2010
Snow characteristics: SWE and snow depth (1.12.09-28.02.10)
0
30
60
90
120
150
1 2 3 4 5 6 7 8 91
01
11
21
31
41
51
61
71
81
92
02
12
22
32
42
52
62
72
82
93
03
1 1 2 3 4 5 6 7 8 91
01
11
21
31
41
51
61
71
81
92
02
12
22
32
42
52
62
72
82
93
03
1 1 2 3 4 5 6 7 8 91
01
11
21
31
41
51
61
71
81
92
02
12
22
32
42
52
62
72
8
декабрь январь февраль
мм
осадки снег
осадки дождь
72ч-нов
72ч-стар
станция-поле
south
Harabaly : SWE – measurements and 72h forecasts without mistakes
COLOBOC Workshop. Moscow, 6 September 2010
Snow characteristics: SWE and snow depth (1.12.09-28.02.10)
station new old
Verhnyaya Toyma 0,89 0,94
Krasnoborsk 0,88 0,95
Lalsk 0,90 0,92
Medvegegorsk 0,92 0,96
Pinega 0,92 0,94
Correlation coefficients for snow depth according station data and 72h forecasts
station new old
Blagodarniy 0,84 0,85
Verhniy Baskunchak 0,55 0,42
Modok 0,87 0,72
Nalchik 0,77 0,65
Prohladnaya 0,86 0,78
Harabaly 0,89 0,84
north
south
station new old station new old
Anna 0,81 0,84 Kolomna 0,92 0,94
Bologoe 0,93 0,94 Michurinsk 0,90 0,96
Buzuluk 0,93 0,93 Mogga 0,90 0,95
Buy 0,87 0,92 Morshansk 0,94 0,96
Vetluga 0,85 0,94 Poniri 0,85 0,90
Gotnya 0,81 0,86 Radishevo 0,96 0,96
Dmitrov 0,94 0,95 Rybinsk 0,92 0,97
Inza 0,95 0,95 Rilsk 0,83 0,86
Kamishin 0,86 0,94 Spas-Demensk 0,92 0,95
Karabulak 0,91 0,90 Urupinsk 0,75 0,77
Karachev 0,91 0,97 Frolovo 0,78 0,69
centre
-10-505
101520253035404550556065707580859095
100105110115
1 2 3 4 5 6 7 8 91
01
11
21
31
41
51
61
71
81
92
02
12
22
32
42
52
62
72
82
93
03
1 1 2 3 4 5 6 7 8 91
01
11
21
31
41
51
61
71
81
92
02
12
22
32
42
52
62
72
82
93
03
1 1 2 3 4 5 6 7 8 91
01
11
21
31
41
51
61
71
81
92
02
12
22
32
42
52
62
72
8
декабрь январь февраль
см
осадки снег, мм
осадки дождь, мм
станция
72ч-нов
72ч-стар
(Т+100С), 12UTC
05
101520253035404550556065707580859095
100105110115
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
декабрь январь февраль
см
осадки снег, мм
осадки дождь, мм
станция
72ч-нов
72ч-стар
(Т+100С), 12UTC
00С
00С
-10-505
101520253035404550556065707580859095
100105110115
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
декабрь январь февраль
см
осадки снег, мм
осадки дождь, мм
станция
72ч-нов
72ч-стар
(T+100C), 12 UTC
00С
Snow depth
north
centre
south
T2m (11.03.-29.03.09)
-14,0-12,0-10,0-8,0-6,0-4,0-2,00,02,04,0
11 м
арта
13 м
арта
15 м
арта
17 м
арта
19 м
арта
21 м
арта
23 м
арта
25 м
арта
27 м
арта
29 м
арта
дата
0С
станция
прогноз на 24ч
прогноз на 24ч-нов
-14,0-12,0-10,0-8,0-6,0-4,0-2,00,02,04,0
дата
0С
станцияпрогноз на 24чпрогноз на 24ч-нов
Kursk Moscow
night
-6,0-4,0-2,00,02,04,06,08,0
10,012,0
дата
0С
станция
прогноз на 36ч
прогноз на 36ч-нов
-6,0-4,0-2,00,02,04,06,08,0
10,0
дата
0С
станция
прогноз на 36ч
прогноз на 36ч-нов
Kursk Moscow
day
COLOBOC Workshop. Moscow, 6 September 2010
T2m (29.03.10)
Snow fractional cover
))_
,0.1min(,01.0max(snowcf
zwsnowzrss
zrss - ice covered part of grid element
zwsnow - SWE
snowcf _ - parameter
1_
snowcf
zwsnow 1_
snowcf
zwsnow
Differences between forecasts with “standard” cf=0.015m and cf=0.05m
Day 1 Day 2
Snow depth
T2m
T2m (29.03.10). Experiments
мsnowcf 05.0_
CT 02,0if then мsnowcf 1.0_
T2m (29.03.10). Experiments
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
0 ч 12 ч 0 ч 12 ч 0 ч 12 ч 0 ч
29 марта 29 марта 30 марта 30 марта 31 марта 31 марта 1 апреля
0С
станция
cf=0.05, T>=-0.2C при cf=0.1
cf=0.015
Smolensk
-8-6-4-202468
1012
0 ч 12 ч 0 ч 12 ч 0 ч 12 ч 0 ч
29 марта 29 марта 30 марта 30 марта 31 марта 31 марта 1 апреля
0С
станция
cf=0.05, T>=-0.2C при cf=0.1
cf=0.015
Kursk
-12-10
-8-6-4-202468
101214
0 ч 12 ч 0 ч 12 ч 0 ч 12 ч 0 ч
29 марта 29 марта 30 марта 30 марта 31 марта 31 марта 1 апреля
0С
станция
cf=0.05, T>=-0.2C при cf=0.1
cf=0.015
Kaluga
Snow fractional cover. Experiments
If hsnow>0.3m then cf_snow=0.01m
region
date
december january february
10 20 31 5 10 15 20 25 31 5 10 15 20 25 28
north 170 197 199 201 196 196
centre 137 198 197 209 210 217 230 240 244 251
south 105 136 184 195 229 308
Snow density for field, kg/m3
region
date
december january february
10 20 31 5 10 15 20 25 31 5 10 15 20 25 28
north 193 178 193 197 203 195
centre 85 158 195 251 188 214 216 249 248
Snow characteristics: snow density (1.12.09-28.02.10)
Snow density for forest
Conclusions• - SWE Forecasts are considerably overestimated by two versions of model COSMO-Ru. The cause is an
inaccuracy of SWE initial data, though snow depth initial data is quite correct. Needed: correction of the forming algorithm of SWE initial data using improved values of snow density
• - Snow density varies during the period of snow cover existing in time scale and in each region (from north to south). It also have some differences between field and forest.
So SWE calculation may take into consideration regional features of snow density. • - During snow accumulation period New snow scheme tends to overestimate snow depth after snowfalls.
So, in New snow scheme Recommendation: to do the correction of the computing algorithm of fresh snow density in New
scheme
• - During snow melting period New snow scheme reproduce more realistically: - time dependence of SWE; - T2m at night (due to using New snow scheme there is the improvement of T2m forecast by 1,5-2 C). It is connected with New snow scheme’s description of freezing daily melted water and following release
of heat.
• - During snow melting period the biggest mistakes of T2m forecasts were in vast regions for two versions (till 10 C), connected with equating to 0 C surface temperature of cell with snow.
• - Modifications with the snow fractional cover algorithm allowed to reduce the region area with mistaken temperature.
Recommendation: to improve the algorithm of taking into account surfaces without snow during snow melting periods.
Thank you for your attention!COLOBOC Workshop. Moscow, 6 September 2010