Onderwerp: Verbeteringen aan weermodel Harmonie

Voor de weerfreaks....

In de Meteorologica van december een verhaal van 4 pagina's over een foutje in Harmonie (het nieuwste weermodel). Het maakt goed duidelijk hoe ingewikkeld zo'n model tegenwoordig is......

Het begint met de vaststelling dat in juli 2015 Harmonie een wat te hoge maximum-temperatuur voorspelt als het erg warm wordt: de voorspelling voor de Veluwe was 40 graden Celsius, en het werd 'maar' 38 graden. Klein foutje, maar toch......

Enig zoeken in de modeluitvoer leerde dat Harmonie ook een erg lage Latente Warmteflux voorspelde. Dat is de warmte (van de zonnestraling) die gebruikt wordt om water te laten verdampen, uit de bodem, uit planten, uit wateroppervlakten. De daarvoor gebruikte zonnestraling maakt het niet (voelbaar) warmer, er gaat alleen veel waterdamp de lucht in.
Als die Latente Warmteflux laag is (er is weinig te verdampen) wordt wél alle zonnestraling voor echte opwarming (Voelbare Warmteflux) gebruikt. En dat deed Harmonie dus, vandaar die 40 graden.

De verhouding tussen Voelbare en Latente Warmteflux heet de Bowen Ratio, B.
Dat is dus Voelbare Warmteflux gedeeld door Latente Warmteflux.
In woestijnen en steden (beide weinig te verdampen) is die B > 1. In groen Nederland ligt B tussen de 0,3 en max 1: eerst flink verdampen, en als dat klaar is dan pas sneller opwarmen.....

Deze Bowen Ratio bleek in Harmonie te hoog berekend te worden, vooral door een te laag berekende verdamping. Die verdamping wordt berekend als een combinatie van twee soorten:
- directe verdamping uit de bovenste 1 cm van de bodem en
- evapotranspiratie: verdamping uit bladeren, van water dat door de wortels van bomen en planten is opgehaald. Daarvoor zitten er in Harmonie gegevens van de vegetatie van elk gebied, met elk een eigen worteldiepte, gemiddeld ca 1 meter diep.
De verdamping uit de vegetatie is verreweg het grootst van de twee.

De bodemsoort speelt ook mee: klei houdt veel meer water vast dan zand, bijvoorbeeld. Harmonie berekent de hoeveelheid Beschikbaar Bodemvocht op basis van de grondsoort en de worteldiepte van de aanwezige vegetatie. Hoe dieper de wortels, hoe meer de vegetatie kan opnemen en verdampen. Hoe meer klei, hoe meer water er vastgehouden wordt, etc.

In Harmonie zit ook per gebied de LAI: Leaf Area Index. Dat is de hoeveelheid bladoppervlak per oppervlakte bodem, dus m2 blad per m2 grond. Hogere LAI, meer verdamping.

Die LAI nu is van het seizoen afhankelijk. In de winter zal de LAI erg laag zijn, kale bomen. Ergens in het voorjaar gaat hij weer omhoog. De LAI wordt in Harmonie elke 10 dagen handmatig aangepast, aan de hand van ervaringscijfers. Dat staat in de gebruiksaanwijzing, zeg maar.

En toen bleek dat die LAI wel wat snel omhoog ging, zeker in een koud voorjaar (2015) té snel. De waarden uit de gebruiksaanwijzing kwamen niet overeen met de blaadjes aan de bomen. Maar met die te hoge LAI (veel blaadjes) berekent Harmonie een te hoge evapotranspiratie: teveel verdamping. Dat geeft vervolgens te lage temperatuurvoorspellingen: dat water wordt niet allemaal verdampt want die blaadjes zijn er niet allemaal, dus de echte warmte (Voelbare Warmteflux) zal hoger zijn. Ook worden te snel buien (onweer) voorspeld, met al dat berekende vocht in de lucht.

Dan komt het feedbacksysteem rond Harmonie in werking: de gemeten temperaturen blijken hoger dan de voorspelde, dus er moet wat bijgesteld worden in de uitgangssituaties. In dit geval stelt de feedback de hoeveelheid vocht in de bodem naar beneden bij (er is immers minder verdampt dan was voorspeld, dus er zal wel minder aanwezig zijn geweest). En dan gaat er bij de volgende voorspellingen weer wat mis: de verdamping wordt te laag voorspeld want er lijkt minder water in de bodem te zitten, en de temperaturen worden te hoog voorspeld......

Dat wordt dus nu in Harmonie verbeterd. Tevens wordt meegenomen dat de LAI (die blaadjes per m2) niet overal even snel omhoog gaat in het voorjaar. Dat is afhankelijk van noord of zuid in Europa (temperatuur), en ook van hoogte (temperatuur).

Had u niet gedacht he!

Nee


en snap t nog steeds niet

Nee dat "u" niet verwacht .
Harmonie anticipeert, zeg maar, op de verdorring van NL, maar zo ver is het dus nog niet.
Verder een complex, niet-lineair model met veel parameters die makkelijk iets te hoog / iets te laag kunnen worden ingeschat met grote impact op de uitkomst ("de opvladderende vlinder in de Amazone"). Eea wordt nu dus gefit aan de gemeten data en wat is daarbij de granulariteit (x,y)?

Soms is het wel nuttig de resultaten van een zo gedetailleerd model te toetsen aan de langjarige gemiddelden. Daarmee krijg je dan al snel een indicatie of er iets fout is gelopen, indien de afwijking van het langjarig gemiddelde erg groot wordt.
En als dat vastgesteld wordt ligt het aan de weerkundige om voldoende kennis te hebben om de mogelijke oorzaak van die discrepantie in te schatten.
Maar mogelijks overstijgt de complexiteit van de modellen de gemiddelde kennis, en zijn de wetenschappers tegenwoordig zo overtuigd van de alwetendheid van de computer, dat ze niet bereid zijn om in te grijpen.
En ik vrees dat dergelijke fouten door de steeds toenemende complexiteit van de berekeningen alleen zullen toenemen. Met andere woorden, het gaat even duren ( jaar of 5 ) voordat we weer betrouwbare voorspellingen voor 1 dag verder in de toekomst zullen krijgen.

IBM, Watson en meteorologie:
www.wired.com/2015/10/ibm-is-a...ecaster-of-all-time/

Een hele wetenschap dat voorspellen van het weer

Bijna reden om er ook dieper in te duiken, maar denk toch dat ik me eerst maar eens in "the art and science of sails" duik. Beter om eerst te weten hoe je zeilen werken, dan hoe het weer ontstaat!

BTW baasklusje: jij was toch meteoroloog bij de bank?

Groetne,
Johnnie

trotti schreef :
Dat was eenvoudig: paraplu's verhuren als de zon schijnt en terughalen als het ging regenen.

Indrukwekkend en met (ook nu al) erg goede resultaten!

Dank voor de heldere samenvatting BK

Wat een lang verhaal om uit te leggen dat het 2 graden kouder wordt...

pieter2 schreef :
Tsja, als jij de worteldiepte van je beplanting en het aantal blaadjes aan je bomen verkeerd doorgeeft aan het KNMI dan gaat de temp-voorspelling de mist in.... Niet meer doen he!

De Harmonie is vanaf vandaag per 3 uur beschikbaar, net op tijd voor de 24 uurs....

d35 gebruiker schreef :
Wat bedoel je? 8 runs per dag ipv 4?

Ja.
Bron Weerplaza.nl:

Vanaf vandaag elke 3 uur een Harmonie modelrun van het KNMI (was elke 6 uur). t.co/DqZAwQeY0h

De gribs bij Euros doen het al niet meer.....
Dus we hebben er even niets aan.

Baasklusje schreef :
Met WinGPS kun je Harmonie wel gebruiken

Baasklusje schreef :
De run van 18:00 werkt bij mij gewoon hoor.

Dat is wel een probleem! Waar haalt de normale medemens nu de hormonie gribs vandaan?

Net even getest. Euros site en de files werken nog gewoon.

bwernsen schreef :
Freudiaans Bas!

Gisteravond stonden er alleen oude gribs, meer dan 20 uur oud.
Dus was er wat fout gegaan in de verwerking door Euros.
Inmiddels staan ze er weer, maar ik denk dat er wel iets moet gebeuren om te elke 3 uur op te halen ipv elke 6 uur.

Ik heb Menno al gevraagd er even naar te kijken.

boarderbas schreef :
Dikke duim..

Baasklusje schreef :
Over het algemeen gaat het aan mijn kant wel goed, maar worden er bij het KNMI wel eens een paar overgeslagen op de FTP-server.

Dit is huidige lijst die beschikbaar is:

Het bestand van 12UTC is nog van dinsdag, en gisteren niet vervangen door een nieuwe. Hetzelfde gold voor die van 06 UTC (die is nu nu net vervangen door een van vandaag).


Ik heb de tweet van Weerplaza.nl nog niet bevestigd gezien door een nieuwsbericht van het KNMI, en zelfs Weerplaza zelf doet er nog niks mee want hun Harmonie weerkaarten pagina laat nu nog kaarten zien van 00 UTC.

Als het KNMI het schema echt gaat veranderen zal ik de scripts daarop aanpassen.

Gisteren maar eens een berichtje naar Weerplaza gedaan over de 3 uurs run. Het bleek om een experiment te gaan en is dus niet meer van toepassing.

Heb ik iets gemist of voorspelt Harmonie nu verder dan 24h vooruit?