Модель WRF-ARW-R15 является численной моделью атмосферы и позволяет осуществлять прогноз погоды для заданной области земного шара на определенные моменты времени. Интегрирование системы уравнений осуществляется с шагом по времени 90 с по области моделирования, которая составляет 208×223 точек в горизонтальной плоскости с шагом 15 км и 28 уровней по вертикали. Область моделирования расположена над Европейской территорией России. Обновление граничных условий осуществляется с интервалом в 6 часов по данным прогноза глобальной модели GFS, расположенных в узлах сетки с шагом 1º. Период прогноза погоды составляет 72 часа с записью результатов на начало каждого часа прогноза. Средняя продолжительность счета прогноза составляет около 6 часов. Модель запускается два раза в сутки: в 04 и 17 UTC.
Верификация результатов прогноза погоды осуществляется по данным приземных наблюдений на синоптических метеорологических станциях, которых в области моделирования насчитывается более 500. В качестве характеристик ошибок прогнозов используются: систематическая ошибка (BIAS), средняя абсолютная ошибка (MAE), средняя квадратическая ошибка (RMSE). Так, ошибки прогноза приземной температуры воздуха на 48 часов в период с июля по август 2011 г. составили: BIAS = -0,74 °С, MAE = 2,10 °С, RMSE = 2.71 °С.
Выбор используемого шага сетки 15 км определяется компромиссом между точностью прогнозов и временем счета. Например, как показали численные эксперименты, при прогнозе температуры воздуха на 24 часа уменьшение шага сетки с 15 до 5 км сопровождается заметным уменьшением ошибок прогнозов, однако при этом время счета увеличивается на порядок (BIAS/MAE/RMSE):
шаг 15 км: -0,52/1,93/2,62 °С;
шаг 5 км: -0,86/1,63/2,09 °С.
Для оценки успешности прогнозов погоды было осуществлено сопоставление ошибок расчета приземной температуры воздуха на 48 часов над Европейской территорией России моделью WRF-ARW-R15 с результатами оценок ошибок других численных моделей прогноза погоды, представленных в работе [1] (BIAS/MAE/RMSE):
-
UKMO (Великобритания): 0,44 / 1,56 / 2,01 °С;
-
WRFZ (США, отв. Р.Б. Зарипов): 0,17 / 1,65 / 2,11 °С;
-
NCEP (США): 0,65 / 1,81 / 2,33 °С;
-
DWD (Германия): 1,02 / 1,86 / 2,36 °С;
-
MM5K (США, отв. Г.Ю. Калугина): -0,39 / 1,89 / 2,41 °С;
-
MM5R (США, отв. К.Г. Рубенштейн): -0,68 / 1,96 / 2,49 °С;
-
REGION (Россия, авт. В.М. Лосев): 0,45 / 1,99 / 2,51 °С;
-
WRFJ (США, отв. В.Д. Жупанов): 1,44 / 2,03 / 2,57 °С;
-
WRF-ARW-R15: -0,74 / 2,10 / 2,71 °С;
-
T85L31 (Россия, Гидрометеоцентр): -0,26 / 2,40 / 3,01 °С;
-
ETA-model (США, отв. И.В. Тросников): 0,03 / 2,33 / 3,08 °С;
-
PLAV (Россия, авт. М.А. Толстых): 1,46 / 2,57 / 3,23 °С;
-
PLAV2 (Россия, авт. М.А. Толстых): 1,48 / 2,62 / 3,31 °С.
Из представленных данных видно, что для модели WRF ARW-R15 средняя абсолютная ошибка MAE выше на 0,1-0,6 °С, а средняя квадратическая ошибка RMSE выше примерно на 0,1 0,7 °С, по сравнению с более точными моделями, которые указаны в начале списка.
Хотя на данный момент точность расчетов моделью WRF ARW R15 и уступает лучшим аналогам, но имеются возможности по улучшению качества прогнозов путем поиска оптимального сочетания блоков параметризаций атмосферных процессов, уточнения информации о характеристиках подстилающей поверхности, ассимиляции в начальные метеорологические поля данных дистанционного зондирования атмосферы, в частности, результатов измерений наземной сетью ГЛОНАСС/GPS станций.