NOCN03 CWAO 071700

GENOT TLTP. NO.003

LE TEXTE FRANCAIS SUIT CI-DESSOUS

ON TUESDAY JULY 10 2007 STARTING WITH THE 12UTC RUN THE CANADIAN
METEOROLOGICAL CENTRE (CMC) WILL IMPLEMENT AN UPGRADED ENSEMBLE
PREDICTION SYSTEM (EPS).

MAJOR CHANGES WILL BE INTRODUCED TO THE DATA ASSIMILATION AND THE
FORECAST MODELS. THE CHANGES ARE MOTIVATED BY REQUIREMENTS FROM THE
NORTH AMERICAN ENSEMBLE FORECAST SYSTEM (NAEFS) IN WHICH CANADIAN 
AND AMERICAN MEDIUM-RANGE ENSEMBLES ARE COMBINED. A RECENT INCREASE 
IN THE COMPUTER POWER AT THE CMC MADE THIS UPGRADE POSSIBLE. THE 
INCREASE IN THE ENSEMBLE SIZE FROM 16 TO 20 MEMBERS WAS MADE TO 
CONFORM TO THE USA ENSEMBLE SIZE.

SUMMARY OF CHANGES TO THE ANALYSES

THE TWENTY PERTURBED ANALYSES USED TO INITIALIZE THE EPS FORECAST
MODELS WILL BE TAKEN FROM AN ENSEMBLE OF 96 ANALYSES. THE 96 
ANALYSES WILL STILL BE PRODUCED EVERY 6 HOURS WITH THE ENSEMBLE 
KALMAN FILTER BUT AT HIGHER RESOLUTION: THE GLOBAL GRID SIZE WILL 
BE 400X200 POINTS INSTEAD OF 300X150. THE TRIAL FIELDS ARE OBTAINED 
USING 24 DIFFERENT PHYSICAL PARAMETERIZATION CONFIGURATIONS OF THE 
GLOBAL ENVIRONMENTAL MULTISCALE (GEM) MODEL INSTEAD OF ONE SINGLE 
CONFIGURATION. THE MODEL ERROR IS BETTER SIMULATED. SINCE THE 
INFLATING FACTOR USED TO INCREASE THE SPREAD IN THE ANALYSES WILL 
BE REPLACED BY AN ISOTROPIC HOMOGENEOUS ERROR TERM. IN ADDITION THE 
NEW ENSEMBLE OF 96 TRIAL FIELDS WILL BE GENERATED AT DIFFERENT 
TIMES WHICH ARE AT 3 4.5 6 7.5 AND 9-HOUR PROJECTION INSTEAD OF 
ONLY 6-HOUR TIME PROJECTION IN THE CURRENT SYSTEM. THIS WILL ALLOW 
THE CALCULATION OF FORECAST TO OBSERVATION DIFFERENCES AT THE TIME 
OF OBSERVATIONS WHICH WILL INCREASE THE ACCURACY AND WILL ALLOW 
MORE SATELLITE AND AIRCRAFT DATA TO BE INGESTED AT THE BEGINNING 
AND THE END OF THE 6-HOUR ASSIMILATION WINDOW. THE 20 ANALYSES ARE 
CHOSEN BY TAKING FIVE MEMBERS FROM FOUR SUB-GROUPS OF 24 ANALYSES. 
BY DESIGN THE MEAN OF THE 20 SELECTED ANALYSES WILL BE IDENTICAL TO 
THE MEAN OF THE 96 AVAILABLE ANALYSES.

SUMMARY OF CHANGES TO THE FORECAST MODELS

THE NUMBER OF MEMBERS HAS BEEN INCREASED FROM 16 TO 20 AND ALL 
MEMBERS ARE NOW GEM MODELS. THE SPECTRAL MODEL MEMBERS HAVE BEEN 
DROPPED SINCETHEY WERE SHOWING LESS SKILL. THE HORIZONTAL 
RESOLUTION OF THE GEM MODELS IS INCREASED TO A 400X200 GRID SIZE 
(0.9 DEGREE OR 100 KM AT THE EQUATOR) FROM 300X150 (1.2 DEGREE OR 
133 KM AT THE EQUATOR). THE MODELS HAVE 28 COMPUTATION LEVELS IN 
THE VERTICAL. THE PHYSICAL PARAMETERIZATION PACKAGE WAS EXTENDED TO 
INCLUDE THE KAIN AND FRITSCH DEEP CONVECTION SCHEME AND THE 
BOUGEAULT-LACARRERE MIXING LENGTH FORMULATION. A NEW 
BACK-SCATTERING SCHEME PROPOSED BY SHUTTS IS INCLUDED IN THE EPS TO 
REINSERT ENERGY IN THE SMALLER SCALES WHICH WAS DISSIPATED IN THE 
MODEL BY NUMERICAL DIFFUSION AND OROGRAPHIC GRAVITY
WAVE DRAG. FINALLY AT EVERY TIME STEP THE PHYSICS TENDENCIES IN THE
MODEL ARE STOCHASTICALLY MULTIPLIED BY A RANDOM FIELD WITH VALUES 
FROM 0.5 TO 1.5. THE RANDOM FIELD IS CORRELATED IN TIME AND SPACE 
TO ENSURE A SMOOTH SPATIO-TEMPORAL PERTURBATION. THE CONTROL RUN 
WILL HAVE THE SAME CONFIGURATION AS THE GEM GLOBAL (DETERMINISTIC) 
OPERATIONAL MODEL BUT IT WILL BE RUNNING AT A LOWER RESOLUTION OF 
0,9 DEGREE AT THE EQUATOR.

SUMMARY OF OBJECTIVE AND SUBJECTIVE EVALUATION

EXTENSIVE TESTING OF THE NEW EPS WAS PERFORMED IN THE 
PRE-OPERATIONAL
PHASE. THE VERIFICATION OF THE 500 HPA GEOPOTENTIAL HEIGHT FORECASTS
AGAINST ANALYSES SHOWS A GAIN OF ABOUT 12 HOURS IN PREDICTABILITY 
FOR THE MEAN OF THIS NEW EPS. FURTHERMORE THE AGREEMENT BETWEEN THE
ENSEMBLE SPREAD AND THE ENSEMBLE MEAN ERROR IS IMPROVED. THE OVERALL
IMPROVEMENT IS SMALLER IN SUMMER THAN FOR OTHER SEASONS. 
VERIFICATION OF MASS FIELDS AND TEMPERATURE AGAINST RADIOSONDES AT 
250 500 AND 850 HPA ALSO SHOW IMPROVEMENTS OF THE EPS ENSEMBLE MEAN 
IN THIS NEW SYSTEM. THE VERIFICATION OF INDIVIDUAL MEMBERS SHOWS A 
MORE UNIFORM LEVEL OF SKILL FOR THE DIFFERENT MEMBERS. THE 
TALAGRAND DIAGRAMS FOR THE 850 HPA GEOPOTENTIAL HEIGHTS VERIFIED 
AGAINST ANALYSES SHOW A MUCH REDUCED NUMBER OF OUTLIERS. THE SPREAD 
AMONGST THE MEMBERS IS GENERALLY SMALLER IN THE SHORTER RANGE WITH 
THE NEW EPS SYSTEM BUT LARGER AFTER DAY 2. THE PRECIPITATION 
FORECAST RELIABILITY AND RESOLUTION ARE MUCH IMPROVED. SUBJECTIVE 
EVALUATION SUPPORT THE OBJECTIVE EVALUATION WITH THE NEW EPS SYSTEM 
SHOWING MORE SKILL WITH THE ENSEMBLE MEAN FORECASTS FOR MASS FIELDS 
AND PRECIPITATION. WITH MORE MEMBERS AND DIFFERENT PHYSICS PACKAGES 
THE SPREAD IN THE MEDIUM RANGE HAS INCREASED. THE HIGHER RESOLUTION 
OF THE FORECAST MODELS ALLOWS FOR MORE DETAILS IN THE UPPER 
PATTERNS AND A BETTER SIGNAL OF LARGER SCALE CONVECTIVE EVENTS.

DUE TO THE INCREASED RESOLUTION THE FORECAST SHOULD BE AVAILABLE 
ABOUT 30 MINUTES LATER THAN BEFORE AND THE FILE SIZE BE MULTIPLIED 
BY A FACTOR OF 1.8.

MARDI LE 10 JUILLET 2007 A PARTIR DE LA PASSE DE 12UTC LE CENTRE
METEOROLOGIQUE CANADIEN (CMC) IMPLANTERA UN NOUVEAU SYSTEME DE
PREVISIONS D'ENSEMBLE (SPE).

DES MODIFICATIONS MAJEURES ONT ETE APPORTEES A L'ASSSIMILATION DES
DONNEES ET AUX MODELES DE PREVISIONS. CES CHANGEMENTS SONT AMENES 
PAR LES BESOINS DU SYSTEME DE PREVISIONS D'ENSEMBLE NORD-AMERICAIN 
(SPENA) DANS LEQUEL LES ENSEMBLES CANADIEN ET AMERICAIN SONT 
COMBINES. ILS SONT RENDUS POSSIBLES GRACE A UNE AUGMENTATION 
RECENTE DE LA PUISSANCE INFORMATIQUE AU CMC. LE NOMBRE DE MEMBRES 
DANS L'ENSEMBLE CANADIEN EST DONC PASSE A 20 EN CONFORMITE AVEC LE 
NOMBRE DE MEMBRES AMERICAINS.

RESUME DES MODIFICATIONS AUX ANALYSES

LES 20 ANALYSES PERTURBEES UTILISEES POUR INITIALISER LES MODELES DE
PREVISIONS DU SPE SERONT PRISES D'UN ENSEMBLE DE 96 ANALYSES. CES 96
ANALYSES SERONT ENCORE FAITES A TOUTES LES 6 HEURES AVEC LE FILTRE 
DE KALMAN D'ENSEMBLE MAIS AVEC UNE RESOLUTION ACCRUE: LA GRILLE 
GLOBAL SERA DE 400X200 POINTS AU LIEU DE 300X150. LES CHAMPS 
D'ESSAI SONT OBTENUS AVEC LE MODEL GLOBAL ENVIRONNEMENTAL MULTI 
ECHELLES (GEM) UTILISANT 24 CONFIGURATIONS DE PARAMETRISATION 
PHYSIQUE DIFFERENTES AU LIEU D'UNE SEULE CONFIGURATION. L'ERREUR 
MODELE SERA MIEUX SIMULEE DE SORTE QUE POUR AUGMENTER LA VARIANCE 
DES ANALYSES ON N'AURA PLUS RECOURS A UN FACTEUR D'INFLATION 
PUISQU'ON UTILISERA UN TERME D'ERREUR ISOTROPE HOMOGENE. DE PLUS LE 
NOUVEL ENSEMBLE DE 96 CHAMPS D'ESSAI SERA PRODUIT POUR DIFFERENTS 
TEMPS DE PROJECTION SOIT 3 4.5 6 7.5 ET 9 HEURES AU LIEU DE 6 
HEURES SEULEMENT. CELA SERA PLUS PRECIS POUR LE CALCUL DES ECARTS 
ENTRE LA PREVISION ET L OBSERVATION ET PERMETTRA L'INGESTION DE 
PLUS DE DONNEES DE SATELLITES OU D'AVIONS AU DEBUT ET A LA FIN DE 
LA FENETRE D'ASSIMILATION. LES 20 ANALYSES CHOISIES SERONT PRISES 
PAR GROUPE DE 5 A PARTIR DE 4 SOUS-GROUPES DE 24 ANALYSES. PAR
CONSTRUCTION LA MOYENNE DES 20 ANALYSES SELECTIONNEES SERA 
IDENTIQUE A LA MOYENNE DES 96 ANALYSES DISPONIBLES.

RESUME DES CHANGEMENTS AUX MODELES DE PREVISIONS

LE NOMBRE DE MEMBRES DU SPE EST PASSE DE 16 A 20 ET TOUS LES MEMBRES
SONT DES MODELES GEM. LE MODELE SPECTRAL A ETE LAISSE DE COTE
PUISQU'IL MONTRAIT MOINS D'HABILETE. LA RESOLUTION HORIZONTALE DES
MODELES GEM A ETE AUGMENTEE A UNE GRILLE DE CALCUL DE 400X200 
POINTS (0.9 DEGRE OU 100 KM A L'EQUATEUR) CONTRE 300X150 POINTS 
(1.2 DEGRES OU 133 KM A L'EQUATEUR) . LES MODELES ONT 28 NIVEAUX DE 
CALCUL DANS LA VERTICALE. LES PARAMETRAGES PHYSIQUES UTILISES ONT 
ETE ELARGIES POUR INCLURE LE SCHEMA DE CONVECTION PROFONDE DE KAIN 
ET FRITSCH ET LA FORMULATION DE LA LONGUEUR DE MELANGE DE 
BOUGEAUD-LACARRERE.UN NOUVEAU SCHEMA PROPOSE PAR SHUTTS EST AUSSI 
INCLUS CE QUI PERMET DE REINTRODUIRE DE L'ENERGIE DISSIPEE SUITE A 
L'ACTION DES ONDES DE GRAVITE OROGRAPHIQUES ET LA DIFFUSION 
NUMERIQUE VERS LES ECHELLES PLUS COURTES DU MODELE. ENFIN A CHAQUE 
PAS DE TEMPS LES TENDANCES DE LA PHYSIQUE SONT MULTIPLIEES 
ALEATOIREMENT PAR UN FACTEUR VARIANT DE 0.5 A 1.5. LE CHAMP DES 
VALEURS ALEATOIRES EST CEPENDANT CORRELE DANS L'ESPACE ET LE TEMPS 
POUR QUE LA PERTURBATION CREEE NE CAUSE PAS DE CHOC. 
L'INTEGRATION-CONTROLE EST PRODUITE PAR LE MODELE GEM DANS UNE
CONFIGURATION EQUIVALENTE AU SYSTEME GLOBAL OPERATIONNEL
(DETERMINISTE) MAIS A UNE RESOLUTION PLUS FAIBLE CORRESPONDANT A 0.9
DEGRE A L EQUATEUR..

RESUME DES EVALUATIONS OBJECTIVE ET SUBJECTIVE

DES TESTS EXHAUSTIFS ONT ETE EFFECTUES SUR LE NOUVEAU SYSTEME DE
PREVISIONS D'ENSEMBLE EN MODE PRE-OPERATIONNEL. LA VERIFICATION DE 
LA HAUTEUR GEOPOTENTIELLE A 500 HPA CONTRE ANALYSES MONTRE UN GAIN 
DE 12 HEURES DANS LA PREVISIBILITE POUR LA MOYENNE D'ENSEMBLE DU 
NOUVEAU SPE. DE PLUS L'ACCORD ENTRE LA VARIANCE DE L'ENSEMBLE ET 
L'ERREUR DE LA MOYENNE D'ENSEMBLE S'EST AMELIORE. L'AMELIORATION 
EST MOINS GRANDE POUR L'ETE QUE POUR LES AUTRES SAISONS. LA 
VERIFICATION OBJECTIVE DES CHAMPS DE MASSE ET DE LA TEMPERATURE 
CONTRE RADIOSONDAGES A 250 500 ET 850 HPA MONTRE AUSSI UN GAIN POUR 
LA MOYENNE D'ENSEMBLE DU NOUVEAU SPE. UNE VERIFICATION DES MEMBRES 
INDIVIDUELS

GRIMES A/ADMA / SMA/I - SMC TORONTO