קורס גראדס - שיעור 2 - יצירת מפת משקעים

נתנאל531

Active member
הקדמה

קישור לשיעור קודם - שיעור 1 - התקנה
http://www.tapuz.co.il/forums/viewmsg/393/179813942/טבע_ומזג_אוויר/מזג_האוויר
&nbsp
לאחר שהתקנו בהצלחה את תוכנת ה־GrADS והתנסנו בפתיחתה, כעת נתחיל להשתמש בה. בשיעור זה נלמד כיצד להשתמש בסקריפטים מוכנים לצורך הכנת מפת פלט, בסוג של 'קפיצה למים'.
&nbsp
בשלב זה לא נכנס לקוד (לא 'נלמד לשחות' עדיין), המטרה היא לתת תחושת התנסות במערכת. בשלב הבא נתחיל להכנס לקוד כדי להבין מה אנחנו בעצם עושים.
&nbsp
לצורך ההדגמה נבחרה המפה 'חביבת הקהל' - מפת המשקעים (לשים לב להסתייגות לגבי מהימנותה של מפה זו בפועל בחלק ההרחבה)
 

נתנאל531

Active member
הורדת קבצי סקריפט והצבתם בתיקיות המתאימות

תפוז לא תומך בהעלאת קבצים עם סיומת gs, לכן יהיה שימוש באתר צד שלישי.

הורידו את ארבעת הקבצים הבאים:

http://or-avner.net/grads/cb5.gs
http://or-avner.net/grads/ecmwf-prec-colors.gs
http://or-avner.net/grads/wrf-turkey-prec-colors.gs
http://or-avner.net/grads/gfs-link.gs

משתמשי Windows יורידו גם את הקובץ הבא -
http://or-avner.net/grads/windows/gfs-precip.gs

משתמשי לינוקס יורידו במקום הקובץ הקודם את הקובץ הבא -
http://or-avner.net/grads/linux/gfs-precip.gs

משתמשי Windows יציבו את 3 הקבצים הראשונים בתיקייה c:\aaa\helpers, ואת הרביעי והחמישי בתיקיה c:\aaa
משתמשי לינוקס יציבו את 3 הקבצים הראשונים בתיקיה home/grads/helpers$, ואת הרביעי והחמישי בתיקיה home/grads$

הצבה לא נכונה של הקבצים תוביל לשגיאות בעת הרצת הסקריפט בהמשך, שימו לב למיקום הנכון!
 

נתנאל531

Active member
משתמשי לינוקס בלבד


- לערוך את הקובץ gfs-precip.gs ולהחליף בו את הניתוב
/home/user/grads
בניתוב האמיתי של ספריית הבית שלכם. תשומת לב שהביטוי מופיע שם מספר פעמים, אפשר להשתמש בתכונת ה־'חיפוש והחלפה' מובנים של כל עורך טקסט כדי להחליף את כל המופעים בבת אחת.
&nbsp
 

נתנאל531

Active member
הפעלת הסקריפט

נפתח את ה־GrADS (תזכורת: ה־GrADS שואל בהתחלה האם לפתוח את חלון הציור אופקית או אנכית, נלחץ על <enter> כדי שיפתח אופקית (ברירת מחדל).

כעת בשורת הפקודה נכתוב:
משתמשי Windows - ‏
run /cygdrive/c/aaa/gfs-precip.gs
משתמשי לינוקס -
run /home/user/grads/gfp-precip.gs

במידה וכל ההכנות עד כה נעשו באופן תקין, ה־GrADS יתחבר כעת לשרת GFS ברזולוציית 0.25 מעלה, יוריד את הנתונים הדרושים לו, ויפיק מפת פלט של צפי משקעים לחמשת הימים הקרובים במזרח התיכון. את הציור ניתן יהיה לראות בחלון הציור מאחורה.

בנוסף יופק פלט (קובץ png) שימצא בתיקיה (משתמשי Windows)
c:\aaa\output
או (משתמשי לינוקס)
home/grads/output$

במידה והצלחתם, הרשו לעצמכם לחגוג את מפת ה־GrADS הראשונה שלכם. במידה ועלתה שגיאה (כיתוב בצבע אדום, קובץ תמונה לא מופיע בתיקיה output), משהו בסדר ההכנות לא פעל כפי שצריך, העלו צילום מסך של ההודעה לחלק ה'תקלות' בהמשך וננסה לסייע.

תשומת לב לקוראים בזמן עתיד שהסקריפט הזה כולל הפניה להרצת GFS מערב נוכחי (22.12.15), הלינק יהיה תקף לשבועיים הקרובים, לאחר מכן ההרצה תוסר מהשרת ויהיה צורך לערוך את הקובץ gfs-link.gs קודם להרצת הסקריפט העיקרי (אחרת תתקבל שגיאה בכל מקרה). הסבר על העריכה הנדרשת בהודעות הבאות.
 

נתנאל531

Active member
טיפ

ה־GrADS זוכר פקודות קודמות שהוקלדו לצורך יעילות. הקשה על מקש ה'חץ למעלה' (מימין ולמטה ממקש ה־enter) תעלה את הפקודה האחרונה שהוקשה, ניתן לדפדף בין פקודות ישנות יותר (אם קיימות באמצעות מקש זה והמקש ההפוך לו ('חץ למטה').
 

נתנאל531

Active member
עריכת קבצים באמצעות Noteapd++

כדי לפתוח קובץ לעריכה יש לסמן את הקובץ, לחיצה ימנית בעכבר, ולבחור את האפשרות לפתוח את הקובץ באמצעות Notepad++, ראו בתמונה.

 

נתנאל531

Active member
כיווניות ימין-שמאל / שמאל-ימין

משתמשים שהתקינו את ה־Notepad++ בעברית, כברירת מחדל הטקסט מיושר לימין. שימו לב לאפשרות בתמונה לשינוי כיוון יישור הטקסט, כדאי מאוד ליישר לשמאל למניעת שגיאות הקלדה. בגרסה העברית הגדרה זו נמצאת בתחתית אותו תפריט (תפריט 'תצוגה')
&nbsp
שימו לב גם למספור השורות בצד, חיוני לטיפול בתקלות (ה־GrADS מודיע באיזה מספר שורה נתקל בתקלה ועצר).

 

נתנאל531

Active member
תוכן ועריכת הקובץ gfs-link.gs

הקובץ הזה מכיל את פקודת ההתחברות לשרת GFS ברזולוציית 0.25 מעלה, ומכיל שורה אחת, ראו בתמונה.

תשומת לב לגרש בהתחלה ולגרש בסוף, יש לשמור עליהם ולא למחוק אותם, זה התחביר לפקודות בתוך סקריפט, ובלעדיהם תתקבל שגיאה והפקודה לא תבוצע.

הפקודה היא sdfopen - פניה לשרת, ואחריה באה כתובת ההרצה המבוקשת בשרת. ישנה חוקיות בכתובת ההרצה, והיא:
http://nomads.ncep.noaa.gov:9090/dods/gfs_0p25/gfsYYYYMMDDD/gfs_0p25_RRz
כאשר YYYY=מספר השנה, MM=מספר החודש (תמיד בשתי ספרות: 01, 05, 09 ולא 1, 5, 9), DD=יום בחודש (גם כאן תמיד בשתי ספרות), ו־RR הוא זמן ההרצה, שמקבל את הערכים 00, 06, 12 ו־18.

יש לערוך את הקובץ קודם להרצת סקריפטים, כדי שהנתונים המשמשים לסקריפטים השונים יהיו האחרונים העדכניים, ולא נתונים ישנים יותר. משיקולי נוחות, מרבית הסקריפטים יצרו בכותרת קובץ הפלט שלהם את זמן ההרצה ממנה הגיעו הנתונים.

ישנם הרצות GFS ברזולוציות נמוכות יותר (=פחות מדוייקות על פי רוב), ושרתי הרצות של מודלים אחרים, לצורך פשטות ונוחות נתמקד בשלב זה בשרת GFS-0.25.

בהרחבה בהמשך כיצד ניתן לדעת מהי ההרצה האחרונה שעלתה לשרת.

 

נתנאל531

Active member
על GFS

GFS (‏Global Forecast System) הוא מודל החיזוי המורץ על ידי שירותי החיזוי של ארצות הברית, ומשום כך מכונה בסלנג-מטאורולוגי 'האמריקאי'.
https://en.wikipedia.org/wiki/Global_Forecast_System

המודל הוא אחד מכמה מודלים גלובלים בודדים המורצים בעולם (מפאת משאבי המחשוב והמחקר הנדרשים, ישנו צורך במחשבי-על להרצה יעילה של מודל מזג-אויר, שגם יציג את תוצאותיו בטווח זמן סביר), והרזולוציה המקסימלית שלו עומדת כעת על 0.25 מעלה. המשמעות של הרזולוציה היא שמתייחסים לכדור הארץ כאל רשת נקודות מצומצמת שנמצאת במרחקים פחות-או-יותר שוים של 25 ק"מ זה מזה (כדור הארץ הוא כזכור כדור, ולא משטח ישר) לצורך חישוב מזג האויר, וממצעים (מלשון 'ממוצע') את השטח שבין הנקודות. למיצוע זה ישנה משמעות קריטית לגבי דיוק החיזוי בשטחים מצומצמים ובעלי אופי אקלימי יחודי (בקעת הירדן או גוש הרי מירון, לדוגמא).

המודל GFS אינו המודל הגלובלי בעל הרזולוציה הגבוהה ביותר, או בכלל בעל דיוק החיזוי הרב ביותר, המודלים האירופאים טובים יותר במעט בממוצע הדיוק, ונמצאים צעד אחד קדימה בנושא הרזולוציה (באירועים שונים ובודדים ישנם 'נפילות' לכל אחד מהמודלים ולפעמים לכולם ביחד, ההתייחסות היא לממוצע). בנוסף, ככל הנראה מרכז עניינו של GFS במזג האויר בצפון-אמריקה, הרחוקה יותר מישראל מאשר אירופה, מרכז עניינם של המודלים הארופאים, עובדה שעשויה להשליך גם כן על דיוק פחות של המודל לאזור המזרח התיכון, בהשוואה למודלים הארופאים.

מודלים לחיזוי מתבססים על רשת מדידות ארצית, נתוני מטוסים ולווין ועוד לצורך יצירת מצב התחלתי שממנו מנסים לחזות את הצפוי בהמשך. באופן טבעי רשת המדידות העולמית באזורים הלא-מיושבים סביב ישראל ברחבי הים התיכון ובמדבריות המזרח התיכון (בדגש ייחודי על שכנתנו השסועה סוריה) מרווחת מאוד, ויש לכך השפעה לרעה על יכולת החיזוי.

הסיבה העיקרית שבגללה נבחר GFS להיות מרכז חלקו הראשון של קורס ה־GrADS היא זמינותו החופשית לכל מאן דבעי, על פי המדיניות האמריקאית הגורסת שחרור חופשי של חלקים ניכרים מתוצרי המדינה לציבור (האמריקאי בעיקר, ומשם גם לכלל אזרחי העולם), בעוד הארופאים דורשים סכומים כספיים ניכרים לצורך גישה למשאבים העיקריים של המודלים שלהם. למודל האירופאי IFS (המכונה ECMWF או EC) ישנו תעריף שמתחיל בכמה אלפי יורו, ויכול להגיע עד 140,000 יורו! מסיבה זו הוא בשימוש עיקרי על ידי גופי חיזוי גדולים, בעוד חובבים מקבלים נתונים מצומצמים יחסית של המודל, בעיקר דרך אתרי צד שלישי שונים.

אתר העוסק בהשוואת דיוק מודלי חיזוי בפרמטרים שונים נמצא כאן -
http://www.emc.ncep.noaa.gov/gmb/STATS_vsdb/
 

נתנאל531

Active member
על (אי-)מהימנות מפות משקעים

כפי שאמרנו מודל GFS חוזה את מזג האויר הצפוי בנקודות מצומצמות במרחקים של כ־25 ק"מ זה מזה, בעוד השטח שבין הנקודות עובר מיצוע. כל העוקב אחרי מכ"ם הגשם של השמ"ט יכול להבחין בקלות שגושי עננות משמעותיים הם לרוב בשטח של 1-4 ק"מ בלבד, ועל כן ברור שמודל שממצע פרוסות רחבות של 25 ק"מ לא ידייק במיוחד בתוצאותיו. בנוסף, ישנו מתאם חיובי בין קרבת זמן החיזוי והדיוק, כלומר ככל שנקודת הזמן קרובה יותר, כך הדיוק יהיה טוב יותר, ולהפך, ככל שטווח החיזוי רחוק יותר, כך הדיוק פוחת (דוגמא יחודית של פספוס חיזוי בטווח זמן קרוב מאוד הייתה במוצאי שבת האחרון, המודל האמריקאי והאירופאי גם יחד חזו יובש, בעוד בפועל נמדדו משקעים חד עד דו-ספרתיים באופן מרחבי במרכז ובדרום, אירוע לא שגרתי, אבל גם לא נדיר במיוחד). לכן יש לנקוט משנה זהירות בחיזוי משקעים לטווח רחוק, על פי רוב תהיה נדנדה של התמתנות / הקצנה שתתמצע אט-אט ככל שיתקרב טווח הזמן הרלוונטי.
&nbsp
לכן בעוד יובש במפת משקעים הוא יחסית אמין, כמויות המשקעים בפועל שהמודל חוזה לא מדוייקות. אפשר להתבסס עליהם בתור מגמה (עיקר הגשם במרכז / דרום / צפון), וגם זה בזהירות המתבקשת. בפועל החיזוי המדוייק ביותר נעשה על ידי מכ"ם הגשם בטווח זמן מיידי...
&nbsp
ישנם מודלים אזוריים (מורצים על בסיס נתוני המודל הגלובלי ומתמקדים בתא שטח מצומצם) בעלי רזולוציה גבוהה בהרבה (עד 1.3 / 4 / 12 ק"מ לנקודת רשת), והם נחשבים למדוייקים יותר, מאחר וממצעים שטח קטן בהרבה מהמודל הגלובלי. בהמשך הקורס נכיר מודל ישראלי כזה, המכונה פה בשם WRF. גם הם לא מדייקים פעמים רבות, ויש להתייחס אליהם כאל תחזית בלבד, ולא כאל נבואה.
&nbsp
ישנם בעיות נוספות עם מהימנות מפות המשקעים, אך עדיין הם המעניינות והקלות ביותר להפקה לחובבים... להשתמש בזהירות ולהזהר מלצאת בהבטחות לאחרים על בסיסם, כדי למנוע מפח-נפש ואכזבות.
 

נתנאל531

Active member
על הזמנים וההרצות השונות

לצורך אחידות בינלאומית נעשה שימוש גלובלי בשעון גריניץ' (UTC) לנתוני חיזוי, וההרצות נקראות על שם נקודת ההתחלה שלהם. הרצת 00z משמעה הרצה בחצות הלילה לפי שעון גריניץ', 06z ב־6 בבוקר, וכן הלאה. השעון הישראלי הרגיל הוא UTC+2, ועל כן הרצת 00z משמעה תנאי ההתחלה של 2 בלילה. נתוני חיזוי לשעה 12z משמעם נתונים לשעה 14 בצהרים (בשעון קיץ יש להוסיף שעה, תנאי התחלה של 3 בלילה ונתוני חיזוי לשעה 15, בהתאמה)

המודלים השונים לחיזוי נבדלים ביניהם בזמני ההרצות שלהם, בעוד מרביתם (לדוגמא, הארופאים והקנדי) רצים פעמיים ביום, כל 12 שעות, יש הרצים 4 פעמים ביום, כל 6 שעות, ביניהם נמצא גם GFS מיודענו.
 

נתנאל531

Active member
סקריפטים

סקריפט הוא למעשה סדרת פקודות שמורצת בקבוצה אחת. במקום להקליד ביגיעה פקודה אחר פקודה ב־GrADS, עורכים סקריפט בעורך טקסט באופן נח, מתקנים אותו מקומית במידה ועלו שגיאות, משנים פרמטר בודד לקבלת פלט אחר, וומעתיקים חלקים שלמים בין סקריפטים שונים. הבדל עצום ביעילות ונוחות בהשוואה להקלדה ידנית של כל הפקודות (גם אפשרי). בתפעול יעיל ישנו צורך בפקודות בודדות ב־GrADS, פקודות שמפעילות סקריפטים שבהם כלולים כל הפקודות הרלוונטיות.
 
למעלה