Status	  of	  NCEP	  ensemble	  data	  for	  TIGGE	  archive	  	  NCDC/NOMADS	  Project	  (POC:	  Dan	  Swank;	  email:	  Dan.Swank@noaa.gov	  )	  NCEP/Ensemble	  Team	  (POC:	  Richard	  Wobus;	  email:	  Richard.Wobus@noaa.gov	  )	  NCAR/TIGGE	  Archive	  Center	  (POC:	  Doug	  Schuster;	  email:	  schuster@ucar.edu	  )	  	  thApril	  9 	  2014	  	  Currently,	  NCEP	  contributes	  completely	  73	  parameters,	  21	  members	  at	  1*1	  degree,	  every	  6hrs	  out	  to	  16	  days,	  4	  times	  per	  day	  to	  TIGGE	  archive	  through	  NCDC	  (partially)	  and	  archived	  by	  NCAR.	  	  NCDC	  converts	  twelve	  parameters	  which	  are	  transferred	  to	  NCAR	  archive	  center	  	  ttr	  Time-­‐integrated	  Outgoing	  Long	  Wave	  Radiation	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  slhf	   Time-­‐integrated	  Surface	  Latent	  Heat	  Flux	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  str	   Time-­‐integrated	  Surface	  Net	  Thermal	  Radiation	  ssr	   Time-­‐integrated	  Top	  Net	  Solar	  Radiation	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  sshf	   Time-­‐integrated	  Surface	  Sensible	  Heat	  Flux	  	  pt	  Potential	  Temperature	  sf6	   Snow	  Fall	  Water	  Equivalent	  sf	  Time-­‐integrated	  Snow	  Fall	  Water	  Equivalent	  sm	  Soil	  Moisture	  st	  Soil	  Temperature	  tcw	   Total	  Column	  Water	  tp	  Total	  Precipitation	  	  The	  five	  radiation	  parameters	  above	  in	  bold	  were	  affected	  by	  numerous	  issues,	  listed	  below.	  	  Of	  the	  five,	  only	  two	  of	  the	  fields	  are	  correctable	  without	  re-­‐running	  the	  ncdcTigge	  generating	  process	  (sshf	  and	  slhf).	  	  An	  operational	  change	  was	  made	  on	  Wednesday	  April	  09	  2014	  beginning	  with	  the	  12:00	  UTC	  ncdcTigge	  output.	  	  The	  following	  issues	  below	  have	  been	  addressed,	  stating	  the	  core	  cause,	  symptoms,	  and	  countermeasures:	  	  • Rescaling	  Issue	  –	  ssr	  str	  o The	  two	  net	  parameters	  were	  computed	  from	  two	  GEFS	  fields.	  	  Code	  prior	  to	  the	  change	  used	  one	  of	  these	  records	  to	  store	  the	  computed	  net	  values	  for	  later	  time	  integration.	  	  The	  ECMWF	  GRIB_API	  automatically	  rescaled	  the	  net	  values	  to	  the	  binary	  and	  decimal	  scale	  factor	  within	  the	  original	  record	  rather	  than	  the	  newly	  inserted	  net	  values.	  
o This	  contributes	  errors	  ranging	  from	  -­‐5	  to	  5	  W/m²	  for	  some	  individual	  6-­‐hour	  intervals	  during	  the	  time	  integration.	  o Not	  retrospectively	  reversible:	  	  Without	  access	  to	  the	  original	  GEFS	  input	  records,	  there	  is	  no	  way	  to	  remedy	  this	  error	  by	  adjusting	  output	  prior	  to	  April	  09	  2014.	  
o Note:	  	  The	  GEFS	  issue	  noted	  near	  the	  end	  of	  this	  document	  is	  a	  different	  problem	  causing	  similar	  errors.	  	  
•••	  Incorrect	  net	  calculation	  –	  ssr	  str	  o Due	  to	  misunderstanding	  of	  sign	  conventions	  between	  various	  centers,	  the	  original	  TIGGE	  requirement	  guidance	  recommended	  summing	  the	  two	  fields	  required	  to	  calculate	  a	  net	  flux,	  assuming	  the	  values	  of	  the	  two	  were	  of	  opposite	  signs.	  	  For	  NCEP	  GEFS	  this	  was	  not	  the	  case.	  
o Incoming	  and	  outgoing	  radiation	  flux	  values	  from	  GEFS	  input	  are	  both	  positive,	  and	  when	  both	  were	  summed,	  values	  which	  were	  too	  large	  resulted.	  
o Not	  retrospectively	  reversible,	  it	  is	  not	  possible	  to	  decompile	  a	  sum	  and	  turn	  it	  into	  an	  ordered	  difference.	  	  Incorrect	  level	  type	  –	  ttr	  o Outgoing	  long	  wave	  radiation	  flux	  was	  input	  with	  “surface”	  level	  type	  instead	  of	  “top	  of	  atmosphere”,	  due	  to	  an	  ambiguity	  in	  the	  original	  TIGGE	  requirement	  document.	  
o Values	  were	  too	  large,	  due	  to	  the	  nature	  of	  the	  fields.	  
o Not	  retrospectively	  reversible	  as	  the	  wrong	  GEFS	  field	  was	  used.	  	  TIGGE	  sign	  convention	  –	  ttr	  sshf	  slhf	  o Not	  all	  fields	  followed	  the	  “positive	  downward”	  TIGGE	  convention	  for	  radiation	  flux.	  
o Values	  were	  of	  incorrect/opposite	  sign.	  
o Fields	  sshf,	  slhf,	  and	  ttr	  were	  all	  positive	  by	  NCEP	  convention	  and	  should	  be	  negative	  for	  TIGGE.	  	  	  This	  may	  be	  fixed	  retrospectively	  by	  reversing	  the	  sign	  of	  all	  values,	  after	  the	  other	  possible	  adjustments	  listed	  in	  this	  document	  are	  applied.	  

•Initial	  time	  step	  in	  time	  integration	  –	  ssr	  str	  ttr	  sshf	  slhf	  o The	  time	  integration	  process	  in	  all	  five	  radiation	  fields	  was	  not	  zeroing	  out	  the	  initial	  time	  step.	  
o Values	  throughout	  the	  time	  series	  are	  larger	  than	  expected	  in	  magnitude	  (positive	  or	  negative)	  by	  one	  step	  (0-­‐1500	  W/m²)	  o Reversible	  by	  subtracting	  the	  value	  of	  the	  initial	  time	  step	  (t=000)	  from	  all	  time	  steps	  (t=000-­‐384).	  

•Incorrect	  time	  unit	  conversion	  –	  ssr	  str	  ttr	  sshf	  slhf	  o This	  conversion	  was	  done	  on	  each	  step	  in	  the	  time	  integration:	  	  ((Running	  sum	  0	  to	  fff)	  /	  (fff*3600.0))	  o Produced	  drastically	  lower	  values	  throughout	  the	  forecast.	  	  o Reversible	  by	  canceling	  the	  formula	  above,	  then	  applying	  the	  correct	  time	  unit	  conversion.	  	  This	  will	  only	  be	  effective	  on	  sshf	  slhf,	  as	  the	  three	  others	  suffer	  compounding	  non-­‐correctable	  issues.	  
(Running	  sum	  0	  to	  fff)	  *	  6	  *	  3600.0	  (Running	  sum	  0	  to	  fff)	  *	  (6	  *	  3600.0)	  *	  (fff	  *	  3600.0)	  Which	  reduces	  to:	  (Output	  value	  @	  fff)	  *	  fff	  *	  77760000	  	  	  The	  following	  was	  identified	  by	  NCEP	  as	  an	  issue	  with	  the	  GEFS	  products	  input	  into	  ncdcTigge	  program,	  and	  thus	  was	  not	  addressed	  by	  the	  NCDC	  update.	  	  • Rounding	  issue	  –	  ssr	  o The	  downward	  solar	  radiative	  flux	  contributing	  to	  the	  calculation	  of	  ssr	  may	  be	  rounded	  to	  the	  nearest	  1	  or	  10	  W/m²	  depending	  on	  the	  maximum	  value	  in	  the	  field,	  while	  the	  upward	  flux	  is	  rounded	  to	  the	  nearest	  1	  W/m².	  
o This	  contributes	  errors	  ranging	  from	  -­‐5	  to	  5	  W/m²	  for	  some	  individual	  6-­‐hour	  intervals	  during	  the	  time	  integration.	  
o Not	  retrospectively	  reversible.	  	  This	  error	  will	  be	  reduced	  but	  not	  eliminated	  by	  a	  future	  NCEP	  upgrade.