Evaluation and statistical post treatment of chemical weather forecast:
Creators: name: Καζανάς, Κωνσταντίνος Σπυρίδωνος
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Χημικός καιρός
Αξιολόγηση
Chemical weather forecast
Evaluation
Post treatment

description: Σκοπός αυτής της διπλωματικής είναι η αξιολόγηση του συστήματος πρόγνωσης χημικού καιρού, το οποίο λειτουργεί στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ), σε συνεργασία με το Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Το σύστημα αποτελείται από το μετεωρολογικό μοντέλο πρόγνωσης ΜΜ5 και το φωτοχημικό μοντέλο ποιότητας αέρα CAMx. Το CAMx είναι ένα τρισδιάστατο μοντέλο μεταφοράς τροφοδοτούμενο από μετεωρολογικά δεδομένα τα οποία προέρχονται από το μοντέλο ΜΜ5. Το σύστημα τρέχει καθημερινά εκδίδοντας προβλέψεις 72 ωρών των επιπέδων μόλυνσης του αέρα. Στην παρούσα εργασία, οι προβλέψεις του συστήματος ΜΜ5/CAMx για το Όζον, αξιολογούνται με βάση παρατηρήσεις που πραγματοποιήθηκαν από το δίκτυο μετεωρολογικών σταθμών ΕΜΕΡ, για το έτος 2003. Το σύστημα αξιολογείται αρχικά σε ωριαίες τιμές συγκέντρωσης και στη συνέχεια σε μέσες ημερήσιες τιμές. Η αξιολόγηση πραγματοποιείται με τον υπολογισμό τριών στατιστικών δεικτών, της παραμέτρου συσχέτισης, του μέσου σφάλματος, και της ρίζας του μέσου τετραγωνισμένου σφάλματος. Ένα στατιστικό φίλτρο αναπτύσσεται και εφαρμόζεται διορθώνοντας τις προβλέψεις του ΜΜ5/CAMx βασισμένο στις μετεωρολογικές συνθήκες που προβλέπει το μοντέλο ΜΜ5. Μέσες ημερήσιες τιμές χρησιμοποιούνται στην εκπαίδευση ενός γραμμικού μοντέλου που εκφράζει το σφάλμα στην πρόγνωση, ως συνάρτηση μετεωρολογικών παραμέτρων. Οι παράμετροι που χρησιμοποιούνται είναι η θερμοκρασία, η ταχύτητα οριζόντιου ανέμου, η ατμοσφαιρική πίεση, η υγρασία, και το ύψος του Πλανητικού Οριακού Στρώματος. Σκοπός είναι ο υπολογισμός διορθωμένης πρόγνωσης για τη μέση και τη μέγιστη ημερήσια συγκέντρωση του Όζοντος.
description: The aim of this thesis is to evaluate the chemical weather forecast system that is operating at the Aristotle University of Thessaloniki (AUTH), in collaboration with the National and Kapodistrian University of Athens (NKUA), Greece. The modeling system consists of the prognostic meteorological model MM5 and the photochemical air quality model CAMx. CAMx is a 3D chemical-transport model driven by meteorological data from the MM5 weather prediction model. The forecast system runs pre-operationally on a daily basis in order to issue 72-hours forecasts of air pollution levels. In the present study, ozone (O3) predictions of the CAMx model are evaluated against observed values from the network of EMEP stations for the year 2003. The model is evaluated both hourly and daily. This is done by calculating three statistical indices, the correlation coefficient, the mean bias and the root meansquared error, of the forecasted concentrations over a network of 122 EMEP observational stations in Europe. It is found that MM5/CAMx forecasts underestimate ozone concentrations in the majority of EMEP station locations. The forecast system showed better performance during autumn of 2003. A statistical filter is developed and applied to correct the forecasts based on predicted meteorological fields from the MM5 model. Daily data for the year 2003 is used to train a linear model that yields the forecast error as a multivariate expression of meteorological parameters. The meteorological parameters used are the temperature, the horizontal wind velocity, the atmospheric pressure, the humidity and the Planetary Boundary Layer height. The linear model was trained in two ways: one using daily mean and one using daily maximum values. The goal was to calculate a corrected forecast for the daily mean and the daily maximum ozone concentration.