El Sistema de Pronóstico Global ( GFS ) es un sistema numérico global de predicción meteorológica que contiene un modelo informático global y un análisis variacional ejecutado por el Servicio Meteorológico Nacional (NWS) de los Estados Unidos .
El modelo matemático se ejecuta cuatro veces al día y produce pronósticos con una antelación de hasta 16 días, pero con una resolución espacial menor después de 10 días. La capacidad de pronóstico generalmente disminuye con el tiempo (como sucede con cualquier modelo numérico de predicción meteorológica) y, para pronósticos a más largo plazo, solo las escalas mayores conservan una precisión significativa. Es uno de los modelos de mediano plazo a escala sinóptica predominantes en uso general.
El modelo GFS tiene un núcleo dinámico de esfera cúbica de volumen finito (FV3) con una resolución horizontal aproximada de 13 km para los días 0 a 16. En la vertical, el modelo se divide en 127 capas y se extiende hasta la mesopausa (aproximadamente ~80 km). Produce una salida de pronóstico cada hora durante las primeras 120 horas, [1] cada tres horas hasta el día 10 y cada 12 horas hasta el día 16. La salida del GFS también se utiliza para producir estadísticas de salida del modelo .
Además del modelo principal, el GFS es también la base de un conjunto de 30 miembros (31, contando los miembros de control y operativos) de menor resolución que funciona simultáneamente con el GFS operativo y está disponible en las mismas escalas de tiempo. Este conjunto se conoce como "Sistema Global de Pronóstico por Conjuntos" (GEFS, por sus siglas en inglés). El conjunto GFS se combina con el conjunto del Modelo Ambiental Multiescala Global de Canadá para formar el Sistema de Pronóstico por Conjuntos de América del Norte (NAEFS, por sus siglas en inglés).
Al igual que la mayoría de las obras del gobierno de los Estados Unidos, los datos del GFS no están protegidos por derechos de autor y están disponibles de forma gratuita en el dominio público de conformidad con las disposiciones de la legislación de los Estados Unidos . Por ello, el modelo sirve de base para los pronósticos de numerosas empresas meteorológicas privadas, comerciales y extranjeras.
Para 2015, el modelo GFS había quedado por detrás de la precisión de otros modelos meteorológicos globales. [2] [3] Esto fue más notable en el modelo GFS que predijo incorrectamente que el huracán Sandy se dirigiría al mar hasta cuatro días antes de tocar tierra, mientras que el modelo del Centro Europeo de Pronósticos Meteorológicos de Plazo Medio predijo correctamente la llegada a tierra a los 7 días. Se sugirió que gran parte de esto se debía a los límites en los recursos computacionales dentro del Servicio Meteorológico Nacional. En respuesta, el NWS compró nuevas supercomputadoras, aumentando la potencia de procesamiento de 776 teraflops a 5,78 petaflops. [4] [5] [6] A partir de la ejecución 12z del 19 de julio de 2017, el modelo GFS se ha actualizado. A diferencia del ECMWF recientemente actualizado , el nuevo GFS se comporta un poco diferente en los trópicos y en otras regiones en comparación con la versión anterior. [7] Esta versión tiene en cuenta con mayor precisión variables como la oscilación Madden-Julian y la capa de aire sahariana . En 2018, la potencia de procesamiento se incrementó nuevamente a 8,4 petaflops, [8] La agencia también probó un modelo de reemplazo potencial con una mecánica diferente, el modelo icosaédrico de volumen finito de seguimiento de flujo (FIM), a principios de la década de 2010; abandonó ese modelo alrededor de 2016, después de que no mostrara una mejora sustancial con respecto al GFS.
En 2019, se realizó una importante actualización del GFS, convirtiéndolo del GSM (Global Spectral Model) al nuevo FV3 dycore. La resolución horizontal y vertical se mantuvo igual, pero esto sentó las bases para lo que ahora se conoce como UFS (Unified Forecast System). El 22 de marzo de 2021, la NOAA actualizó el modelo GFS, acoplándolo con el modelo de olas global WaveWatch III , que aumentará la resolución del GFS de 64 a 127 niveles verticales, al tiempo que ampliará la ventana de pronóstico de WaveWatch III de 10 a 16 días. Esto dejó a algunos meteorólogos con la esperanza de que la actualización de GFSv16 sería suficiente para cerrar la brecha de precisión con el modelo del ECMWF, que se consideraba el modelo meteorológico global más preciso en ese momento. [9] [10]
El 12 de junio de 2019, después de varios años de pruebas, la NOAA actualizó el GFS con un nuevo núcleo dinámico, el núcleo dinámico de esfera cúbica de volumen finito GFDL (FV3), que utiliza el método de volumen finito en lugar del método espectral utilizado por versiones anteriores del GFS. El modelo resultante, desarrollado inicialmente con el nombre FV3GFS, heredó el nombre de GFS, y el GFS heredado siguió ejecutándose hasta septiembre de 2019. [11] [12] Las pruebas iniciales del GFS basado en FV3 mostraron resultados prometedores, mejorando la capacidad de predicción a gran escala y la precisión de la trayectoria de huracanes del GFS heredado. [13]
Ahora que se ha completado la implementación operativa inicial de FV3GFS, el enfoque de modelado global del Centro de Modelado Ambiental (EMC) de la NOAA se ha centrado en el desarrollo de la próxima actualización de GFS (v16), que incluirá una resolución vertical duplicada (de 64 a 127 capas), física más avanzada, actualizaciones del sistema de asimilación de datos y acoplamiento a un modelo de olas global de NCEP utilizando el modelo comunitario del Sistema de pronóstico unificado (UFS). GFSv16 se implementó el 22 de marzo de 2021. [14]
El 23 de septiembre de 2020, se implementó la primera aplicación UFS global en el NCEP en el Sistema Global de Pronóstico por Conjuntos (GEFS v12). Los componentes de esta actualización incluyen:
Esta implementación es el primer sistema acoplado a escala global en NCEP y reemplaza a los sistemas independientes anteriores Global Wave Ensemble y NEMS GFS Aerosol Component (NGAC). Se pueden encontrar más detalles en el sitio web GEFS v12 del Grupo de evaluación de modelos EMC, la página web EMC GEFS y la página web EMC GEFS-Aerosol.
