El Modelo Unificado es un conjunto de software de predicción numérica del tiempo y modelado climático desarrollado originalmente por la Oficina Meteorológica del Reino Unido en 1990, [1] [2] y ahora utilizado y desarrollado por muchas agencias de pronóstico meteorológico de todo el mundo. [3] El Modelo Unificado recibe su nombre porque se utiliza un solo modelo en un rango de escalas temporales (de predicción inmediata a centenaria) y espaciales (escala convectiva a modelado del sistema climático terrestre). [4] Los modelos se basan en puntos de cuadrícula , en lugar de ondas , y se ejecutan en una variedad de supercomputadoras en todo el mundo. La atmósfera del Modelo Unificado se puede acoplar a varios modelos oceánicos. [5] En la Oficina Meteorológica se utiliza para el conjunto principal de Modelo Global, modelo del Atlántico Norte y Europa (NAE) y un modelo del Reino Unido de alta resolución (UKV), además de una variedad de Modelos de Área de Crisis y otros modelos que se pueden ejecutar a pedido. Muchas otras agencias meteorológicas nacionales o militares de todo el mundo utilizan conjuntos de Modelo Unificado similares con dominios globales y regionales para pronósticos operativos.
Los datos para la predicción numérica del tiempo se obtienen a partir de observaciones desde satélites, desde el suelo (tanto humanas como de estaciones meteorológicas automáticas), desde boyas en el mar, radares, globos meteorológicos de radiosonda , perfiladores de viento , aviones comerciales y un campo de fondo de ejecuciones de modelos anteriores. El modelo informático solo se ajusta a las observaciones mediante asimilación , en lugar de forzar al modelo a aceptar un valor observado que podría hacer que el sistema sea inestable (y podría ser una observación inexacta). [6] El paquete de software Unified Model está escrito en Fortran (originalmente 77 pero ahora predominantemente 90) [7] y usa la altura como variable vertical. [8] Debido a que la mayoría de los desarrollos de interés están cerca del suelo, las capas verticales están más juntas cerca de la superficie. [9]
La Oficina Meteorológica ejecuta una gama de suites de predicción numérica del tiempo utilizando el UM. [10]
Todos los modelos utilizan resoluciones topográficas variables , con una mayor precisión a resoluciones más altas. El factor limitante de todos los modelos es que para que un fenómeno meteorológico sea registrado por el modelo debe tener al menos tres puntos de cuadrícula de tamaño. Por lo tanto, para el modelo global a 40 km, un sistema meteorológico debe tener al menos 120 km para ser modelado. Esto significa que los fenómenos más pequeños, como pequeñas depresiones, huracanes más pequeños y grandes tormentas eléctricas, son demasiado pequeños para que el modelo los capture. A medida que aumenta la resolución, se pueden capturar eventos más pequeños; el modelo de 1,5 km, por ejemplo, supuestamente es capaz de modelar lluvias individuales.
Aproximadamente 16 km de resolución con 70 niveles verticales. [11] Cubre todo el globo y 168 horas en el futuro dos veces al día, la perspectiva más corta de los modelos de escala sinóptica actualmente en uso (la mayoría de los demás se agotan al menos 10 días; además, las previsiones del Modelo Unificado solo están disponibles para 72 horas para los usuarios que no pagan). El modelo global proporciona información de límites para el ahora retirado modelo North Atlantic European (NAE), para el que se producen ejecuciones adicionales más cortas (48 horas) dos veces al día. El modelo se mantiene cerca de la atmósfera real utilizando la asimilación de datos híbridos 4D-Var [12] de las observaciones.
70 niveles verticales, resolución horizontal de 1,5 km. Duración de hasta 36 horas (reemplazó al modelo de 4 km del Reino Unido en 2011). El pronóstico se ejecuta cada 3 horas utilizando las condiciones de contorno del modelo global de 25 km. [13] La resolución es de 1,5 km sobre el Reino Unido y de 4 km sobre las áreas circundantes. [14] [15] El modelo UKV se mantiene cerca de las observaciones utilizando la asimilación de datos 3D-Var cada 3 horas.
El modelo del Atlántico Norte y Europa (NAE) de la Oficina Meteorológica tenía 70 niveles con una resolución de 12 km. [11] Se ejecuta hasta 48 horas desde el inicio. Debido a que el Reino Unido está en una latitud norte, la computadora transpone el área del modelo a una ubicación ecuatorial para que los puntos de la cuadrícula den un área que es más cuadrada. Esto reduce la carga en el modelo, lo que le permite ejecutarse más rápidamente. El modelo se mantiene cerca de la atmósfera real mediante la asimilación de datos 4D-Var de las observaciones.
70 niveles verticales, resolución horizontal de 4,4 km. Se agotó hasta las 120 horas. [11] Actualmente reemplazado por el UKV en muchas aplicaciones y por el Modelo Global en otras.
El modelo de área de crisis es un modelo de 12 km que se puede ejecutar en cualquier área del mundo si surge la necesidad. Esto puede incluir uso militar (la MMU lo utiliza en operaciones desplegadas) o catástrofes ambientales.
Este modelo de alta resolución proporciona información sobre las ondas de montaña en una variedad de ubicaciones alrededor del Reino Unido y otras áreas de interés para la Oficina Meteorológica.
Este modelo modela las olas del mar en todo el mundo.
Las suites de modelos unificados que son similares a las de la Oficina Meteorológica de Australia son administradas por la Oficina Australiana de Meteorología , la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Mancomunidad de Australia , el Servicio Meteorológico de Sudáfrica , el Instituto Meteorológico de Noruega , el Instituto Nacional de Investigación del Agua y la Atmósfera de Nueva Zelanda , la Administración Meteorológica de Corea del Sur y el Centro Nacional de Pronóstico del Tiempo a Mediano Plazo , una oficina subordinada del Ministerio de Ciencias de la Tierra de la India .
La Oficina Australiana de Meteorología cuenta con un sistema operativo de pronóstico global con una resolución de 12 km que utiliza el Modelo Unificado. Este sistema global proporciona condiciones límite para una serie de sistemas regionales de mayor resolución que también utilizan el Modelo Unificado.
La Administración Meteorológica de Corea del Sur cuenta con un sistema operativo de pronóstico global con una resolución de 10 km que utiliza el Modelo Unificado. Este sistema global proporciona las condiciones límite para un sistema de predicción meteorológica numérica del Modelo Unificado local con una resolución de 1,5 km que cubre la región de la península de Corea.
El modelo UM (United Kingdom Chemistry & Aerosols) ( UKCA ) es un submodelo del modelo UM que se ocupa de la química de los gases traza y los aerosoles dentro del modelo. [16] Esto incluye el cálculo de las concentraciones de gases climáticamente relevantes, como el metano y el ozono , así como la composición y evolución de los aerosoles . Al igual que la mayor parte del modelo UM, el modelo UKCA se redactó en colaboración entre la Oficina Meteorológica del Reino Unido y la Academia del Reino Unido.
El Joint UK Land Environment System es un modelo de superficie terrestre desarrollado en colaboración entre la Oficina Meteorológica y otros institutos de investigación. [17] JULES modela el intercambio de calor y humedad entre la atmósfera del Modelo Unificado y la superficie terrestre y la vegetación. JULES también se puede utilizar sin conexión para estimar los impactos de diferentes modelos climáticos en la superficie terrestre y la hidrología.