FV3 è in grado di risolvere il percorso dei sistemi temporaleschi sulla scala delle contee.
NOAA sta sviluppando il suo sistema di previsione globale di nuova generazione e al suo centro c'è il nucleo dinamico a volume cubico finito (FV3) che modernizza l'approccio del National Weather Service alla modellazione meteorologica.
Un nucleo dinamico prende equazioni che descrivono il movimento nell'atmosfera, come l'umidità che viaggia attraverso il ciclo dell'acqua, e le traduce in un linguaggio risolvibile al computer. È il motore di un modello di previsione meteorologica, che tiene traccia di come sta cambiando l'atmosfera terrestre e del tempo che potrebbe svilupparsi di conseguenza, ma non ha tutte le parti necessarie per fare una previsione. Ogni modello ha bisogno di tre parti fondamentali: un nucleo dinamico, un insieme di equazioni fisiche che rappresentano i processi meteorologici e dati sulle condizioni atmosferiche reali prima della previsione.
La complessità e la portata delle previsioni meteorologiche numeriche significano che anche i supercomputer sono essenziali per le previsioni. E man mano che la potenza del computer aumenta con ogni nuova generazione, i modelli meteorologici migliorano esponenzialmente insieme a loro.
L'attuale Global Forecasting System (GFS) del National Weather Service è stato il fondamento della nostra suite di modelli meteorologici per oltre 30 anni. Ma in tutto questo tempo, la tecnologia è migliorata e gli scienziati hanno trovato nuovi approcci all'elaborazione dei dati. NOAA Research ha preso le misure necessarie per sostituire i componenti del GFS con processi più nuovi, più efficienti e più accurati.
FV3 è il primo passo. È stato sviluppato nel laboratorio di fluidodinamica geofisica della ricerca NOAA inizialmente per alimentare modelli climatici ed è stato poi adattato per previsioni meteorologiche globali dettagliate. NWS ha scelto FV3 come nucleo dinamico del nuovo GFS in parte perché utilizza meno risorse del computer rispetto ad altre opzioni. FV3 offre una precisione senza precedenti alle previsioni in tre modi importanti:
- Utilizzo del computer: FV3 è progettato per adattarsi in modo efficiente alle risorse disponibili su qualsiasi supercomputer per immagini più veloci e ad alta risoluzione. L'attuale GFS, sviluppato prima dell'era dei computer ad alta velocità, non è in grado di fornire informazioni così dettagliate. Anche se funzionasse su un computer con maggiore potenza di elaborazione, non funzionerebbe più velocemente.
- Equazioni verticali: FV3 utilizza equazioni verticali per eseguire lo zoom verso il basso senza limiti su scale locali e fornire immagini delle fluttuazioni dell'aria dall'alto verso il basso, consentendoci di risolvere i temporali e i loro venti ascensionali. I modelli più vecchi presumono che l'atmosfera sperimenti forze uguali dall'alto e dal basso. Questa ipotesi può fornire una previsione accurata su vaste aree, ma non è in grado di vedere i venti fluttuanti su piccola scala che possono portare a condizioni meteorologiche avverse.
- Rappresentazione: FV3 rappresenta il tempo attraverso i punti nelle celle della griglia collegate, quindi può risolvere il tempo che si presenta in forme irregolari. L'attuale GFS rappresenta tutte le condizioni atmosferiche come onde. Ha avuto successo nella modellazione su larga scala, ma i fenomeni meteorologici non sempre seguono i modelli delle onde a livello locale. Ad esempio, i temporali e i fronti freddi hanno spigoli vivi che una forma d'onda non può catturare completamente.