home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NASA Global Data Sets for…phere Models 1987 - 1988 / NASA Global Data Sets for Land-Atmosphere Models 1987 - 1988 - Disc 3.iso / document / ecmwf.doc
Text File  |  1995-04-09  |  91KB  |  1,799 lines

  1.                              1.  TITLE
  2.  
  3. 1.1  Data Set Identification.
  4.  
  5.      Near-surface meteorological analyses and hybrid products.
  6.  
  7.      (fixed, monthly, monthly 6-hourly, 6-hourly ; ECMWF, NASA/LaRC)
  8.  
  9. 1.2  Data Base Table Name.
  10.  
  11.      Not applicable.
  12.  
  13. 1.3  CD-ROM File Name. 
  14.  
  15.      The ECMWF, & ECMWF, NASA/LaRC hybrid data are on Volumes 2-5 of the 5 
  16.      Volume ISLSCP Initiative I CD-ROM set.  Volume 2 of this set contains 
  17.      fixed (time-invariant) data, instantaneous data (data for the first time 
  18.      period on the first day of each month), monthly data and monthly 6-hourly 
  19.      data, while Volumes 3-5 contain 6-hourly data.  Volumes 3 & 4 have four 
  20.      ECMWF 6-hourly parameters and volume 5 has the ECMWF, NASA/LaRC hybrids 
  21.      for shortwave and longwave radiation and the NOAA/NMC, GPCP hybrids for 
  22.      total and convective precipitation.  Below is a listing of the CD-ROMs 
  23.      and directories that contain these data:
  24.  
  25.       CD-ROM2: \DATA\ECMTH6HR\YyyMmm\nnnnnnnn\nnsymmhh.Z and 
  26.                \DATA\ECMTH6HR\YyyMmm\nnnnnnnn\nsymmhh.Z
  27.       CD-ROM2: \DATA\EC_MTHIN\YyyMmm\nnnsymm.Z and  
  28.                \DATA\EC_MTHIN\YyyMmm\nnnymmdh.Z
  29.       CD-ROM2: \DATA\ECINVRNT\nnnnnnnn.Z
  30.       CD-ROM3: \DATA\YyyMmm\nnnnnnnn\nnnnnnnn\nymmddhh.Z
  31.       CD-ROM4, and CD-ROM5: \DATA\YyyMmm\nnnnnnnn\nymmddhh.Z
  32.  
  33.      Where ECINVRNT = ECMWF fixed (time-invariant) data.
  34.            EC_MTHIN = ECMWF Monthly data and instantaneous values from 
  35.                       the first day of each month,
  36.            ECMTH6HR = ECMWF monthly, 6-hourly data,
  37.      and yy is the last two digits of the year (e.g., Y87=1987), mm is the 
  38.      month of the year (e.g., M12=December), and nnnnnnnn is the parameter 
  39.      name (see table below for parameter directory names). 
  40.  
  41.          Note: capital letters indicate fixed values that appear on the CD-ROM 
  42.          exactly as shown here, lower case indicates characters (values) that 
  43.          change for each path and file.
  44.  
  45.      There are six types of filename formats used for these data; 
  46.  
  47.          nnnnnnnn.Z (for the fixed (ECINVRNT) data), 
  48.          nnnymmdh.Z (for the instantaneous (EC_MTHIN) data), 
  49.          nnnsymm.Z  (for monthly (EC_MTHIN) data), 
  50.          nnsymmhh.Z and nsymmhh.Z (for the monthly, 6-hourly (ECMTH6HR) data)
  51.          nymmddhh.Z (for the 6-hourly daily data). 
  52.  
  53.      Where:
  54.  
  55.            nnnnnnnn, 
  56.            nnn, 
  57.            nn, 
  58.            n         are parameter descriptors (see table below), 
  59.  
  60.            s         is the statistical method used to derive the data (i.e., 
  61.                      S=standard deviation, E=mean, A=maximum of range, and  
  62.                      I=minimum of range), 
  63.  
  64.            y         is the last digit in a year (e.g. 7=1987), 
  65.  
  66.            mm        is the month (e.g., 12=December), 
  67.  
  68.            dd        is the day (i.e., 01 to 31), and 
  69.  
  70.            hh        is the first two digits in the hour (e.g., 12=1200 
  71.                      Greenwich Mean Time (GMT)).  
  72.  
  73.      The instantaneous files have a 10 (dh) at the end of their prefix file 
  74.      name.  The 1 identifies the first day of the month and the 0 identifies 
  75.      the first time period of the day.  The filename extension (.Z), indicates 
  76.      that the files are compressed and must be decompressed before use (see 
  77.      section 8.4).
  78.  
  79.        I.  Prescribed/Diagnostic Fields (fixed and monthly)
  80.  
  81.      Parameter                         CD-ROM     Directory        Descriptor
  82.      Description                       Volume #   Name
  83.      ------------------------------------------------------------------------
  84.      Fixed
  85.        Surface Roughness Length             2     NOT APPLICABLE     ROUGHNSS
  86.        Albedo                               2     NOT APPLICABLE       ALBEDO
  87.  
  88.      Monthly
  89.        Surface Soil Wetness                 2     NOT APPLICABLE          SSM
  90.        Deep Soil Temperature                2     NOT APPLICABLE          DST
  91.        Deep Soil Wetness                    2     NOT APPLICABLE          DSM
  92.        Climate Deep-Soil Temperature        2     NOT APPLICABLE          CST
  93.        Climate Deep-Soil Wetness            2     NOT APPLICABLE          CSM
  94.        Snow Depth                           2     NOT APPLICABLE          SDP
  95.  
  96.       II.  Monthly, 6-hourly Forcing Fields
  97.  
  98.      Parameter                         CD-ROM     Directory        Descriptor
  99.      Description                       Volume #   Name
  100.      ------------------------------------------------------------------------
  101.        Temperature at 2m                    2     TEMP_2M                   T
  102.        Dewpoint Temperature at 2m           2     DWPNT_2M                  D
  103.        Surface Pressure                     2     SUR_PRSR                  P
  104.        U-wind at 10 meters                  2     UWND_10M                 UW
  105.        V-wind at 10 meters                  2     VWND_10M                 VW
  106.        U-wind Stress                        2     UWND_STR                 US
  107.        V_wind Stress                        2     VWND_STR                 VS
  108.        Surface Temperature                  2     SUR_TEMP                 ST
  109.        Mean Sea Level Pressure              2     MSL_PRSR                 SP
  110.        Surface Net Shortwave Radiation      2     SUR_SWR                  SS
  111.        Surface Net Longwave Radiation       2     SUR_LWR                  SL
  112.        TOA Net Shortwave Radiation          2     TOA_SWR                  TS
  113.        TOA Net Longwave Radiation           2     TOA_LWR                  TL
  114.        Surface Sensible Heat Flux           2     SUR_SBHT                 SH
  115.        Surface Latent Heat Flux             2     SUR_LTHT                 LH
  116.  
  117.      III.  Diurnally-resolved (6-hourly) Forcing Fields
  118.  
  119.      Parameter                         CD-ROM     Directory        Descriptor
  120.      Description                       Volume #   Name
  121.      ------------------------------------------------------------------------
  122.        Temperature at 2m                    3     TEMP_2M                   T
  123.        Dewpoint Temperature at 2m           3     DWPNT_2M                  D
  124.        Wind magnitude at 10 meters          4     MWND_10M                  W
  125.        Surface Pressure                     4     SUR_PRSR                  P
  126.        Surface Shortwave Down Radiation     5     ECM_LANG\HSUR_SWR         S
  127.          NASA/LaRC, ECMWF Hybrid 
  128.        Surface Longwave Down Radiation      5     ECM_LANG\HSUR_LWR         L
  129.          NASA/LaRC, ECMWF Hybrid 
  130.        Total Precipitation                  5     NMC_GPCP\TOTL_PRC         O
  131.          NOAA/NMC, GPCP, Hybrid
  132.        Convective Precipitation             5     NMC_GPCP\TOTL_PRC         C
  133.          NOAA/NMC, GPCP, Hybrid
  134.  
  135. 1.4  Revision Date Of This Document.
  136.  
  137.      April 5, 1995.
  138.  
  139.                          2.  INVESTIGATOR(S)
  140.  
  141. 2.1  Investigator(s) Name And Title.
  142.  
  143.      All products except hybrid products.
  144.  
  145.      Dr. Anthony Hollingsworth
  146.      European Center for Medium-Range 
  147.      Weather Forecasts
  148.  
  149.      Dr. Horst  Bottger
  150.      European Center for Medium-Range 
  151.      Weather Forecasts
  152.  
  153.      Hybrid radiation products.
  154.  
  155.      ECMWF, NASA/LaRC, GSFC/DAAC and Code 923, NASA/GSFC
  156.  
  157.      Hybrid precipitation products.
  158.  
  159.      NOAA/NMC and GPCP/GPCC
  160.  
  161.      See the NMC_GPCP.DOC document for addtional information on the Hybrid 
  162.      precipitation data.
  163.  
  164. 2.2  Title Of Investigation.
  165.  
  166.      Regridded ECMWF Level III-A data and hybrid products.
  167.  
  168. 2.3  Contacts (For ECMWF Data Production Information).
  169.  
  170. __________________________________________________________________
  171.               |        Contact 1       |       Contact 2          |
  172. ______________|________________________|__________________________|
  173. 2.3.1 Name    |Kathy Rider             |John T. Hennessy          |
  174. 2.3.2 Address |ECMWF                   |Operations Department     |
  175.               |                        |ECMWF Forecasts           |
  176.               |Shinfield Park          |Shinfield Park            |
  177.       City/St.|Reading/Berkshire       |Reading/Berkshire         |
  178.       Zip Code|RG2 9AX                 |RG2 9AX,                  |
  179.               |United Kingdom          |United Kingdom            |
  180. 2.3.3 Tel.    |44 734 499453           |44 734 499400             |
  181.               |FAX: 44 734 869450      |FAX: 44 734 869450        |
  182. 2.3.4 Email   |rider@ecmwf.co.uk       |john.hennessy@ecmwf.co.uk |
  183. ______________|________________________|__________________________|
  184.  
  185. 2.4  Requested Form of Acknowledgment.
  186.  
  187.      The Technical Attachment to the Description of the ECMWF/WCRP Archive 
  188.      should be cited by users in publications (see reference section).
  189.  
  190.      The European Center for Medium-Range Weather Forecasts provided data for 
  191.      the ISLSCP Initiative 1 CD-ROM from the ECMWF/WCRP Level III-A Global 
  192.      Atmospheric Data Archive.  ECMWF data are supplied on the CD-ROM subject 
  193.      to the following conditions:
  194.  
  195.      1.  The supplied data will not be transmitted in whole or in part to any 
  196.          third party without the authorization of ECMWF.
  197.  
  198.      2.  Articles, papers, or written scientific works of any form, based in 
  199.          whole or in part on data supplied by ECMWF, will contain an 
  200.          acknowledgment concerning the supplied data.
  201.  
  202.      3.  Access to the data is restricted to the scientists within the 
  203.          organization of the data recipient working on the same computer 
  204.          installation.
  205.  
  206.      4.  The recipient of the data will accept responsibility for informing 
  207.          all data users of these conditions.
  208.  
  209.      5.  Data will not be provided to commercial organizations.
  210.  
  211.                             3.  INTRODUCTION
  212.  
  213. 3.1  Objective/Purpose.
  214.  
  215.      The purpose of ECMWF level III-A atmospheric data are to support projects 
  216.      associated with the World Climate Research Program (WCRP).
  217.  
  218.      The hybrid radiation (and precipitation) products were generated to 
  219.      provide high temporal resolution forcing fields for land-atmosphere 
  220.      models.
  221.  
  222. 3.2  Summary of Parameters.
  223.  
  224.      The ECMWF products include:
  225.  
  226.      Surface pressure, temperature, dew point temperature, wind speed, 
  227.      shortwave and longwave net radiation fluxes, sea level pressure, sensible 
  228.      and latent heat flux, wind stress, soil moisture, soil temperature, snow 
  229.      depth, albedo, and surface roughness.
  230.  
  231.      The hybrid products consist of incident longwave and shortwave radiation 
  232.      fluxes and total and convective precipitation. (The precipitation 
  233.      products are discussed in the NMC_GPCP.DOC document).
  234.  
  235. 3.3  Discussion.
  236.  
  237.      The ECMWF, and ECMWF, NASA/LaRC data on the ISLSCP Initiative I CD-ROM 
  238.      are comprised of the ECMWF/TOGA Advanced Operational Analysis Data the 
  239.      ECMWF/TOGA Supplementary Fields data and a hybrid dataset using the 
  240.      radiation fields within the ECMWF/TOGA Supplementary Fields and the 
  241.      NASA/LaRC Surface Shortwave  and Longwave Radiation Fluxes data set.
  242.  
  243.      ECMWF/TOGA Advanced Operational Analysis Data Sets:
  244.  
  245.      This data set contains uninitialized analysis values at the resolution 
  246.      of the data assimilation system in operational use at ECMWF. The Advanced 
  247.      Operational Analysis Data Set, on the ISLSCP Initiative 1 CD-ROM, are 
  248.      comprised only of the Surface and Diagnostic Fields.
  249.  
  250.      The original ECMWF Surface and Diagnostic Fields data set was represented 
  251.      on a 320 x 160 grid, with a regular spacing of 1.125 degrees (lat/long) 
  252.      between points along each row for the period January 1, 1987 - December 
  253.      31, 1988. Grid point values were stored in latitude rows starting at the 
  254.      north and working southwards; within each row values ran from west to 
  255.      east, starting at the 0 degree longitude. All of the ECMWF Surface and 
  256.      Diagnostic Fields Data sets, on the ISLSCP CD-ROM, have been converted, 
  257.      by the Goddard DAAC, to a 1 X 1 degree equal angle lat/long grid, 
  258.      starting at 90 degrees latitude North and 180 degrees longitude West (see 
  259.      section 9.3.1).
  260.  
  261.           The Parameters from the Surface and Diagnostic Fields data set, on 
  262.           the ISLSCP Initiative I CD-ROM set, are:
  263.  
  264.           Surface Fields
  265.  
  266.               surface pressure, surface temperature, soil moisture, snow 
  267.               depth, mean sea level pressure, u- and v-components of wind at 
  268.               10m, temperature at 2m, dew point temperature at 2m, deep-soil 
  269.               wetness, deep-soil temperature.
  270.  
  271.           Diagnostic Fields
  272.  
  273.               surface roughness, albedo, climate deep-soil wetness, climate 
  274.               deep-soil temperature.
  275.  
  276.      ECMWF/TOGA Supplementary Fields Data Set:
  277.  
  278.      The Supplementary Fields Data Set contains surface heat fluxes, net 
  279.      radiation and u- v-stress derived from 6-hour forecasts used as "first-
  280.      guess" for analyses within ECMWF's data assimilation system.  The 
  281.      Supplementary Fields Data Set acquired from ECMWF were represented in the 
  282.      same format, as the Surface and Diagnostic Fields Data set, described 
  283.      above. All ECMWF Supplementary Fields Data Sets, on the ISLSCP CD-ROM, 
  284.      have been converted, by the Goddard DAAC, to a 1 X 1 degree equal angle 
  285.      lat/long grid, starting at 90 degrees latitude North and 180 degrees 
  286.      longitude West (see section 9.3.1).
  287.  
  288.           The Parameters from the Supplementary Fields data set, on the ISLSCP 
  289.           Initiative I CD-ROM set, are:
  290.  
  291.               surface flux of sensible heat, surface flux of latent heat, 
  292.               surface shortwave radiation, surface longwave radiation, top of 
  293.               the atmosphere shortwave radiation, top of the atmosphere 
  294.               longwave radiation, and the zonal and meridional components of 
  295.               the surface wind stress.
  296.  
  297.      Most of the near-surface meteorological data are taken directly from 
  298.      forecast products generated by the ECMWF operational numerical weather 
  299.      prediction model.  
  300.  
  301.      ECMWF requested that the following information be provided to users of 
  302.      the ECMWF data:
  303.  
  304.         The ECMWF data sets are adapted to a specific model orography; the 
  305.         data sets have biases which are only partially documented (reference 
  306.         list).
  307.  
  308.         No surface observations of T, q, precipitation, nor surface wind 
  309.         observations over land were used in the analysis.
  310.  
  311.         Model spin up can seriously affect the flux data.  All flux fields, 
  312.         including total cloud cover, are first-guess fields (i.e. 6 hour 
  313.         forecasts).
  314.  
  315.         All the time-evolving fields on this CD-ROM, such as soil moisture, 
  316.         snow depth and deep soil parameters include no direct observations, 
  317.         but evolve during the data assimilation cycle.
  318.  
  319.         The Technical Attachment to the Description of the ECMWF/WCRP Archive 
  320.         should be cited by users in publications (see reference section).
  321.  
  322.      In addition to the routine products extracted from the ECMWF archive for 
  323.      this data set, NASA/GSFC generated synthetic 'hybrid' 6-hourly incident 
  324.      surface shortwave and longwave radiation fluxes, and NOAA/NMC generated 
  325.      'hybrid' 6-hourly total and convective precipitation rates.  As presented 
  326.      on the CD-ROMs the data sets include:
  327.  
  328.             I.  Prescribed/Diagnostic Fields (see table in section 1.3),
  329.            II.  Monthly (6-hourly) Forcing Fields (see table in section 1.3),
  330.           III.  Diurnally-resolved (6-hourly) Forcing Fields (see table in 
  331.                 section 1.3).  (These include the hybrid products).
  332.  
  333.      The data in I are intended for reference rather than direct use by 
  334.      modelers.  The data sets in II are suitable for forcing long time-step 
  335.      models.  The data sets in III have been put together for the express 
  336.      purpose of forcing energy-water-carbon land models.
  337.  
  338.                         4.  THEORY OF MEASUREMENTS
  339.  
  340. The ECMWF level III-A global atmospheric data, are assimilated data resulting 
  341. from the combination of atmospheric observations and model calculations.  No 
  342. surface observations are used, so that the surface data provided on these CD-
  343. ROM comes from the model simulations of surface processes, strongly 
  344. constrained by observed atmospheric information and "a priori" surface 
  345. climatological information.  These data sets are based on quantities analyzed 
  346. or computed within the ECMWF data assimilation scheme.  The ECMWF data 
  347. assimilation system in use in 1987 consisted of a multivariate optimal 
  348. interpolation analysis, a non-linear normal model initialization and a high 
  349. resolution spectral model which produced a first guess forecast for the 
  350. subsequent analysis. Data were assimilated every 6 hours.  
  351.  
  352. There were frequent changes in the model (see section 9.2.2 for details), many 
  353. involving surface processes, over the temporal period of the data on this CD-
  354. ROM. Since the data on this CD-ROM is inferred from model calculations 
  355. constrained by atmospheric data, artificial discontinuities in the data would 
  356. be expected at the dates of model changes.
  357.  
  358.                             5.  EQUIPMENT
  359.  
  360. 5.1  Instrument Description.
  361.  
  362.      5.1.1  Platform.
  363.  
  364.             Not applicable.
  365.  
  366.      5.1.2  Mission Objectives.
  367.  
  368.             Not applicable.
  369.  
  370.      5.1.3  Key Variables.
  371.  
  372.             Not applicable.
  373.  
  374.      5.1.4  Principles of Operation.
  375.  
  376.             Not applicable.
  377.  
  378.      5.1.5  Instrument Measurement Geometry .
  379.  
  380.             Not applicable.
  381.  
  382.      5.1.6  Manufacturer of Instrument.
  383.  
  384.             Not applicable.
  385.  
  386. 5.2  Calibration.
  387.  
  388.      5.2.1  Specifications.
  389.  
  390.             Not applicable.
  391.  
  392.             5.2.1.1  Tolerance.
  393.  
  394.                      Not applicable.
  395.  
  396.      5.2.2  Frequency of Calibration.
  397.  
  398.             Not applicable.
  399.  
  400.      5.2.3  Other Calibration Information.
  401.  
  402.             Not applicable.
  403.  
  404.                           6.  PROCEDURE
  405.  
  406. 6.1  Data Acquisition Methods.
  407.  
  408.      The data sets described in this document were acquired by the Goddard 
  409.      Distributed Active Archive Center (GDAAC) from the European Center for 
  410.      Medium-Range Weather Forecasting (ECMWF).
  411.  
  412. 6.2  Spatial Characteristics.
  413.  
  414.      The original data was given on a regular lat/long grid that had a spatial 
  415.      resolution of on a 1.125 X 1.125, with an origin point at the Greenwich 
  416.      meridian (90 degrees latitude, 0 degrees longitude). The Goddard DAAC 
  417.      converted this data to a 1 X 1 degree lat/long grid with an origin point 
  418.      at the international date line (90 degrees latitude North, 180 degree 
  419.      longitude West), see section 9.3.1 for additional information.
  420.  
  421.      6.2.1  Spatial Coverage.
  422.  
  423.             The coverage is global.  Data in each file are ordered from north 
  424.             to south and from west to east beginning at 180 degrees west and 
  425.             90 degrees north.  Point (1,1) represents the grid cell centered 
  426.             at 89.5 N and 179.5 W (see section 8.4).
  427.  
  428.      6.2.2  Spatial Resolution.
  429.  
  430.             The data are given in an equal-angle lat/long grid that has a 
  431.             spatial resolution of 1 X 1 degree lat/long.
  432.  
  433. 6.3  Temporal Characteristics.
  434.  
  435.      6.3.1  Temporal Coverage.
  436.  
  437.             January 1987 through December 1988.
  438.  
  439.             The time period of 0000 GMT January 1, 1989 are included for the 
  440.             following parameters:
  441.               Temperature at 2 meters  (T)
  442.               Dew-point temperature at 2 meters  (Tw)
  443.               Wind magnitude at 10 meters  (U)
  444.               Surface Pressure  (Ps)
  445.  
  446.  
  447.      6.3.2  Temporal Resolution.
  448.  
  449.             ECMWF produces routine global analyses for the four main synoptic 
  450.             hours 0000, 0600, 1200 and 1800 GMT and global 10 day forecast 
  451.             based on 1200 GMT data.  The Hybrids were produced at the same 4 
  452.             synoptic hours.
  453.  
  454.             The data correspond to four temporal resolutions.  
  455.  
  456.             Time-invariant (fixed):
  457.  
  458.               Surface Roughness
  459.               Albedo
  460.  
  461.             Monthly data, produced, by the Goddard DAAC, from the 6 hourly 
  462.             daily data (see section 9.3.1):
  463.  
  464.               Surface soil wetness
  465.               Deep soil temperature
  466.               Deep soil wetness
  467.               Climate deep-soil temperature
  468.               Climate deep-soil wetness
  469.               Snow depth
  470.  
  471.               The Monthly data also includes instantaneous values from the 
  472.               first day of each month, at GMT 0000.
  473.  
  474.             Monthly 6-hourly data, produced, by the Goddard DAAC, from the 
  475.             6-hourly data (see section 9.3.1):
  476.  
  477.               Temperature at 2 meters
  478.               Dew-point temperature at 2 meters
  479.               Surface pressure
  480.               u-wind at 10 meters
  481.               v-wind at 10 meters
  482.               u-wind stress
  483.               v-wind stress
  484.               Surface temperature
  485.               Mean sea level pressure
  486.               Surface Net SW radiation*
  487.               Surface Net LW radiation*
  488.               TOA Net SW radiation*
  489.               TOA Net LW radiation*
  490.               Surface sensible heat flux*
  491.               Surface latent heat flux*
  492.  
  493.             6-hourly daily data:
  494.  
  495.               Temperature at 2 meters  (T)
  496.               Dew-point temperature at 2 meters  (Tw)
  497.               Wind magnitude at 10 meters  (U)
  498.               Surface Pressure  (Ps)
  499.               NASA/LaRC, ECMWF Hybrid Surface Shortwave down Radiation*
  500.               NASA/LaRC, ECMWF Hybrid Surface Longwave down Radiation*
  501.               NOAA/NMC, GPCP Hybrid Total Precipitation
  502.               NOAA/NMC, GPCP, Hybrid Convective Precipitation
  503.  
  504.               These data are intended to be used as forcing data for Energy-
  505.               Water-Carbon models.  In addition to the ECMWF products of Ps, 
  506.               T, Tw and U, we have added synthesized hybrid products for 
  507.               downward shortwave and longwave radiation, and total and 
  508.               connective precipitation, generated by NOAA/NMC.  Documentation 
  509.               (NMC_GPCP.DOC) on the precipitation hybrid products is provided 
  510.               in a separate document.
  511.  
  512.             * denotes fields accumulated over 6 hours since start of each 
  513.               ECMWF forcast.  The Goddard DAAC converted these fields to 
  514.               [W] [m^-2] [s^-1].  The Hybrid radiation data sets also use 
  515.               monthly mean radiation data from LaRC in their derivation (see 
  516.               section 9.1.1).
  517.  
  518.                            7.  OBSERVATIONS
  519.  
  520. 7.1  Field Notes.
  521.  
  522.      Not applicable.
  523.  
  524.                          8.  DATA DESCRIPTION
  525.  
  526. 8.1  Table Definition With Comments.
  527.  
  528.      Not applicable.
  529.  
  530. 8.2  Type of Data.
  531.  
  532. ------------------------------------------------------------------------------
  533. |                 8.2.1                     |            |          |        |
  534. |Parameter/Variable Name                    |            |          |        |
  535. ------------------------------------------------------------------------------
  536. |    |               8.2.2                  |     8.2.3  |  8.2.4   |  8.2.5 |
  537. |    |Parameter/Variable Description        |Range       |Units     |Source  |
  538. ------------------------------------------------------------------------------
  539. | I.  Prescribed/Diagnostic Fields                                           |
  540. ------------------------------------------------------------------------------
  541. | Fixed (Time Invariant)                                                     |
  542. ------------------------------------------------------------------------------
  543. |ALBEDO (ALBEDO)                            |            |[unitless]|ECMWF   |
  544. |    |The albedo calculated as the          |min = 0     |fraction  |        |
  545. |    |percent of reflected to               |max = 0.8   |between 0 |        |
  546. |    |downwelling shortwave radiation.      |Ice         |and 1     |        |
  547. |    |                                      |Sahara=0.4  |          |        |
  548. ------------------------------------------------------------------------------
  549. |SURFACE ROUGHNESS LENGTH (ROUGHMSS)        |            |[m]       |ECMWF   |
  550. |    |The total roughness length is a       |min = 0     |          |        |
  551. |    |combination of the roughness, at      |max = 18    |          |        |
  552. |    |the surface, due to vegetation and    |            |          |        |
  553. |    |the roughness length derived from     |            |          |        |
  554. |    |orography. (Max value = 18m)          |            |          |        |
  555. ------------------------------------------------------------------------------
  556. | Monthly                                                                    |
  557. ------------------------------------------------------------------------------
  558. |SURFACE SOIL WETNESS (SSM)                 |            |[m (of    |ECMWF   |
  559. |    |The water content (Moisture) of the   |min = 0.0   |water)]   |        |
  560. |    |soil above 7 cm. This amount cannot   |max = 0.02  |          |        |
  561. |    |exceed 2 cm of water.                 |            |          |        |
  562. ------------------------------------------------------------------------------
  563. |DEEP SOIL TEMPERATURE (DST)                |            |[K]       |ECMWF   |
  564. |    |The temperature of the ground         |min = 200   |          |        |
  565. |    |below 50 cm depth.                    |max = 316   |          |        |
  566. ------------------------------------------------------------------------------
  567. |DEEP SOIL WETNESS (DSM)                    |            |[m (of    |ECMWF   |
  568. |    |The deep-layer water (Moisture)       |min = 0.0   |water)]   |        |
  569. |    |content of the soil. The deep-layer   |max = 0.02  |          |        |
  570. |    |wetness overlaps with the mid-layer   |            |          |        |
  571. |    |wetness. The mid-layer begins at      |            |          |        |
  572. |    |7 cm. Both Layers are 42 cm in        |            |          |        |
  573. |    |depth and the total water content     |            |          |        |
  574. |    |that each layer can hold cannot       |            |          |        |
  575. |    |exceed 12 cm.                         |            |          |        |
  576. ------------------------------------------------------------------------------
  577. |CLIMATE DEEP SOIL TEMP. (CST)              |            |[K]       |ECMWF   |
  578. |    |The climate temperature of the        |min = 200   |          |        |
  579. |    |ground below 50 cm depth.             |max = 310   |          |        |
  580. ------------------------------------------------------------------------------
  581. |CLIMATE DEEP SOIL WETNESS (CSM)            |            |[m (of    |ECMWF   |
  582. |    |The climate deep-layer water          |min = 0.0   |water)]   |        |
  583. |    |(Moisture) content of the soil.       |max = 0.02  |          |        |
  584. ------------------------------------------------------------------------------
  585. |SNOW DEPTH (SDP)                           |            |[m]       |ECMWF   |
  586. |    |The snow depth measured in meters     |min = 0     |          |        |
  587. |    |of equivalent liquid water.           |max = 10.1  |          |        |
  588. |    |                                      |Ice caps    |          |        |
  589. ------------------------------------------------------------------------------
  590. | II.  Monthly, 6-hourly Forcing Fields                                      |
  591. ------------------------------------------------------------------------------
  592. |2-METER TEMPERATURE (T)                    |            |[K]       |ECMWF   |
  593. |    |The air temperature at 2 m above      |min = 220   |          |        |
  594. |    |the ground.                           |max = 330   |          |        |
  595. ------------------------------------------------------------------------------
  596. |2-METER DEW POINT TEMPERATURE (D)          |            |[K]       |ECMWF   |
  597. |    |The dew point temperature at 2 m      |min = 215   |          |        |
  598. |    |above the ground.                     |max = 306   |          |        |
  599. ------------------------------------------------------------------------------
  600. |SURFACE PRESSURE (P)                       |            |[Pa]      |ECMWF   |
  601. |    |The atmospheric pressure at the       |min = 50000 |          |        |
  602. |    |surface.                              |max = 106000|          |        |
  603. ------------------------------------------------------------------------------
  604. |10-METER U WIND VELOCITY (UW)              |            |[m] [s^-1]|ECMWF   |
  605. |    |The U (Zonal) component of wind       |min = -35   |          |        |
  606. |    |velocity, at 10 meter above the       |max = 35    |          |        |
  607. |    |ground.                               |            |          |        |
  608. ------------------------------------------------------------------------------
  609. |10-METER V WIND VELOCITY (VW)              |            |[m] [s^-1]|ECMWF   |
  610. |    |The V (Meridional) component of       |min = -35   |          |        |
  611. |    |wind velocity, at 10 meter above      |max = 35    |          |        |
  612. |    |the ground.                           |            |          |        |
  613. ------------------------------------------------------------------------------
  614. |U-STRESS (US)                              |            |[N] [m^-2]|ECMWF   |
  615. |    |The U (Zonal) component of surface    |min = -3    |          |        |
  616. |    |wind stress.                          |max = 3     |          |        |
  617. ------------------------------------------------------------------------------
  618. |V-STRESS (VS)                              |            |[N] [m^-2]|ECMWF   |
  619. |    |The V (Meridional) component of       |min = -3    |          |        |
  620. |    |surface wind stress.                  |max = 3     |          |        |
  621. ------------------------------------------------------------------------------
  622. |SURFACE TEMPERATURE (ST)                   |            |[K]       |ECMWF   |
  623. |    |The temperature of the soil above     |min = 340   |          |        |
  624. |    |7 cm depth.                           |max = 190   |          |        |
  625. ------------------------------------------------------------------------------
  626. |MEAN SEA LEVEL PRESSURE (SP)               |            |[Pa]      |ECMWF   |
  627. |    |The mean atmospheric pressure at      |min = 95000 |          |        |
  628. |    |sea level.                            |max = 106000|          |        |
  629. ------------------------------------------------------------------------------
  630. |SURFACE NET SHORTWAVE RADIATION (SS)       |            |[W] [m^-2]|ECMWF   |
  631. |    |Net shortwave radiation absorbed      |min = 0     |          |        |
  632. |    |at the surface.                       |max = 950   |          |        |
  633. ------------------------------------------------------------------------------
  634. |SURFACE NET LONGWAVE RADIATION (SL)        |            |[W] [m^-2]|ECMWF   |
  635. |    |Net longwave radiation absorbed at    |min = -300  |          |        |
  636. |    |the surface.                          |max = 60    |          |        |
  637. ------------------------------------------------------------------------------
  638. |TOA NET SHORTWAVE RADIATION (TS)           |            |[W] [m^-2]|ECMWF   |
  639. |    |Net shortwave radiation at the top    |min = 0     |          |        |
  640. |    |of the atmosphere.                    |max = 1200  |          |        |
  641. ------------------------------------------------------------------------------
  642. |TOA NET LONGWAVE RADIATION (TL)            |            |[W] [m^-2]|ECMWF   |
  643. |    |Net longwave radiation at the top     |min = -350  |          |        |
  644. |    |of the atmosphere.                    |max = -80   |          |        |
  645. ------------------------------------------------------------------------------
  646. |SURFACE SENSIBLE HEAT FLUX (SH)            |            |[W] [m^-2]|ECMWF   |
  647. |    |The energy flux, at the surface,      |min = -700  |          |        |
  648. |    |due to temperature gradient           |max = 400   |          |        |
  649. |    |between surface and air.              |            |          |        |
  650. ------------------------------------------------------------------------------
  651. |SURFACE LATENT HEAT FLUX (LH)              |            |[W] [m^-2]|ECMWF   |
  652. |    |The energy flux at the surface,       |min = -700  |          |        |
  653. |    |due to evaporation of water.          |max = 200   |          |        |
  654. ------------------------------------------------------------------------------
  655. | III.  Diurnally Resolved 6-hourly Forcing Fields                           |
  656. ------------------------------------------------------------------------------
  657. |2-METER TEMPERATURE (T)                    |            |[K]       |ECMWF   |
  658. |    |The air temperature at 2 m above      |min = 220   |          |        |
  659. |    |the ground.                           |max = 330   |          |        |
  660. ------------------------------------------------------------------------------
  661. |2-METER DEW POINT TEMPERATURE (D)          |            |[K]       |ECMWF   |
  662. |    |The dew point temperature at 2 m      |min = 215   |          |        |
  663. |    |above the ground.                     |max = 306   |          |        |
  664. ------------------------------------------------------------------------------
  665. |10-METER WIND MAGNITUDE (W)                |            |[m] [s^-1]|ECMWF   |
  666. |    |The total wind magnitude (speed)      |min = 0     |          |        |
  667. |    |given by the square root of U^2 +     |max = 35    |          |        |
  668. |    |V^2. Where U and V are eastward       |            |          |        |
  669. |    |northward wind components,            |            |          |        |
  670. |    |respectively.                         |            |          |        |
  671. ------------------------------------------------------------------------------
  672. |SURFACE PRESSURE (P)                       |            |[Pa]      |ECMWF   |
  673. |    |The atmospheric pressure at the       |min = 50000 |          |        |
  674. |    |surface.                              |max = 106000|          |        |
  675. ------------------------------------------------------------------------------
  676. |HYBRID SURFACE SHORTWAVE DOWN RADIATION (S)|            |[W] [m^-2]|NASA/   |
  677. |    |Shortwave down radiation at the       |min = 0     |          |LaRC,   |
  678. |    |surface.                              |max = 1200  |          |ECMWF   |
  679. ------------------------------------------------------------------------------
  680. |HYBRID SURFACE LONGWAVE DOWN RADIATION  (L)|            |[W] [m^-2]|NASA/   |
  681. |    |Longwave down radiation at the        |min = 0     |          |LaRC,   |
  682. |    |surface.                              |max = 600   |          |ECMWF   |
  683. ------------------------------------------------------------------------------
  684. |HYBRID TOTAL PRECIPITATION (O)             |            |[W] [m^-2]|NOAA/NMC|
  685. |    |Total precipitation                   |min = 0     |          |GPCP    |
  686. |    |                                      |max = 1200  |          |        |
  687. ------------------------------------------------------------------------------
  688. |HYBRID CONVECTIVE PRECIPITATION (C)        |            |[W] [m^-2]|NOAA/NMC|
  689. |    |Convective precipitation              |min = 0     |          |GPCP    |
  690. |    |                                      |max = 600   |          |        |
  691. ------------------------------------------------------------------------------
  692.  
  693. 8.3  Sample Data Base Data Record.
  694.  
  695.      Not applicable.
  696.  
  697. 8.4  Data Format.
  698.  
  699.      Compressed format:
  700.  
  701.      The ECMWF data has been compressed using Unix Compress.  Compress uses 
  702.      the modified Lempel-Ziv algorithm popularized in "A Technique for High 
  703.      Performance Data Compression", Terry A. Welch, IEEE Computer, vol. 17, 
  704.      no. 6 (June 1984), pp. 8-19.  Common substrings in the file are first 
  705.      replaced by 9-bit codes 257 and up.  When code 512 is reached, the 
  706.      algorithm switches to 10-bit codes and continues to use more bits until 
  707.      the limit specified by the -b flag is reached (default 16).  Bits must be 
  708.      between 9 and 16.  The default can be changed in the source to allow 
  709.      compress to be run on a smaller machine.
  710.  
  711.      The amount of compression obtained depends on the size of the input, the
  712.      number of bits per code, and the distribution of common substrings.  The 
  713.      ECMWF data has been reduced by approximately 85%.  So watch out!!!
  714.  
  715.      The data described here can be de-compressed using the platform specific 
  716.      programs listed below. 
  717.  
  718.      DOS       MAC               UNIX         VMS        
  719.      ----------------------------------------------------
  720.      u16.zip   MacGzip0.3b2      gzip1-2-3    gzip-1-2-3
  721.  
  722.      These programs are located in the SOFTWARE directory on this CD-ROM.  The 
  723.      programs are also available via FTP from many archival data bases on the 
  724.      Internet.  Information on anonymous FTP sites which supply these software 
  725.      can be obtained via anonymous FTP at ftp.cso.uiuc.edu in the directory 
  726.      /doc/pcnet in the file compression.
  727.  
  728.  
  729.      Uncompressed format:
  730.  
  731.      The CD-ROM file format is ASCII, and consists of numerical fields of 
  732.      varying length, which are space delimited and arranged in columns and 
  733.      rows.  Each column contains 180 numerical values and each row contain 360 
  734.      numerical values.  
  735.  
  736.           Grid arrangement
  737.  
  738.              ARRAY(I,J)
  739.              I  = 1 IS CENTERED AT 179.5W
  740.              I INCREASES EASTWARD BY 1 DEGREE
  741.              J  = 1 IS CENTERED AT 89.5N
  742.              J INCREASES SOUTHWARD BY 1 DEGREE
  743.  
  744.              90N - | - - - | - - - | - - - | - -
  745.                    | (1,1) | (2,1) | (3,1) |
  746.              89N - | - - - | - - - | - - - | - -
  747.                    | (1,2) | (2,2) | (3,2) |
  748.              88N - | - - - | - - - | - - - | - -
  749.                    | (1,3) | (2,3) | (3,3) |
  750.              87N - | - - - | - - - | - - - |
  751.                   180W   179W    178W   177W
  752.  
  753.             ARRAY(360,180)
  754.  
  755. 8.5  Related Data Sets.
  756.  
  757.      NOAA/NMC, GPCP precipitation data available on ISLSCP Initiative I 
  758.      Volume 5 (see NMC_CPCP.DOC).
  759.  
  760.                          9.  DATA MANIPULATIONS
  761.  
  762. 9.1  Formulas.
  763.  
  764.      9.1.1  Derivation Techniques/Algorithms.
  765.  
  766.             OROGRAPHY (SURFACE GEOPOTENTIAL HEIGHT)
  767.  
  768.             Although ECMWF Orography (Surface Geopotential Height) is not 
  769.             included on this CD-ROM, it is undoubtedly one of the most 
  770.             important surface fields. Once defined it determines directly or 
  771.             indirectly some other surface fields (temperatures for example) 
  772.             and it has an important role in the analysis and forecast. 
  773.             Therefore, a description on how it is derived is presented below.
  774.  
  775.             The model orography can be represented in terms of an area mean or 
  776.             an envelope orography. It is calculated according to the orography 
  777.             expression
  778.  
  779.             phi(s) = g [H(m) + [alpha][sigma]]
  780.  
  781.             where g = 9.80665 is the mean acceleration of the Earth's gravity, 
  782.             H(m) is the mean height on the user-defined grid retrieved from 
  783.             the US Navy summary data set (Tibaldi and Geleyn, 1981), alpha is 
  784.             the proportion of standard deviation to be added to the mean 
  785.             height over land points (alpha is not equal to 0 for an envelope 
  786.             orography), and sigma is the standard deviation of mean height 
  787.             defined for the same grid as H(m).
  788.  
  789.  
  790.             I.  Prescribed/Diagnostic Fields
  791.  
  792.             ALBEDO
  793.  
  794.             The background land albedo is interpolated to the model grid from 
  795.             the mean annual values of the climatology by Dorman and Sellers 
  796.             (1989). The original albedo climate data is a yearly averaged 
  797.             climate field, with a resolution of 1.875 degrees on a regular 
  798.             lat/long grid (Preuss and Geleyn, 1980; Geleyn and Preuss, 1983). 
  799.             The interpolated field is then filtered by the same Gaussian 
  800.             filter as is used in the orography filtering.
  801.  
  802.             Since sea ice has an important role in defining the global albedo 
  803.             it was necessary to derive an annual mean sea ice pattern. The 
  804.             following constraints are then imposed on the albedo field: over 
  805.             sea ice values are reset to 0.55; over open sea (water points) the 
  806.             albedo is 0.07; over land points the minimum albedo must not be 
  807.             below 0.07 and the overall maximum cannot exceed 0.80 (usually 
  808.             over snow-covered areas).
  809.  
  810.             In snow covered areas this background albedo, is modified taking 
  811.             into account the snow depth and temperature, masking by the 
  812.             vegetation and the presence of ice dew. The albedo of the snow 
  813.             covered part is set to vary between a minimum (0.4) at melting 
  814.             point, and a maximum (0.8) at temperature T(o) - C(ST), {C(ST) = 
  815.             5C}. Where T(o) is the ice melting temperature and C(ST) is the 
  816.             temperature for the snow albedo.
  817.  
  818.             Finally, the albedo is modified for the parallel solar radiation 
  819.             depending on the cosine of the solar zenith angle. The thermal 
  820.             emissivity of the surface is assumed to be 0.996 everywhere, 
  821.             giving a thermal albedo of 0.004.
  822.  
  823.             The albedo, values provided on the Volume 2 CD-ROM are a yearly 
  824.             background climate field.  The ECMWF model alters this field 
  825.             during the run according to the snow cover.
  826.  
  827.             SURFACE ROUGHNESS LENGTH
  828.  
  829.             The roughness length due to vegetation is an original climate 
  830.             data set, defined on a regular 5 degree lat/long grid all over the 
  831.             globe (Baumgartner et al., 1977), and therefore it must be 
  832.             interpolated from the original to the user-defined resolution. The 
  833.             total roughness length is calculated from a simple expression
  834.  
  835.             Z(o) = [Z(V)^2 + Z(H)^2]^0.5
  836.  
  837.             Where Z(V) is the roughness length due to vegetation on the user 
  838.             defined grid and Z(H) is the roughness length derived from 
  839.             orography parameters and is part of the US Navy summary data set. 
  840.             The information about urbanization has already been built in to 
  841.             Z(H), in such a way that for 100% urban area a value of 2.5 meters 
  842.             is assumed.
  843.  
  844.  
  845.             SURFACE SOIL WETNESS (MOISTURE)
  846.  
  847.             This surface field is derived in a straightforward way from the 
  848.             surface soil moisture climate data set. The surface soil moisture 
  849.             climate data set is defined on a global 4 x 5 degree lat/long 
  850.             grid and is available for the 1st and 16th day of each month 
  851.             (Mintz and Serafini, 1981). The surface soil moisture climate data 
  852.             are interpolated to a user-defined grid. The original maximum 
  853.             value of the moisture that the soil can hold is set to 15 cm of 
  854.             water.  Since, the first ground layer reaches only 7.2 cm in 
  855.             depth, it is assumed that the maximum water content for this layer 
  856.             cannot exceed 2 cm, and therefore all original values are scaled 
  857.             accordingly.
  858.  
  859.             The field is of no relevance over the model water points, where it 
  860.             is set to zero.
  861.  
  862.             DEEP-LAYER SOIL TEMPERATURE
  863.  
  864.             This field was derived from surface temperature which has been 
  865.             obtained by the procedure described above. From the surface 
  866.             temperature, deep-layer temperature is calculated using the 
  867.             expression
  868.  
  869.             T(d)^n = [1-c]T(o) + c[aT(s)^n + bT(s)^n-1]
  870.  
  871.             Where T(o) denotes the mean annual surface temperature, T(s)^n and 
  872.             T(s)^n-1 are the surface temperature for month n and previous 
  873.             month n-1, a and b are constants defining the temperature phase 
  874.             lag and c is a constant describing the amplitude damping. 
  875.             Currently a = b = 0.5 and c = 0.77. The above formula applies only 
  876.             over land points.
  877.  
  878.             DEEP-LAYER SOIL WETNESS (MOISTURE)
  879.  
  880.             This climate field is derived from the original data of Mintz and 
  881.             Serafini (1981). The original soil moisture is first interpolated 
  882.             to the operational Gaussian grid. The depth of the model's deep 
  883.             (third) ground layer is 42 cm and the maximum water content in 
  884.             this layer is assumed to be 12 cm. The deep ground layer overlaps 
  885.             the middle layer, which begins at 7 cm and also has a depth of 42 
  886.             cm. It is assumed that the soil moisture between these two layers 
  887.             is in balance, since values used in the forecast model are scaled 
  888.             to the depth of the first ground layer (which is 7 cm deep). 
  889.  
  890.             CLIMATE DEEP SOIL TEMPERATURE
  891.  
  892.             Not available at this revision.
  893.  
  894.             CLIMATE DEEP SOIL WETNESS
  895.  
  896.             Not available at this revision.
  897.  
  898.             SNOW DEPTH
  899.  
  900.             There are a variety of meteorological phenomena which have various 
  901.             degrees of impact on snow creation and snow destruction. 
  902.             Eventually, it was decided that only the combination of 
  903.             precipitation and surface soil temperature over land points 
  904.             would be considered when creating the snow climate.
  905.  
  906.             The Snow Depth is not calculated as a prognostic variable as in 
  907.             most GCMs but is prescribed climatologically. The archived 
  908.             climatological snow is not derived from snow measurements but is 
  909.             derived according to some complicated semi-empirical modeling from 
  910.             climatological monthly precipitation and temperatures. Since there 
  911.             are now available, global climatologies of snow based on direct 
  912.             observations, it is suggested that the user be cautious in use of 
  913.             this unvalidated and indirectly derived climatology except to 
  914.             understand how the archived albedos are derived.
  915.  
  916.  
  917.             II.  Monthly, 6-hourly Forcing Fields
  918.  
  919.             2-METER TEMPERATURE
  920.  
  921.             Not available at this revision.
  922.  
  923.             2-METER DEW POINT TEMPERATURE
  924.  
  925.             Not available at this revision.
  926.  
  927.             SURFACE PRESSURE
  928.  
  929.             Not available at this revision.
  930.  
  931.             10-METER U VELOCITY
  932.  
  933.             For information on how u-wind velocity is derived see Janssen et 
  934.             al. (1992).
  935.  
  936.             10-METER V VELOCITY
  937.  
  938.             For information on how v-wind velocity is derived see Janssen et 
  939.             al. (1992).
  940.  
  941.             U-STRESS
  942.  
  943.             For information on how u-wind stress is derived see Janssen et 
  944.             al. (1992).
  945.  
  946.             V-STRESS
  947.  
  948.             For information on how v-wind stress is derived see Janssen et 
  949.             al. (1992).
  950.  
  951.             SURFACE TEMPERATURE
  952.  
  953.             A climatological surface temperature is derived according to the 
  954.             procedure described by Brankovic and Van Maanen (1985).
  955.  
  956.             The procedure described below was taken from Brankovic and Van 
  957.             Maanen (1985). A rather lengthy procedure is used to derive 
  958.             surface temperature from the ECMWF model output.
  959.  
  960.             The data has been interpolated to the model resolution, used with 
  961.             corrections for model elevation, and blended with the sea surface 
  962.             temperatures and sea-ice of Alexander and Mobley  (Tibaldi and 
  963.             Geleyn, 1971).  Since this data is based on early climatological 
  964.             information no longer in general use and has been highly 
  965.             manipulated to meet modeling requirements, it should be used with 
  966.             caution except for understanding its role in derivation of the 
  967.             time-dependent model surface fields.
  968.  
  969.             MEAN SEA LEVEL PRESSURE
  970.  
  971.             Not available at this revision.
  972.  
  973.             SURFACE NET SHORTWAVE RADIATION
  974.  
  975.             Surface shortwave radiation is derived from top of the atmosphere 
  976.             radiation and model atmospheric structure including clouds, 
  977.             according to the scheme of Foquart and Bonnel (1980) as given in 
  978.             detail in Research manual 3, ECMWF forecast model physical 
  979.             parameterization. 
  980.  
  981.             SURFACE NET LONGWAVE RADIATION
  982.  
  983.             Surface longwave fluxes are calculated from model atmospheric 
  984.             structure using clouds according to a parameterization which
  985.             includs a diffusivity factor. For further explanation, see 
  986.             Research manual 3, ECMWF forecast model physical parameterization.
  987.  
  988.             TOA NET SHORTWAVE RADIATION
  989.  
  990.             For information of on how top of the atmosphere shortwave 
  991.             radiation is derived, see Geleyn and Hollingsworth (1979), 
  992.             Morcrette (1990) and Morcrette (1991).
  993.  
  994.             TOA NET LONGWAVE RADIATION
  995.  
  996.             For information of on how top of the atmosphere longwave 
  997.             radiation is derived, see Geleyn and Hollingsworth (1979), 
  998.             Morcrette (1990), and Morcrette (1991).
  999.  
  1000.             SURFACE FLUX OF SENSIBLE HEAT
  1001.  
  1002.             For information on how surface sensible heat flux is derived see 
  1003.             Louis (1979) and Morcrette (1990).
  1004.  
  1005.             SURFACE LATENT HEAT FLUX
  1006.  
  1007.             For information on how surface latent heat flux is derived see 
  1008.             Louis (1979) and Morcrette (1990).
  1009.  
  1010.  
  1011.             III.  Diurnally-resolved (6-hourly) Forcing Fields
  1012.  
  1013.             2-METER TEMPERATURE
  1014.  
  1015.             Not available at this revision.
  1016.  
  1017.             2-METER DEW POINT TEMPERATURE
  1018.  
  1019.             Not available at this revision.
  1020.  
  1021.             WIND MAGNITUDE AT 10M
  1022.  
  1023.             Wind Magnitude was derived from the u and v components of wind at 
  1024.             10m.  Wind magnitude is equal to the square root of U^2 +  V^2. 
  1025.             Where U and V are eastward & northward wind components, 
  1026.             respectively. 
  1027.  
  1028.             SURFACE PRESSURE
  1029.  
  1030.             Not available at this revision.
  1031.  
  1032.             NASA/LaRC, ECMWF HYBRID SURFACE SHORTWAVE DOWN RADIATION
  1033.  
  1034.             This parameter was derived from the NASA/LaRC (monthly mean 
  1035.             radiation, on ISLSCP Initiative I CD-ROM Volume 1) surface 
  1036.             shortwave down radiation, ECMWF surface net shortwave radiation, 
  1037.             and ECMWF albedo.  The following equation was used:
  1038.  
  1039.             S(EH) = S(L)/SUM[S(NE)/[1 - A(E)]] * S(NE)/[1 - A(E)]
  1040.  
  1041.             where 
  1042.  
  1043.             S(EH) = Hybrid surface shortwave down radiation (6 hourly),
  1044.             SUM   = Summation,
  1045.             S(L)  = LaRC surface shortwave down radiation (monthly mean),
  1046.             S(NE) = ECMWF surface 6-hourly shortwave net radiation, 
  1047.             A(E)  = ECMWF Albedo (monthly mean).
  1048.  
  1049.             HYBRID SURFACE LONGWAVE DOWN RADIATION
  1050.  
  1051.             This parameter was derived from the NASA/LaRC (monthly mean 
  1052.             radiation, on ISLSCP Initiative I CD-ROM Volume 1) surface 
  1053.             longwave net radiation, ECMWF surface net longwave radiation, and 
  1054.             ECMWF surface temperature data.  The following equation was used:
  1055.  
  1056.             L(EH) = L(NL)/SUM[L(NE)] * L(NE) + 0.996[b] * 
  1057.                     [T(SE(t)) + T(SE(t-1))/2]^4
  1058.  
  1059.             where 
  1060.  
  1061.             L(EH) = Hybrid surface longwave down radiation (6-hourly),
  1062.             L(NL) = LaRC surface longwave net radiation (monthly mean),
  1063.             SUM   = Summation,
  1064.             L(NE) = ECMWF surface longwave net radiation (6-hourly),
  1065.             T(SE(t)) = ECMWF surface temperature (at time = t),
  1066.             T(SE(t-1)) = ECMWF surface temperature (at time = t-1)
  1067.             0.996 = Emissivity (used in ECMWF model for all land surfaces).
  1068.             b = Stefan-Boltzman constant (5.67051 x 10^-8 [W] [m^-2] [K^-4]
  1069.  
  1070.             HYBRID TOTAL AND CONVECTIVE PRECIPITATION
  1071.  
  1072.             These products were created by NOAA/NMC using four input data sets 
  1073.             which are listed below:
  1074.  
  1075.             1)  The GPCP global 1-degree gauge-based monthly precipitation 
  1076.                 analyses for 1987/88 (available and documented on CD-ROM 
  1077.                 Volume of this set).
  1078.  
  1079.             2)  The NMC Reanalysis global 1.875-degree 4DDA-based 6-hourly 
  1080.                 total precipitation analyses for 1987/88, available from NMC,
  1081.                 (Kalnay et al., 1993; Kalnay et al., 1995).
  1082.  
  1083.             3)  The NMC Reanalysis global 1.875-degree 4DDA-based 6-hourly 
  1084.                 convective precipitation analyses for 1987/88, available from 
  1085.                 NMC, (Kalnay et al., 1993; Kalnay et al., 1995).
  1086.  
  1087.             4)  The NASA/GSFC global 4x5 degree gauge-based daily 
  1088.                 precipitation analyses for Dec 1978 through Nov 1979, 
  1089.                 available from NASA/GSFC, (G. Walker, private communication, 
  1090.                 NASA/GSFC, greg@rootboy.gsfc.nasa.gov; see also Liston et al., 
  1091.                 1993, specifically Sec. 2.c, page 13).
  1092.  
  1093.             A detailed explanation of methods used to derive these data are 
  1094.             described in the file NMC_GPCP.DOC on ISLSCP Initiative I CD-ROM 
  1095.             Volume 1 & 5.
  1096.  
  1097. 9.2  Data Processing Sequence.
  1098.  
  1099.      9.2.1  Processing Steps and Data Sets.
  1100.  
  1101.             The ECMWF data assimilation system in 1987 consisted of a 
  1102.             multivariate optimal interpolation analysis, a non-linear normal 
  1103.             model initialization and a high resolution spectral model which 
  1104.             produced a first-guess forecast for the subsequent analysis. Data 
  1105.             were assimilated every 6 hours.
  1106.  
  1107.             The forecast model in 1987 used a spectral formulation in the 
  1108.             horizontal, with triangular truncation at total wavenumber 106, a 
  1109.             vertical coordinate with 19-level resolution which was terrain-
  1110.             following at low levels. The comprehensive physical 
  1111.             parametrization schemes included shallow and deep (Kuo) 
  1112.             convection, a radiation scheme which allowed interaction with 
  1113.             model generated clouds and the diurnal radiative cycle.
  1114.  
  1115.             ECMWF produces routine global analyses for the four main synoptic 
  1116.             hours 0000, 0600, 1200 and 1800 GMT and global 10 day forecast 
  1117.             based on 1200 GMT data. The operational schedule with the 
  1118.             approximate running times of the analysis and forecast suite is 
  1119.             shown in the figure below. As a forecasting center with the 
  1120.             emphasis on the medium-range, ECMWF operates with long data 
  1121.             collection times of between 18 hours for the 1800 GMT analysis and 
  1122.             8 hours for the 1200 GMT final analysis. This schedule ensures the 
  1123.             most comprehensive global data coverage including the Southern 
  1124.             Hemisphere surface data and global satellite sounding data.
  1125.  
  1126.              ________________________________________________________________
  1127.             |DATA OBSERVATION|           |           |           |           |
  1128.             |TIME            | 1501-2100 | 2101-0300 | 0301-0900 | 0901-1500 |
  1129.             |________________|___________|___________|___________|___________|
  1130.                                  ||           ||          ||           ||
  1131.              _______________     ||           ||          ||           ||
  1132.             |APPOXIMATE TIME|    \/           \/          \/           \/
  1133.             |OF DATA CUT-OFF|->(1100)       (1630)      (1730)       (2000)
  1134.             |_______________|    ||           ||          ||           ||
  1135.                               ___||___     ___||___     __||____     __||____
  1136.                            ->|ANALYSIS| ->|ANALYSIS| ->|ANALYSIS| ->|ANALYSIS|
  1137.                            | |VT 1800 | | |VT 1000 | | |VT 0600 | | |VT 1200 |
  1138.                            | |________| | |________| | |________| | |________|
  1139.                            |     ||     |     ||     |    ||      |    ||
  1140.                            |  ___\/___  |  ___\/___  |  __\/____  |  __\/____
  1141.                            | |INITIAL.| | |INITIAL.| | |INITIAL.| | |INITIAL.|
  1142.                            | |________| | |________| | |________| | |________|
  1143.                            |     ||     |     ||     |    ||      |     ||
  1144.                            ^     ||     ^     ||     ^    ||      ^     \/
  1145.                            |     \/     |     \/     |    \/      | (1200-0030)
  1146.                ________    |  ___||___  |  ___||___  |  __||____  |  ___||___
  1147.               |FORECAST|   | |FORECAST| | |FORECAST| | |FORECAST| | |FORECAST|
  1148.               |1200+6H |___| |VT 0000 |_| |VT 0600 |_| |VT 1200 |_| |   TO   |
  1149.               |VT 1800 |     |________|   |________|   |________|   |TEN DAYS|
  1150.               |________|                                            |________|
  1151.  
  1152.             The ECMWF operational schedule in late 1987, all times shown in 
  1153.             GMT.
  1154.  
  1155.      9.2.2  Processing Changes.
  1156.  
  1157.             The section below summarizes the modifications to the ECMWF 
  1158.             operational data production system from January 1987 through 
  1159.             December 1988. This is the time period for the data in this ISLSCP 
  1160.             Initiative I data set collection.  For information on 
  1161.             modifications made before and after these dates see "ECMWF, The 
  1162.             Description of the ECMWF/WCRP Level III-A Global Atmospheric Data 
  1163.             Archive."
  1164.  
  1165.             3 February 1987   The humidity pre-processing was modified.
  1166.  
  1167.             10 February 1987  SATEM precipitable water content was included to 
  1168.                               analysis.
  1169.  
  1170.             7 April 1987      Forecast model cycle 29. The surface and 
  1171.                               subsurface parameterization scheme has been 
  1172.                               revised. Each grid box is now divided into 
  1173.                               vegetated and bare ground parts which concerns 
  1174.                               the evaporation over land surfaces. The time 
  1175.                               evolution of the soil water content takes root 
  1176.                               uptake, interruption of precipitation and 
  1177.                               collusion of dew by a skin reservoir, surface 
  1178.                               run off due to sloping terrain and gravitational 
  1179.                               drainage into account.
  1180.  
  1181.                               The use of specific thermal properties of snow 
  1182.                               modifies the surface temperature evolution over 
  1183.                               snow covered ground.
  1184.  
  1185.                               The convective Kuo scheme was modified. The 
  1186.                               accumulated convective precipitation now 
  1187.                               includes convective snowfall. Over sea surface 
  1188.                               convective precipitation is allowed to fall as 
  1189.                               snow when the sea surface temperature is above 
  1190.                               0 degree C. For both land and sea points the air 
  1191.                               temperature at the first model level is required 
  1192.                               to be colder than minus 3 degree C for snowfall.
  1193.  
  1194.                               The post-processing method to compute the 10 m 
  1195.                               winds, 2m temperature and dew point has been 
  1196.                               reformulated. The calculations of 10m wind 
  1197.                               components and the 2m temperature base on 
  1198.                               realistic profiles of wind speed and temperature 
  1199.                               gradients within the atmospheric boundary layer 
  1200.                               which is assumed to be a Constant Flux Layer 
  1201.                               (CFL). The variables (at any height) are 
  1202.                               obtained by integrating their vertical 
  1203.                               derivatives.
  1204.  
  1205.                               The 2m dew point depression is computed by 
  1206.                               assuming that the relative humidity is constant 
  1207.                               in the CFL.
  1208.  
  1209.                               The modifications of the near surface 
  1210.                               temperature give a more realistic simulation of 
  1211.                               the diurnal temperature variation under clear 
  1212.                               sky conditions. The old 2m dew point calculation 
  1213.                               suffered from a surface layer which was too 
  1214.                               moist which results in a too narrow dew point 
  1215.                               spread. The new scheme corrects this deficiency 
  1216.                               to a large extent.
  1217.  
  1218.                               In stable conditions the new post-processing 
  1219.                               give lower wind speeds u-wind and v-wind at 10m 
  1220.                               height.  The reduction which is of the order 1 - 
  1221.                               3 ms^-1 is in better agreement with locally 
  1222.                               observed winds.
  1223.  
  1224.                               Over sea the Charnock constant of 0.032 was 
  1225.                               replaced by the lower value of 0.018.
  1226.  
  1227.                               Soil moisture analysis is not being done any 
  1228.                               more. The initial soil temperature and moisture 
  1229.                               content are taken from the first-guess.
  1230.  
  1231.             13 April 1987     An error in the computation of 10m wind and 2m 
  1232.                               temperature and dew-point temperature was fixed. 
  1233.                               The data of u-wind 10m, v-wind 10m, 2m 
  1234.                               temperature and 2m dew-point temperature are 
  1235.                               incorrect within the time period from 7-13 April 
  1236.                               1987.
  1237.  
  1238.             16 June 1987      Land wind data in the Tropics were used and the 
  1239.                               wind direction check was tightened up.
  1240.  
  1241.             7 July 1987       An error in post-processing of low cloud and 
  1242.                               total cloud amount was fixed. The total cloud 
  1243.                               cover is incorrect from 15 July 1986 to 6 July 
  1244.                               1987 as a result.
  1245.  
  1246.             21 July 1987      A number of changes relating mainly to the use 
  1247.                               of SATEMs was implemented. Now 7 SATEM layers 
  1248.                               are used in the vertical instead of 11, i.e. 
  1249.                               1000/700 hPa, 700/500 hPa, 500/300 hPa, 300/100 
  1250.                               hPa, 50/30 hPa, 30/10 hPa.
  1251.  
  1252.                               The modifications allow better use to be made of 
  1253.                               satellite sounding data in agreement with the 
  1254.                               vertical resolution given by the satellite 
  1255.                               instruments.
  1256.  
  1257.                               The satellite observation statistics and 
  1258.                               quality control were revised.
  1259.  
  1260.             11 August 1987    A problem with the stratospheric SATEMs during 
  1261.                               early August caused the analysis to develop an 
  1262.                               erroneous warm dome in the 50-30 hPa thickness 
  1263.                               field over the Antarctic which was fixed on 11 
  1264.                               August.
  1265.  
  1266.             27 October 1987   Observations at North Pole were included in data 
  1267.                               selection. The humidity analysis data selection 
  1268.                               criteria were made consistent with mass and wind 
  1269.                               analysis.
  1270.  
  1271.             8 December 1987   The first-guess rejection limit for winds was 
  1272.                               tightened and an asymmetric first-guess check on 
  1273.                               extra-tropical cloud track winds was introduced.
  1274.  
  1275.             5 January 1988    Forecast model cycle 30. A revised vertical 
  1276.                               diffusion scheme was implemented. The turbulent 
  1277.                               diffusion is now limited to below the top of the 
  1278.                               boundary layer except when static instability is 
  1279.                               generated. This modification restricts the 
  1280.                               vertical mixing to the boundary layer. The 
  1281.                               reduction of dissipation and momentum and heat 
  1282.                               mixing in the free atmosphere has a positive 
  1283.                               impact on zonal mean temperatures and reduces 
  1284.                               the zonal wind errors. The eddy activity becomes 
  1285.                               stronger.
  1286.  
  1287.                               Modest modifications in the parameterization of 
  1288.                               the surface processes were included. The 
  1289.                               revision of the numerical scheme affects the 
  1290.                               partitioning of the surface moisture flux in 
  1291.                               terms of water extraction from the various 
  1292.                               contributing reservoirs. The interaction between 
  1293.                               convective precipitation and surface hydrology 
  1294.                               was revised as well as the interaction between 
  1295.                               the radiation and both the canopy layer and the 
  1296.                               snow.
  1297.  
  1298.                               The new surface parameters are only marginally 
  1299.                               influenced by these changes except in the case 
  1300.                               when snow is melting. Now the surface 
  1301.                               temperatures are allowed to be positive even 
  1302.                               with snow on the ground.
  1303.  
  1304.             26 January 1988   Divergent structure functions were included in 
  1305.                               wind correlation's of the analysis. The 
  1306.                               divergent structure functions improved the 
  1307.                               analysis significantly especially in the Tropics 
  1308.                               but the improvements were found short-lived 
  1309.                               during the assimilation cycle.
  1310.  
  1311.             1 March 1988      The revision of the MARS interpolation software 
  1312.                               affects especially the surface orographic field 
  1313.                               of the ECMWF/TOGA Level III Basic Data Set.
  1314.  
  1315.             12 July 1988      To minimize the impact of bad data in the data 
  1316.                               assimilation system the quality control 
  1317.                               algorithm have been modified which includes a 
  1318.                               more efficient OI check of SATEMs in areas with 
  1319.                               sufficient non-SATEM data and a general 
  1320.                               tightening of first-guess and OI rejection 
  1321.                               limits.
  1322.  
  1323.                               The structure functions were modified, resulting 
  1324.                               in an increased effective horizontal and 
  1325.                               vertical analysis resolution.
  1326.  
  1327.             22 November 1988  Forecast model cycle 31. A modification of the 
  1328.                               surface scheme was implemented in order to 
  1329.                               correct some of the deficiencies of 2 m 
  1330.                               temperature forecast.
  1331.  
  1332.                               1.  The root profile was adjusted. The values of 
  1333.                                   the root percentage in each of the 2 soil 
  1334.                                   layers are now 50% (70%) intermediate layer 
  1335.                                   and a 0% (15%) in the climate layer 
  1336.                                   (percentage values within the brackets are 
  1337.                                   valid for the old scheme). In the absence of 
  1338.                                   precipitation no root extraction is allowed 
  1339.                                   from the climate reservoir.
  1340.  
  1341.                               2.  The background vegetation cover in dry 
  1342.                                   situations was changed. No plant 
  1343.                                   transpiration is allowed if the soil wetness 
  1344.                                   in the root zone is lower than a threshold 
  1345.                                   value. The background vegetation cover is 
  1346.                                   not decreased linearly to 0 when the root 
  1347.                                   soil wetness decreases to 0.
  1348.  
  1349.             14 December 1988  A change was made to the analysis, to 
  1350.                               prevent uncontrolled growth of spurious vortices 
  1351.                               at the top level of the model.
  1352.  
  1353. 9.3  Calculations.
  1354.  
  1355.      9.3.1  Special Corrections/Adjustments.
  1356.  
  1357.             Below is a description of the regridding procedures, performed by 
  1358.             the NASA Goddard DAAC, used on the ECMWF data:
  1359.  
  1360.             1)  Converted the original ECMWF (1.125 x 1.125 degree) grid point 
  1361.                 to (1.125 x 1.125 degree) grid area. This was done by 
  1362.                 averaging the four grid point corners for each grid area.
  1363.             2)  The grid area data values were then replicated along a 
  1364.                 latitude by the factor that would result in a common multiple. 
  1365.                 Since the target grid count for the gridded ISLSCP data 
  1366.                 sets is 360 latitude grids by 180 longitude grids, the 
  1367.                 factors 360 and 180 were used for replication.  Each original 
  1368.                 grid value along a latitude was then replicated a total of  
  1369.                 360 times.  Once a latitude band has been replicated, a set of  
  1370.                 replicated grid values starting at the beginning of the 
  1371.                 latitude band are summed, averaged and assigned to a grid cell 
  1372.                 in the target grid.  This set of replicated grid cells for 
  1373.                 determining the target grid parameter value is equal to the 
  1374.                 number of total original grid cells along a latitude band.   
  1375.                 For example, if the original grids cell count for a latitude 
  1376.                 was 144, and the target count was 360, then the number of 
  1377.                 replicated cells is 51840.  From these 51840 cells, 
  1378.                 consecutive sets of 144 values are summed, averaged and 
  1379.                 assigned to each of the target grid cells.  This method is 
  1380.                 then repeated for each latitude band.
  1381.             3)  The results of the above steps are then taken, and each data 
  1382.                 value along a longitude band is replicated using a factor of 
  1383.                 180, and then summed, averaged, and assigned to the target 
  1384.                 grid in much the same manner as before, then repeated for each 
  1385.                 longitude band. 
  1386.             4)  The regridded (1 x 1 degree) ECMWF data were then used to 
  1387.                 produce monthly 6-hourly means, monthly means, monthly 
  1388.                 maximum, monthly minimum, and monthly Standard Deviation data 
  1389.                 files for the appropriate data sets (see section 6.3.2).  The 
  1390.                 monthly 6 hourly mean data were produced by adding a months 
  1391.                 period of data for each of the four synoptic hours and 
  1392.                 dividing by the number of days for that particular month.  The 
  1393.                 monthly mean data were then produced from the monthly 6-hourly 
  1394.                 mean data.
  1395.  
  1396. 9.4  Graphs and Plots.
  1397.  
  1398.      See "ECMWF, The Description of the ECMWF/WCRP Level III-A Global 
  1399.      Atmospheric Data Archive."
  1400.  
  1401.                           10.  ERRORS
  1402.  
  1403. 10.1  Sources of Error.
  1404.  
  1405.       The ECMWF data sets have biases which are only partially documented. 
  1406.  
  1407.       Many of the surface and diagnostic field data sets are adapted to a 
  1408.       specific model orography. For additional information on orography, see 
  1409.       Jarraud et al. (1988), and Miller et al. (1989).
  1410.  
  1411.       See Janssen et al. (1992), for information on sources of error, for the 
  1412.       following parameters:
  1413.  
  1414.       10 meter u-wind velocity
  1415.       10 meter v-wind velocity
  1416.       u-wind stress
  1417.       v-wind stress
  1418.  
  1419.       See Louis (1979) and Morcrette (1990), for information on sources of 
  1420.       error, for the following parameters:
  1421.  
  1422.       surface sensible heat flux
  1423.       surface latent heat flux
  1424.  
  1425.       See Geleyn and Hollingsworth (1979), Morcrette (1990) and Morcrette 
  1426.       (1991), for information on sources of error, for the following 
  1427.       parameters:
  1428.  
  1429.       surface shortwave radiation
  1430.       surface longwave radiation
  1431.       TOA shortwave radiation
  1432.       TOA longwave radiation
  1433.  
  1434. 10.2  Quality Assessment.
  1435.  
  1436.       10.2.1  Data Validation by Source.
  1437.  
  1438.               See sections 9.2.2 and 10.1.
  1439.  
  1440.       10.2.2  Confidence Level/Accuracy Judgment.
  1441.  
  1442.               See section 10.1.
  1443.  
  1444.       10.2.3  Measurement Error for Parameters and Variables.
  1445.  
  1446.               See section 10.1.
  1447.  
  1448.       10.2.4  Additional Quality Assessment Applied.
  1449.  
  1450.               A comparison between 48-hour forecasts from the ECMWF model and 
  1451.               area averaged time series for the FIFE 1987 surface data was 
  1452.               made by Betts et al. (1993).  The comparison of the October 1987 
  1453.               data showed a consistent picture, reflecting five systematic 
  1454.               errors in the model.
  1455.  
  1456.               1)  The incoming short-wave radiation is too high in clear-sky 
  1457.                   conditions, perhaps by as much as 10%.  The fixed model 
  1458.                   albedo is lower than the data in October (the difference was 
  1459.                   less in August), but this may be unique to this grid point.
  1460.  
  1461.               2)  The ground-surface model, which has a 7 cm thick first 
  1462.                   surface layer, is too slow to respond to the net radiation 
  1463.                   after sunrise, and cools too slowly at night.  Since this 
  1464.                   layer must warm before the Sensible Heat transfer to the 
  1465.                   atmosphere can become upward, the model needs a very large 
  1466.                   downward ground heat flux after sunrise, as large as 200 [W]
  1467.                   [m^-2]. (The error is amplified by a time-truncation problem 
  1468.                   in the model.)  This introduces a day-time phase lag into 
  1469.                   the upward Sensible Heat flux, and appears also to result in 
  1470.                   a net heat flux into the ground, even as late in the year as 
  1471.                   October.
  1472.  
  1473.               3)  The difference between surface temperature and air 
  1474.                   temperature is too small in the model.  This is associated 
  1475.                   in part with having the same roughness lengths for heat and 
  1476.                   momentum in the model.
  1477.  
  1478.               4)  The model Latent Heat flux is near zero in October.  This 
  1479.                   results from ground-moisture values below the model 
  1480.                   threshold for evaporation (set at 30% of the soil field 
  1481.                   capacity).  These are kept low by the soil moisture 
  1482.                   specified in the climate layer for October.
  1483.  
  1484.               5)  The model Boundary Layer dries out as a result of having no 
  1485.                   surface Latent Heat flux.
  1486.  
  1487.               The Betts et al. (1993) analysis identified three possible 
  1488.               small biases in the 1987 model: they were each about 1-2% and 
  1489.               were all additive.
  1490.  
  1491.               1)  The parameterized version of the short-wave radiative code 
  1492.                   has an incoming flux 1-2% higher than a more exact narrow 
  1493.                   model.
  1494.  
  1495.               2)  The 1987 code did not include absorption in the shortwave 
  1496.                   by either the water-vapor continuum or aerosols; each of 
  1497.                   which might account for another 1-2% reduction in the 
  1498.                   incoming clear-sky shortwave at the surface.
  1499.  
  1500.               3)  The model's sensible- and latent-heat fluxes lag by about 2 
  1501.                   hours because of the slow thermal response of the 7 cm soil 
  1502.                   layer.  This is a result of the model's ground heat flux 
  1503.                   which is too high during the day-time heating cycle, 
  1504.                   reaching values in the morning of over 200 [W] [m^-2].
  1505.  
  1506.               Dr. Robert Dickinson, of the University of Arizona's Department 
  1507.               of Atmospheric Sciences, supplied the following quality 
  1508.               assessment of the ECMWF parameters.
  1509.  
  1510.                    Assessment       Parameter
  1511.                    ------------     ---------------------------------
  1512.                    I.  Prescribed/Diagnostic Fields
  1513.  
  1514.                    Questionable     Albedo
  1515.                    Questionable     Surface Roughness Length
  1516.  
  1517.                    Unreliable       Surface Soil Wetness
  1518.                    Questionable     Deep Soil Temperature
  1519.                    Unreliable       Deep Soil Wetness
  1520.                    Unreliable       Climate Deep-Soil Wetness
  1521.                    Questionable     Climate Deep-Soil Temperature
  1522.                    Unreliable       Snow Depth
  1523.  
  1524.                    II.  Monthly 6-hourly Forcing Fields
  1525.  
  1526.                    Reliable         Temperature at 2m
  1527.                    Questionable     Dew point Temperature at 2m
  1528.                    Reliable         Surface Pressure
  1529.                    Reliable         U-wind at 10 meters
  1530.                    Reliable         V-wind at 10 meters
  1531.                    Questionable     U-wind stress
  1532.                    Questionable     V-wind stress
  1533.                    Questionable     Surface Temperature
  1534.                    Reliable         Mean Sea Level Pressure
  1535.                    Unreliable       Surface Net Shortwave Radiation
  1536.                    Questionable     Surface Net Longwave Radiation
  1537.                    Unreliable       TOA Net Shortwave Radiation
  1538.                    Unreliable       TOA Net Longwave Radiation
  1539.                    Unreliable       Surface Sensible Heat Flux
  1540.                    Unreliable       Surface Latent Heat Flux
  1541.  
  1542.                    III.  Diurnally-resolved (6-hourly) Forcing Fields
  1543.  
  1544.                    Reliable         Temperature at 2m
  1545.                    Questionable     Dew point Temperature at 2m
  1546.                    Reliable         Wind magnitude at 10 meters
  1547.                    Reliable         Surface Pressure
  1548.                    Not available    NASA/LaRC, ECMWF hybrid incident SW and 
  1549.                                     LW radiation.
  1550.                    Not available    NOAA/NMC, GPCP hybrid Total and convective 
  1551.                                     Precipitation.
  1552.  
  1553.                              11.  NOTES
  1554.  
  1555. 11.1  Known Problems With The Data
  1556.  
  1557.       U- and V-Wind Components at the Poles
  1558.       -------------------------------------
  1559.       In 1991 it was discovered that, on a regular latitude/longitude grid, 
  1560.       the ECMWF u- and v- components of wind were incorrect at the poles. The 
  1561.       problem was that the horizontal components of wind gave inconsistent 
  1562.       polar values of wind magnitude and direction. Changes have been made to 
  1563.       the interpolation routines used to create the ECMWF/TOGA Basic Data sets 
  1564.       and to extract data from the ECMWF/TOGA Advanced Data Sets and the 
  1565.       Supplementary Fields Data Set. These changes have had the following 
  1566.       effects on u- and v-wind fields at the poles:
  1567.  
  1568.              Surface data. The grid points at each of the poles will contain 
  1569.              horizontal wind components from the nearest neighboring Gaussian 
  1570.              latitude circle interpolated to the required resolution. For the 
  1571.              0.5625 degree lat/lon grid (current ECMWF model, 17 September 
  1572.              1991 onwards) model the nearest latitude circle is + or - 
  1573.              89.578132.
  1574.  
  1575. 11.2  Usage Guidance.
  1576.  
  1577.       No surface observations are used, so that the surface data provided via 
  1578.       ECMWF comes from the model simulations of surface processes, strongly 
  1579.       constrained by observed atmospheric information and a priori surface 
  1580.       climatological information.
  1581.  
  1582.       There were frequent changes in the model (see section 9.2.2 for 
  1583.       details), many involving surface processes, over the temporal period of 
  1584.       these ECMWF data. Since the surface data are inferred from model 
  1585.       calculations constrained by atmospheric data, artificial discontinuities 
  1586.       in the data would be expected at the dates of model changes.
  1587.  
  1588.       Users of the Supplementary Fields Data Set should note the following 
  1589.       statement which was issued by the Research Department at ECMWF in April 
  1590.       1990.
  1591.  
  1592.            Users of the ECMWF low level wind data, in particular over the 
  1593.            oceans, should be aware of an inconsistency that exists between the 
  1594.            archived surface stress values and the stresses calculated 
  1595.            diagnostically from archived low level wind fields and 
  1596.            temperatures.
  1597.  
  1598.            Using the ECMWF parametrization diagnostically for example, 
  1599.            produces stresses that are higher than archived model values 
  1600.            because of the impact of the time algorithms used for the model's 
  1601.            boundary layer scheme.
  1602.  
  1603. 11.3  Other Relevant Information.
  1604.  
  1605.       The data sets are adapted to a specific model orography; the data sets 
  1606.       have biases which are only partially documented (reference list).
  1607.  
  1608.       No surface observations of temperature, specific humidity, 
  1609.       precipitation, nor surface wind observations over land were used in the 
  1610.       analysis.
  1611.  
  1612.       Model spin-up can seriously affect the flux data.  All flux fields, 
  1613.       including total cloud cover, are first-guess fields (i.e., 6-hour 
  1614.       forecasts).
  1615.  
  1616.       Several fields such as soil moisture, snow depth, deep soil parameters, 
  1617.       although included in the analysis data set, are not analyzed but evolve 
  1618.       during the data assimilation cycle.
  1619.  
  1620.       The Technical Attachment to the Description of the ECMWF/WCRP Archive 
  1621.       should be cited by users in publications (see reference section).
  1622.  
  1623.                            12.  REFERENCES
  1624.  
  1625. 12.1  Satellite/Instrument/Data Processing Documentation.
  1626.  
  1627.       Brankovic, C., and J. Van Maanen, 1985. The ECMWF Climate system. ECMWF 
  1628.           Rech. Memo. No 109 51 pp + figs.
  1629.       ECMWF Manual 3: ECMWF forecast model physical parametrization, 3rd 
  1630.           Edition. ECMWF Research Department, Shinfield Park, Reading, 
  1631.           Berkshire RGE 9AX, England.
  1632.       ECMWF, The Description of the ECMWF/WCRP Level III-A Global Atmospheric 
  1633.           Data Archive. ECMWF Operations Department Shinfield Park, Reading, 
  1634.           Berkshire RGE 9AX, England.
  1635.  
  1636. 12.2  Journal Articles and Study Reports.
  1637.  
  1638.       Alexander, R. C. and R. L. Mobley, 1974. Monthly average sea-surface 
  1639.           temperatures and ice-pack limits for 1 degree global grid. RAND Rep. 
  1640.           R01310-ARPA, 30 pp.
  1641.       Baumgartner, A., H. Mayer and W. Metz, 1977. Weltweite Verteilung des 
  1642.           Rauhigkeitsparameters z(o) mit Anwendung auf die Energiedissipation 
  1643.           and der Erdoberflache. Meteor. Rundschau., 30:43-48.
  1644.       Betts, A.K., J.H. Ball, and A.C.M. Beljaars, 1993. Comparison between 
  1645.           the land surface response of the ECMWF model and the FIFE-1987 data. 
  1646.           Q.J.R. Meteorol. Soc., 119:975-1001.
  1647.       Dewey, K. F. and R. Heim, Jr., 1982. Variations in Northern Hemisphere 
  1648.           snow cover utilizing digitized weekly charts from satellite imagery, 
  1649.           1967-1980. Proceedings of the 6th Annual Climate Diagnostics 
  1650.           Workshop, Palisades, N.Y., 157-165.
  1651.       Dorman, J.L. and P.J. Sellers, 1989. A global climatology of albedo, 
  1652.           roughness length and stomatal resistance for atmospheric general 
  1653.           circulation models as represented by the simple biosphere model 
  1654.           (SiB). J.A.M., 28(9):833-855.
  1655.       Elsaser, W. M., 1942. Heat transfer by infrared radiation in the 
  1656.           atmosphere. Harvard Meteorological Studies No. 6, 107 pp.
  1657.       Fouqart, Y., and B. Bonnel, 1980. Computations of solar heating of the 
  1658.           earth's atmosphere: a new parameterization. Beitr. Phys. Atmos., 
  1659.           53:35-62
  1660.       Geleyn, J. F., A. Hollingsworth, 1979. An economical analytical method 
  1661.           for the computation of the interaction between scattering and line 
  1662.           absorption of radiation. Beitr. Phys. Atmos., 52:1-16.
  1663.       Geleyn, J. F. and H. J. Preuss, 1983. A new data set of satellite-
  1664.           derived surface albedo values for operational use at ECMWF. Arch. 
  1665.           Meteor. Geophys. Bioclim., Ser. A, 32:353-359.
  1666.       Janssen, P. A. E. M., A. C. M. Beljaar, A. Simmons, and P. Viterbo, 
  1667.           1992. The determination of the surface stress in an atmospheric 
  1668.           model. Mon. Wea. Rev., 120:2977-2985.
  1669.       Jarraud, M., A. J. Simmons, and M. Kanamitsu, 1988. Sensitivity of 
  1670.           medium-range weather forecast to the use of an envelope orography. 
  1671.           Q. J. Royal Meteorol. Soc., 114:989-1025.
  1672.       Louis, J. F., 1979. A parametric model of vertical eddy fluxes in the 
  1673.           atmosphere. Boundary Layer Meteorol., 17:187-202.
  1674.       Miller, M. J., T. N. Palmer, and R. Swinbank, 1989. Parametrization and 
  1675.           influence of subgridscale orography in general circulation and 
  1676.           numerical weather prediction models. Meteorol. Atmos. Phys., 
  1677.           40:84-109.
  1678.       Mintz, Y. and Y. Serafini, 1981. Global fields of soil moisture and 
  1679.           land-surface evapotranspiration. NASA Goddard Space Flight Center 
  1680.           Tech.  Memo. 83907, Research review - 1980/81:178-180.
  1681.       Morcrette J. J., 1990. Impact of changes to the radiation transfer 
  1682.           parameterizations plus cloud optical properties in the ECMWF model. 
  1683.           Mon. Wea. Rev., 118:847-872.
  1684.       Morcrette J. J., 1991. Radiation and cloud radiative properties in the 
  1685.           European Center for Medium Range Weather Forecasts forecasting 
  1686.           system.  J. Geophysical Res., 96(5)9121-9132.
  1687.       Preuss, J. H. and J. F. Geleyn, 1980. Surface albedos derived from 
  1688.           satellite data and their impact of forecast models. Arch Meteor. 
  1689.           Geophys. Biocl., Ser. A, 29:345-356.
  1690.       Rogers, C. D., and C. D. Walshaw, 1966. The computation of the infrared 
  1691.           cooling rate in planetary atmospheres. Quart. J. Royal. Meteor. 
  1692.           Soc., 92:67-92.
  1693.       Taljaard, J. J., H. van Loon, H. L. Crutcher, and R. L. Jenne, 1969. 
  1694.           Climate of the upper air, Part 1 - Southern Hemisphere; 
  1695.           Temperatures, dew points and heights at selected pressure levels. 
  1696.           NAVAIR Atlas 50-1C-55, 135 pp. [Government Printing Office, 
  1697.           Washington, D.C.]
  1698.       Tibaldi, S. and J. F. Geleyn, 1981. The production of a new orography 
  1699.           land-sea mask and associated climatological surface fields for 
  1700.           operational purposes. ECMWF Tech. Memo. No. 40, 13 pp.
  1701.       Welch, T.A., 1984.  A Technique for High Performance Data Compression. 
  1702.           IEEE Computer, 17(6):8-19.
  1703.  
  1704. 12.3  Archive/DBMS Usage Documentation.
  1705.  
  1706.       GSFC DAAC User Services
  1707.       NASA/Goddard Space Flight Center
  1708.       Code 902.2
  1709.       Greenbelt, MD 20771
  1710.  
  1711.       Phone:     (301) 286-3209
  1712.       Fax:       (301) 286-1775
  1713.       Internet:  daacuso@eosdata.gsfc.nasa.gov
  1714.  
  1715. 13.2  Archive Identification.
  1716.  
  1717.       Goddard Distributed Active Archive Center
  1718.       NASA Goddard Space Flight Center
  1719.       Code 902.2
  1720.       Greenbelt, MD 20771
  1721.  
  1722.       Telephone:  (301) 286-3209
  1723.       FAX:        (301) 286-1775
  1724.       Internet:   daacuso@eosdata.gsfc.nasa.gov
  1725.  
  1726. 13.3  Procedures for Obtaining Data.
  1727.  
  1728.       Users may place requests by accessing the on-line system, by sending 
  1729.       letters, electronic mail, FAX, telephone, or personal visit.
  1730.  
  1731.       Accessing the GSFC DAAC Online System:
  1732.  
  1733.       The GSFC DAAC Information Management System (IMS) allows users to 
  1734.       ordering data sets stored on-line.  The system is open to the public.
  1735.  
  1736.       Access Instructions:
  1737.  
  1738.       Node name:  daac.gsfc.nasa.gov
  1739.       Node number: 192.107.190.139
  1740.       Login example: telnet daac.gsfc.nasa.gov
  1741.       Username:  daacims
  1742.       password:  gsfcdaac
  1743.  
  1744.       You will be asked to register your name and address during your first
  1745.       session.
  1746.  
  1747.       Ordering CD-ROMs:
  1748.  
  1749.       To order CD-ROMs (available through the Goddard DAAC) users should 
  1750.       contact the Goddard DAAC User Support Office (see section 13.2).
  1751.  
  1752. 13.4  GSFC DAAC Status/Plans.
  1753.  
  1754.       The ISLSCP Initiative I CD-ROM is available from the Goddard DAAC.
  1755.  
  1756.                    14.  OUTPUT PRODUCTS AND AVAILABILITY
  1757.  
  1758. 14.1  Tape Products.
  1759.  
  1760.       The ECMWF Level III-A data can be obtained on tape from ECMWF.
  1761.  
  1762.       ECMWF Forecasts
  1763.       Shinfield Park
  1764.       Reading/Berkshire
  1765.       RG2 9AX,
  1766.       United Kingdom 
  1767.  
  1768. 14.2  Film Products.
  1769.  
  1770.       None.
  1771.  
  1772. 14.3  Other Products.
  1773.  
  1774.       None.
  1775.  
  1776.                        15.  GLOSSARY OF ACRONYMS
  1777.  
  1778. CD-ROM        Compact Disk (optical), Read Only Memory
  1779. CFL           Constant Flux Layer
  1780. DAAC          Distributed Active Archive Center
  1781. ECMWF         European Center for Medium-Range Weather Forecasts
  1782. EOS           Earth Observing System
  1783. GMT           Greenwich Mean Time
  1784. GCM           General Circulation Model of the atmosphere
  1785. GPCP          Global Precipitation Climatology Project
  1786. GSFC          Goddard Space Flight Center
  1787. IDS           Inter disciplinary Science
  1788. ISLSCP        International Satellite Land Surface Climatology Project
  1789. LaRC          Langley Research Center
  1790. LW            Longwave radiation
  1791. NASA          National Aeronautics and Space Administration
  1792. NMC           National Meteorological Center
  1793. NOAA          National Oceanic and Atmospheric Administration
  1794. SiB           Simple Biosphere Model
  1795. SW            Shortwave radiation
  1796. TOA           Top of the Atmosphere
  1797. TOGA          Tropical Ocean Global Atmosphere
  1798. WCRP          World Climate Research Project
  1799.