QUARTERLY ACHIEVEMENTS OF INDIA METEOROLOGICAL DEPARTMENT

INDIA METEOROLOGICAL DEPARTMENT

Volume : 1, No. 3, Jul – Sep 2010

1

OBJECTIVES OF MODERNISATION Modernisation  of  atmospheric  observation  &  forecasting systems was  initiated  to  improve  the quality of meteorological services in the country with focus on the following:  

To enhance capabilities of observational systems  To network all existing and new observational systems  To enable reception, processing and archival in digital form  To  assimilate  multi  sector  data  in  numerical models  and 

prediction  To  ensure  real‐time  dissemination  of  all  processed 

information  

As a part of this and in keeping with the guide–lines given by the Planning  Commission,  Secretary,  MoES  constituted  an  expert committee comprising of eminent scientists and experts in India under  the  chairmanship  of  Shri  D.  R.  Sikka  to  specify  the optimum  requirements  of  the  observational  network  required for Forecasting, Aviation Services, Agro‐meteorology and human resource  in  the  field  of  meteorology  to  provide  a  weather service  of World  Standard.  The  committee  recommended  the optimum observation network for IMD. 

 

REQUIREMENTS OF OPTIMUM OBSERVATION NETWORK  Observation Instrument

Optimum Number

Number Available / Planned with other organization after

phase-I

Number remaining

under Phase -II

Automatic Rain Gauge 3600 1600 2000

Automatic Weather Station 1150 750 400

Doppler Weather Radar 68 34 34

Wind profiler 15 13 2 Aeronautical Instrumentation 50 26 24*

Upgrade RS/RW 44 30 14 Upgraded Pilot Balloon 70 70 0

  *   May be procured under Aviation Scheme  

MODERNISATION OF IMD  

It was  proposed  to  implement  the  complete modernisation  in three phases.  In  the  first phase,  it was approved  to develop a network  with  minimum  and  necessary  observation  system consisting  of  existing  and  new  instruments,  appropriate connectivity  with  a  complete  end‐to‐end  forecasting  system along  with  High  Performance  Computing  (HPC)  for  receiving, processing  and  archiving  information  at  IMD  Headquarters  as well as their dissemination in real time to the end users in digital form.    In  next  phases  further  densification  of  the  observation network  is  to  be  undertaken.  The  commissioning  of  Doppler Weather Radars will start  from the  first phase but all 55 DWRs  will spill over to 12th  five year plan as Phase III.  The  Union  Cabinet  approved  the  implementation  of Modernisation  of  observation  and  forecasting  facilities  of  IMD (Phase  –  I)  on  13th  December  2007,  (to  improve  the weather forecasting  services  in  India) at an estimated cost of Rs.920.00 crores in two years. It has been further extended till March 2011The Phase‐I  to be  implemented  in project mode and  classified into broadly two groups:  a)  OBSERVATIONAL SYSTEMS  1.  Doppler Weather Radars 2.  GPS Radio Sonde Stations 3.  New Optical Theodolites  4.  Automatic Weather Stations and Rain Guages  5.  Airport Met Systems 6.  Wind Profiler 7.  Lightening Detection 8.  Indigenous development of Radio Sonde   b)  NETWORKING, ANAYLSIS, DISSEMENATION  1.  AMSS 2.  Forecasting & other systems of MFI 3.  HPCS 

In this issue 

Volume : 1, No. 3, Jul – Sep 2010

Information Technology: e‐governance                                     p6Networking, analysis & Dissemination  p6 WRF Analysis  p7 Extended range forecast  p8 Forecasting & other systems of MFI          p8 

INDIA METEOROLOGICAL DEPARTMENT8

Editorial Board: Shri Satish Bhatia-Editor in Chief, Shri A.K. Singh – Surface Instruments, Shri B. Arul Kanan- Radar, Shri Gajendra Kumar-Upper Air, Dr. D.R. Pattanaik-NWP, Shri Kuldeep Srivastava-GPS, Shri A.D. Tathe-IT,

Shri A.K. Mitra-Satmet, Dr. Naresh Kumar- Forecasting Layout Designed by

U.P. Singh and Dinesh Khanna, Publication Section India Meteorological Department, Mausam Bhawan, Lodi Road, New Delhi - 110 003 and Printed at ADGM(R), Pune

Tel. : 43824276; Telefax : 91-11-24699216 & 91-11- 24623220

Modernization Phase – I                                                   p1 Doppler Weather Radars                                                             p2 Upper Air Systems                                                                           p3 Automatic Weather Stations and Rain Guages         p4 Airport Met Systems, Wind Profilers, Satellites                       p4 

Extended range forecast of withdrawal of monsoon  The  southwest  monsoon  2010  withdrawal  started  from  west Rajasthan  on  27  September  (http://www.imd.gov.in/ section/nhac/dynamic/Monsoon_frame.htm)  with  a  delay  of nearly  4  weeks.  Subsequently,  it  withdrew  from  the  entire northwest  India  including Delhi on 28 September. The  forecast of withdrawal of monsoon from Delhi was very crucial in view of the  ongoing  work  pertaining  of  the  Common  Wealth  Games (CWG), which was  to be organized  from 3‐14 October, 2010  in Delhi.    IMD  generates  and  issues  operational  extended  range forecast on every Friday for subsequent two weeks.   The multi‐model  extended  range  forecast  is  prepared  based  on  the coupled model outputs from ECMWF and NCEP. The ECMWF has a  specific  monthly  forecast  system,  which  has  51  ensemble members.  The  products  of  the  ECMWF  monthly  forecasting system  are  based  on  weekly  forecasts  for  4  weeks  based  on every  Thursday  and  valid  for  days  5‐11  (week1;  Monday  to Sunday), days 12‐18  (week2), days 19‐25  (week3) and days 26‐32 (week4).  The operational coupled model run at NCEP, known as the Climate Forecast System (CFS) generates the forecast on every day with 4 ensemble members. The outputs  from  these two models are used  for generating  the multi‐model ensemble forecast,  which  is  generated  on  every  Friday  with  forecast anomaly  for  week  1  (Monday  to  Sunday)  and  week  2 (subsequent Monday to Sunday). The  operational  extended  range  forecasts  generated  on  9 September,  2010  as  given  in  Fig.  3  indicate  continuation  of rainfall over northwest  India and Delhi region till 26 September and  thereby  no  chance  of monsoon withdrawal  till  that  time. Thus, there was indication of no withdrawal of monsoon at least till  26  September  about  17  days  in  advance,  which  was  very useful information for the CWG‐2010 organizers.  

 

The  operational  coupled  model  run  at  NCEP,  known  as  the Climate Forecast System  (CFS) generates  the  forecast on every day  with  4  ensemble members.  The  outputs  from  these  two models  are  used  for  generating  the  experimental multi‐model ensemble forecast through the following steps.     

 

 Figs.  3(a&b).  Multimodel  forecast  (based  on  9  September) rainfall anomaly  (mm/day)  for days 5‐11 and days 12‐18 valid for 13‐19 September and 20‐26 September, 2010 respectively.    

Forecasting & other systems of MFI   

1. Second  SAT  of  Central  Information  and  Processing System (CIPS) was completed on 2nd July 2010. 

 2. VI steering committee meeting of MFI system held from 

23rd  to  25th  August  under  the  Chairmanship  of Secretary, MoES.  

 3.  Clisys administration training for 6 officials in Delhi was 

given from 20‐24 September, 2010. 

 4. Integrated  Forecasting  and other  System of MFI were 

inaugurated by Hon’ble Minister of Earth Sciences and Science & Technology on 23rd September, 2010. 

(b)

(a)

Volume : 1, No. 3, Jul – Sep 2010

Fig.  1. WRF‐Var wind analysis at 850 hPa (9km) during 17 – 20 September 2010 

 

 

Fig. 2.   Cumulative  observed  rainfall  (mm)  and  corresponding  WRF  forecast  rainfall  during  17‐20 

September,  2010 at 24hr, 48hr and 72hr forecast 

INDIA METEOROLOGICAL DEPARTMENT 7

Volume : 1, No. 3, Jul – Sep 2010

OBSERVATIONAL SYSTEMS  

DOPPLER WEATHER RADARS  

CWG‐2010 Nowcasting Exercise  

The  First  radar  under  the  IMD modernization  at  Palam,  New Delhi  geared  for  CWG‐2010  nowcasting.    Exercise  were performed  and  suitable  strategy  devised.    A  study  of  a  same weather  event  (top  ‐ CWG  strategy;  lower  ‐  general)  for  close range  nowcasting  carried  out  during  August  2010  is  shown below:  

 

   Inauguration of Second radar under modernization plan  

The  second  Dopplar  Weather  radar  under  the  IMD modernization  has  been  commissioned  at  Hyderabad  on 16.07.10 and inaugurated on 18.09.10 by Dr. K. Rosaiah, Hon’ble Chief Minister  of  Andhra  Pradesh  in  the  presence  of  Elected members & Ministers and AVM (Dr.) Ajit Tyagi, DGM‐IMD. 

 Dr.  K.  Rosaiah, Hon’ble  CM  of  Andhra  Pradesh, and (AVM) Dr. Ajit Tyagi, DGM‐IMD inaugurating DWR at Begumpet Airport, Hyderabad 

 

Hyderabad Radar Illuminating 

 Installation completed at Agartala and Mumbai 

 Radar  installation  has  been  completed  in Mumbai & Agartala. These  two  locations will be commissioned before  this calander year. First BEL make Doppler radar is installed in Mumbai. 

 Radar at Agartala 

Status of remaining sites 

The status of the remaining radar locations are: Patiala (G+4) – Base rings installed during September 2010 Lucknow( G+3)‐Base ring installation in progress Kochi(G+5)‐ 5th floor column casting in progress  

*Paradip (G+6) – Floor casting is in progress *Karaikal( G+4)‐ Roof casting stage *Goa (G+4) ‐ ‐Shuttering for base ring fixed  

*Terrace casting and equipment room finishing kept on hold  in view of MoD’s advice 

INDIA METEOROLOGICAL DEPARTMENT2

Volume : 1, No. 3, Jul – Sep 2010 Volume : 1, No. 3, Jul – Sep 2010

 

 Kochi building blooming… 

 Network and Radar Status Monitoring 

 Inbuilt feature to monitor the newly bought Radar in a network has  been  activated.  The  picture  shows  the  central  server configured to monitor Palam and Hyderabad radars.  The Colour of the radar icon indicates the status [Green‐OK, Red‐FAIL].  This makes  the  central  server  totally  utilized  to  a  maximum  in fulfilling the remote monitoring capabilities.    

  

Status of C‐Band Radars  For the two C band radars the building modifications are being carried  out.    Supply  order  for  the  radars  has  already  been placed.  The radars are expected to be installed by the next year.  

UPPER AIR SYSTEMS  To  achieve  data  quality  standards  required  by  the  Numerical weather  Prediction  (NWP)  centers,  various  aspects  of modernization  including  upgradation  of  observing system and 

transmission  of  data  to  central  data  centre  in  real  time were planned.  Accordingly  it  was  planned  to  upgrade  25  RS/RW stations and to provide new optical theodolites to all PB stations and optical electronic  theodolites at 5 stations.   Present status of various schemes is as follows: Project  Present   Status  25 Upper Air Systems Commissioning of GPS based upper air radiosonding system ‐ 10 Nos. 

Project has been completed.  

Development of New Generation Radiosonde and ground equipment ‐  2  Nos. 

Project is in progress. Trial  ascents  successfully  completed.  RT installed  at  RS/RW  Santacruz  for  field trials, which will be completed soon. GPS radiosonde along with ground system has also been developed and test ascents have been completed.  Transfer  of  technology  has  been  done.  Manufacturers  have  been  identified through  EOI.  Limited  tenders  will  be invited  for  manufacturing  of  different assemblies  of  radiosonde,  which  will  be inducted into the operational network. 

         

   

Commissioning of GPS based upper air radiosonding system ‐ 13 Nos.  

Project is in progress. 13  Nos.  of  RS/RW  stations  shall  be upgraded by high quality GPS radio sonde. Technical  and  commercial  evaluation  of the  tender  has  been  completed.  Case  is under  consideration  of  IFD concurrence/approval.  After the approval supply order will be placed.  Systems  will  be  installed  and commissioned after the delivery. TEC, CST for procurement of five numbers of  GPS  system  with  4000  radiosonde under  Forecast  Demonstration  Project (FDP) has been completed. 

70 Pilot Balloon Theodolites 5 Electronic Optical Theodolites 

Project is in process. Technical evaluation of the tender has been completed.  

65 Optical Theodolites 

                    

INDIA METEOROLOGICAL DEPARTMENT6

INFORMATION TECHNOLOGY : e‐GOVERNENCE  An e‐governance Intra‐IMD portal, METNET, completed two years on 27th July 2010. The site statistics reveals over 800 IMD Officials access for numerous applications on office matters, daily. The METNET brings all offices of  IMD on a centralized and standardized    e‐governance platform.    In  view of  functionalities,  responsibilities  and  required  authorities,  formation of  a METNET Unit, under appropriate authority i.e. administrative and functional control of the Administration / Establishment is in process.  New E‐Governance Projects  on METNET :  S.No  Projects  Assignment  Status  To be Implemented By 

1 

IMD Centralized E‐Administration Support System This  is  an  online  e‐Service  Book  application  for management  of  personal  records  of  the  officials, generation of reports of all sorts of admin. matters. 

By DGM, Dated 27.07.2010 

Recent Additions on METNET :  

S.No  Additions 

1  Facility of Video Display started, wherein the videos of events occurring at IMD are displayed to all IMD Users. 

2  Facility of photo‐based identification of the employees. 

  NETWORKING, ANALYSIS AND DISSEMINATION   

Meso‐scale (WRF) high resolution analysis and forecast  The  regional mesoscale analysis system WRF‐Var  is operationally  running  in  IMD Head Quarter, Delhi with  its all components  i.e. preprocessing programs  (WPS and REAL), observation assimilation program  (WRF‐Var), boundary condition updation  (update_bc) and forecasting model (WRF).   In WRF‐Var assimilation  system, all conventional observations over a domain  (200S  to 450N; 400E  to 1150E), which merely covers RSMC, Delhi region are considered to improve the first guess of GFS analysis. Assimilation is done with 27 km horizontal resolution and  38  vertical  eta  levels.  The  boundary  conditions  from GFS  forecasts  run  at  IMD  are  updated  for  consistency with  improved mesoscale analysis. WRF model is then integrated for 75 hours with a nested configuration (27 km mother and 9 km child domain) with full physics (including cloud microphysics, cumulus, planetary boundary layer and surface layer parameterization). The real time WRF‐Var analysis wind at 850 hPa at 9km during 17‐20 September, 2010  is shown  in Fig. 1,  indicating system formation  in Orissa coast  and  subsequent  northwestward  movement.  Heavy  rainfall  observed  over  many  parts  of  western  UP  and  Uttarakhand associated with  the  system.  The  observed  cumulative  rainfall  and  the  corresponding  forecast  cumulative  rainfall  from WRF‐Var associated  with the system during the period 17‐20 September 2010 is shown in Fig. 2.  It is seen that model reasonably captured heavy rainfall in 24hr, 48hr and 72hr forecast also.  

Ready for Implementation After approval of 

Trainings 

E‐I, E‐II, E‐III & METNET Units of O/o DGM; and Admin Sections of All other 11 Offices. 

2 

IMD DakIA : Centralized Dak Inventory Application The  application  is  an online  inventory  system  for  the management  and  keeping  electronic  records  of  the correspondences by and  to  the offices of  IMD.  It also generates Dak  / Dispatch Numbers  and  auto‐tracking of in and out letters. 

By DDGM(A&S) and FO 

Ready for Implementation After approval of Trainings and availability of resources 

Dak and Dispatch Units of All 12 Offices of IMD. 

3 IMD AWAS  An Online Guest House Booking and Allotment System. 

By Guest House In‐Charge 

Ready for Implementation 

O /o DDGM (A&S) Guest House In‐Charge 

 

Project has been completed.   

 

 IMD MK‐V Intercomparison Ground System Antenna, 

GPS Radiosonde Receiver 

INDIA METEOROLOGICAL DEPARTMENT 3

Volume : 1, No. 3, Jul – Sep 2010

The  system  is  also  able  to  receive  images  from  Chinese  Polar orbiting  satellite  FY‐1D.  The  payloads  /instruments  on  these satellites are :  S. No. 

Instrument/Payload in NOAA & MODIS 

1.  Advanced  Microwave  Sounding  Unit‐A  (AMSU‐A)  is  a microwave  sounder with 15 channels  in  the 23‐90 GHz range.  

2.  Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR/3) is an  imaging radiometer with six channels  (3 visible/near infrared and 3  infrared)  in  the  range of 0.6‐12 microns with resolution of 1 Km in all the channels. 

3.  High Resolution Infrared Radiation Sounder (HIRS/4) is a temperature sounder with 19 infrared channels in the 3‐15 micron range, and one visible channel.  

4.  Microwave  Humidity  Sounder  (MHS)  is  a  microwave sounder with  five  channels at 89, 157  and  around 183 GHz  

5.  Space Environment Monitor  (SEM‐2)  is  a multi‐channel charged‐particle spectrometer.  

In  addition  to  the  core  instruments,  the NOAA  satellites  also carry:  7.  Solar  Backscatter‐Ultraviolet  Radiometer  (SBUV/2),  a 

spectral radiometer with 12 channels in the 252.0‐322.3 nm  in  discrete mode  and  160‐400  nm  in  scan mode, used for generating total ozone and ozone profiles.  

8.  Moderate  Resolution  Imaging  Spectroradiometer (MODIS)  is  a  payload  on  board  the  Terra  and  Aqua satellites.  The  instruments  capture  data  in  36  spectral bands  ranging  in wavelength  from  0.4  µm  to  14.4  µm and at varying  spatial  resolutions  (2 bands at 250 m, 5 bands at 500 m and 29 bands at 1 km).  

 The  usability  of  the  products  ranges  from  NWP  model assimilation,  nowcasting,  aviation  forecasts,  land  surface processes  its  atmospheric  interaction,  energy  flux  exchanges, radiative  transfer,  global  energy  budget,  cloud  categorization, ozone  concentration  variations,  radiation  heat  budget,  Global circulations,  fish  stock  locations,  etc.    Few  of  the  products  are provided below: Fog Detection 

Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)

   

Modernization of Cyclone Warning Dissemination System  In  continuation  with  the  meeting  under  the  chairmanship  of Shri A. K. Bhatnagar, ADGM(EREC) on 20.8.2010 between  IMD, ISRO, Doordarshan; Shri A. K. Sharma, Scientist F, (Sat. Met.) and Shri N.  K.  Pangasa,  Scientist  E  (Telecom)  represented  IMD  for finalisation of an MoU with ISRO for DTH modified type Cyclone Warning  Dissemination  systems  installation  (500  nos.)  along coastal India, in a meeting  with  ISRO and  M/s BEL Ltd. officers on 31.08.2010.    

5 INDIA METEOROLOGICAL DEPARTMENT

Volume : 1, No. 3, Jul – Sep 2010

AUTOMATIC WEATHER STATIONS AND RAIN GUAGES  

AWS and ARG Installations  As  the  automated  systems  can  be  installed  in  a  uniform  grid enabling  for a better numerical model  ingest, 550 Numbers of AWS  and  1350  ARGS  were  to  be  installed.    The  installed locations  are  provied  in  the  MAP  as  a  red  dotted  overlay.  Tabular details of  installations made upto 30th September,2010 in each state is also provided.   

Installed AWS (550 Project)

   

Installed ARGs (1350 Project)

The  latest  statistics  of  the  number  of  stations  state  wise  is provided below :   List of AWS & ARG Installed till 30th September 2010  STATE  AWS Installed 

Andhra Pradesh  22 Bihar  27 Chatishgadh  18 Delhi  11 Gujrat  26 Haryana  25 Himachal Pradesh  22 Madhya Pradesh  48 Maharashtra,Goa &Daman  38 Orissa  30 Punjab  25 Rajasthan  15 Tamilnadu  7 Uttar Pradesh  36 Uttarakhand  12 Total  362 

 STATE  ARG  Installed 

Goa  5 

Maharashtra  69 

Gujrat  66 

Orissa  177 

Madhya Pradesh  12 

Total  329 

 AIRPORT MET SYSTEMS 

 Modernisation of 26 airports with state‐of‐art aviation weather support  system has been proposed under modernisation plan. CST for this has been completed and the case is being processed further with MoES.  

WIND PROFILER  SYSTEMS  Four wind‐profilers under modernization plan and  three under CWG were  planned.  Tropospheric wind  profilers  at  Allahabad, Mangalore, Balasore, Machilipatnam, New Delhi, and Boundary layer wind‐profilers at Jaipur and Agra have been proposed . CST for  this  has  been  completed  and  the  case  is  being  processed further with MoES.  

 SATELLITES  NOAA/MODIS/Metop  receiving  and  processing  systems  were installed  at  New  Delhi  and  Chennai  for  generating  satellite derived products from Polar orbiting satellites of USA & Europe and to use them in conventional forecasting  and NWP models.  

INDIA METEOROLOGICAL DEPARTMENT4