แบบจำลองรวม (Unified Model)เป็น ชุดซอฟต์แวร์ การพยากรณ์อากาศและแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ เชิงตัวเลข ซึ่งเดิมพัฒนาโดย สำนักงานอุตุนิยมวิทยา แห่งสหราชอาณาจักร(Met Office)ตั้งแต่ปี 1990 ^{[ 1 ] [ 2 ]}และปัจจุบันหน่วยงานพยากรณ์อากาศหลายแห่งทั่วโลกได้นำไปใช้และพัฒนาต่อยอด^{[ 3 ]}แบบจำลองรวมได้ชื่อนี้เพราะใช้แบบจำลองเดียวครอบคลุมช่วงเวลาที่หลากหลาย (ตั้งแต่การพยากรณ์ระยะสั้นไปจนถึงระยะศตวรรษ) และขนาดเชิงพื้นที่ที่หลากหลาย (ตั้งแต่ระดับการพาความร้อนไปจนถึงการสร้างแบบจำลองระบบภูมิอากาศของโลก) ^{[ 4 ]}สำนักงานอุตุนิยมวิทยาแห่งสหราชอาณาจักรเป็นองค์กรอุตุนิยมวิทยาแห่งชาติแห่งแรกที่ออกแบบและนำแบบจำลองดังกล่าวไปใช้ในการปฏิบัติงานในขณะนั้น^{[ 5 ]}แบบจำลองนี้ ใช้ จุดกริดเป็นพื้นฐาน แทนที่จะใช้คลื่นเป็นพื้นฐาน และทำงานบน ซูเปอร์คอมพิวเตอร์หลายเครื่องทั่วโลก แบบจำลองบรรยากาศรวมยังสามารถเชื่อมต่อกับแบบจำลองมหาสมุทรได้หลายแบบ^{[ 6 ]}ที่สำนักงานอุตุนิยมวิทยาแห่งสหราชอาณาจักร แบบจำลองนี้ใช้สำหรับชุดแบบจำลองการพยากรณ์อากาศหลัก สำหรับแบบจำลองสภาพอากาศที่สามารถใช้งานได้และตามความต้องการ และสำหรับการสร้างแบบจำลองตามฤดูกาลและสภาพภูมิอากาศ ชุดแบบจำลอง Unified Model ที่คล้ายกัน ซึ่งครอบคลุมทั้งระดับโลกและระดับภูมิภาค ถูกใช้โดยหน่วยงานด้านสภาพอากาศระดับชาติหรือทางทหารอื่นๆ ทั่วโลกเพื่อการพยากรณ์อากาศเชิงปฏิบัติการ

ข้อมูลสำหรับการพยากรณ์อากาศเชิงตัวเลขได้มาจากการสังเกตการณ์จากดาวเทียม จากภาคพื้นดิน (ทั้งจากมนุษย์และจากสถานีตรวจวัดอากาศอัตโนมัติ) จากทุ่นลอยน้ำเรดาร์บอลลูนตรวจอากาศแบบเรดิโอซอนด์เครื่องวัดความเร็วลมเครื่องบินพาณิชย์ และข้อมูลพื้นหลังจากการทำงานของแบบจำลองก่อนหน้านี้ แบบจำลองคอมพิวเตอร์จะถูกปรับให้เข้ากับการสังเกตการณ์โดยใช้การดูดซับ เท่านั้น แทนที่จะบังคับให้แบบจำลองยอมรับค่าที่สังเกตได้ ซึ่งอาจทำให้ระบบไม่เสถียร (และอาจเป็นค่าสังเกตที่ไม่ถูกต้อง) ^{[ 7 ]} ชุดซอฟต์แวร์ Unified Model เขียนด้วยภาษาFortran (เดิมคือ 77 แต่ส่วนใหญ่เป็น 90 ตั้งแต่ปี 2003) ^{[ 8 ]} เนื่องจากการพัฒนาที่น่าสนใจส่วนใหญ่อยู่ใกล้พื้นดิน ชั้นแนวตั้งจึงอยู่ใกล้กันมากขึ้นใกล้พื้นผิว^{[ 9 ]}มีการอัปเดตครั้งใหญ่ในเดือนสิงหาคม 2002 เรียกว่า "New Dynamics" ^{[ 10 ]}

สำนักงานอุตุนิยมวิทยาดำเนินการชุด พยากรณ์อากาศเชิงตัวเลขหลายชุดโดยใช้ UM ^{[ 11 ]}

แบบจำลองทั้งหมดใช้ความละเอียดของภูมิประเทศ ที่แตกต่างกัน โดยความละเอียดสูงจะให้ความแม่นยำมากกว่า ปัจจัยจำกัดของแบบจำลองทั้งหมดคือ เหตุการณ์สภาพอากาศที่จะถูกบันทึกโดยแบบจำลองนั้น ต้องมีขนาดอย่างน้อยสามจุดกริด ดังนั้น สำหรับแบบจำลองที่ความละเอียด 40 กม. ระบบสภาพอากาศต้องมีขนาดอย่างน้อย 120 กม. จึงจะสามารถจำลองได้ ซึ่งหมายความว่าปรากฏการณ์ขนาดเล็ก เช่น หย่อมความกดอากาศต่ำขนาดเล็ก พายุเฮอริเคนขนาดเล็ก และพายุฝนฟ้าคะนองขนาดใหญ่ จะมีขนาดเล็กเกินไปสำหรับแบบจำลองที่จะจัดการได้ เมื่อความละเอียดเพิ่มขึ้น เหตุการณ์ขนาดเล็กก็สามารถถูกบันทึกได้ ตัวอย่างเช่น แบบจำลอง 1.5 กม. มีรายงานว่าสามารถจำลองฝนตกปรอยๆ ได้

MOGREPS-G เป็น แบบจำลอง กลุ่มที่ทำการจำลองหลายครั้งเพื่อลดข้อผิดพลาดเฉลี่ยโดยรวมที่เกิดจากความไม่แน่นอนโดยธรรมชาติในกระบวนการสังเกตและการสร้างแบบจำลอง แบบจำลองประกอบด้วยสมาชิกกลุ่ม 18 ตัวที่มีความละเอียดแนวนอน 10 กม. และระดับความสูง 70 ระดับ พยากรณ์ล่วงหน้าได้ถึง 168 ชั่วโมง (7 วัน) โดยมีการรันแบบจำลองทุกๆ 6 ชั่วโมง^{[ 12 ]}สามารถรวมการรันสองครั้งล่าสุดเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้กลุ่มสมาชิก 36 ตัว

แบบจำลองกลุ่มของสหราชอาณาจักรประกอบด้วยสมาชิกกลุ่ม 3 กลุ่ม โดยมีความละเอียดแนวนอน 1.5–4 กม. และระดับความสูงแนวตั้ง 70 ระดับ พยากรณ์ล่วงหน้าได้ถึง 120 ชั่วโมง (5 วัน) โดยมีการรันแบบจำลองทุกชั่วโมง^{[ 12 ]}สามารถนำการรัน 6 ครั้งล่าสุดมารวมกันเพื่อให้ได้กลุ่มที่มีสมาชิก 18 กลุ่ม

ความละเอียดประมาณ 10 กม. พร้อมระดับความสูง 70 ระดับในแนวดิ่งทั่วทั้งโดเมนโลก^{[ 12 ]}การพยากรณ์จะสลับกันระหว่างช่วงเวลา 60 ชั่วโมง (2.5 วัน) และ 144 ชั่วโมง (6 วัน) แบบจำลองโลกให้ข้อมูลขอบเขตสำหรับแบบจำลองโดเมนที่เล็กกว่า แบบจำลองนี้รักษาให้ใกล้เคียงกับบรรยากาศจริงโดยใช้การดูดซับข้อมูลแบบไฮบริด 4D-Var ^{[ 13 ]}ของการสังเกตการณ์

ความละเอียดแนวนอน 1.5–4 กม. และระดับความสูงแนวตั้ง 70 ระดับ^{[ 12 ]}ความละเอียดอยู่ที่ 1.5 กม. เหนือสหราชอาณาจักรและ 4 กม. เหนือพื้นที่โดยรอบ^{[ 14 ] [ 15 ]}ระยะเวลาการพยากรณ์แตกต่างกันไป โดยมีการพยากรณ์รายชั่วโมงนานถึง 12 ชั่วโมง การพยากรณ์ทุกสามชั่วโมงนานถึง 54 ชั่วโมง (2.25 วัน) และการพยากรณ์วันละสองครั้งนานถึง 120 ชั่วโมง (5 วัน) แบบจำลองใช้เงื่อนไขขอบเขตจากแบบจำลองเชิงกำหนดทั่วโลก สภาพทะเลจากแบบจำลองทะเลชั้นทวีป AMM15และรักษาให้ใกล้เคียงกับการสังเกตการณ์โดยใช้การดูดซับข้อมูล 4D-Var รายชั่วโมง

แบบจำลอง North Atlantic and European model (NAE) ของ Met Office มี 70 ระดับ โดยมีความละเอียด 12 กม. ^{[ 12 ]}แบบจำลองนี้ทำงานต่อเนื่องเป็นเวลา 48 ชั่วโมงนับตั้งแต่เริ่ม เนื่องจากสหราชอาณาจักรตั้งอยู่ที่ละติจูดเหนือ แบบจำลองจึงแปลงพื้นที่ของแบบจำลองไปเป็นตำแหน่งเส้นศูนย์สูตร เพื่อให้จุดกริดมีพื้นที่เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสมากขึ้น ซึ่งจะช่วยลดภาระของแบบจำลอง ทำให้สามารถทำงานได้เร็วขึ้น แบบจำลองนี้ถูกรักษาให้ใกล้เคียงกับบรรยากาศจริงโดยใช้การดูดซับข้อมูล 4D-Varจากการสังเกตการณ์

ระดับแนวตั้ง 70 ระดับ ความละเอียดแนวนอน 4.4 กม. หมดเวลา 120 ชั่วโมง^{[ 12 ]}ปัจจุบันถูกแทนที่ด้วย UKV ในหลายแอปพลิเคชัน และถูกแทนที่ด้วย Global Model ในแอปพลิเคชันอื่นๆ

แบบจำลองระดับภูมิภาคด้านการป้องกันประเทศและแบบจำลองพื้นที่วิกฤตเป็นแบบจำลองที่ใช้การกำหนดค่าทางวิทยาศาสตร์แบบเดียวกับแบบจำลองของสหราชอาณาจักร ซึ่งสามารถนำไปใช้ได้อย่างรวดเร็วเพื่อสนับสนุนปฏิบัติการทางทหารและความพยายามบรรเทาภัยพิบัติ^{[ 12 ]}ตัวอย่างเช่น เพื่อสนับสนุนMMUหรือภัยพิบัติทางสิ่งแวดล้อม

แบบจำลองความละเอียดสูงนี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับคลื่นภูเขาในสถานที่ต่างๆ ทั่วสหราชอาณาจักร และพื้นที่อื่นๆ ที่สำนักงานอุตุนิยมวิทยาให้ความสนใจ

นี่คือแบบจำลองคลื่นทะเลทั่วโลก

ชุดแบบจำลองสภาพอากาศแบบรวมศูนย์ ซึ่งคล้ายกับของสำนักงานอุตุนิยมวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา (Met Office) นั้น ดำเนินการโดยสำนักงานอุตุนิยมวิทยาแห่งออสเตรเลีย (Australian Bureau of Meteorology) , องค์การวิจัยวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมแห่งเครือจักรภพของออสเตรเลีย (Australian Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) , สำนักงานบริการสภาพอากาศแห่งแอฟริกาใต้ (South African Weather Service) , สถาบัน อุตุนิยมวิทยา แห่ง นอร์เวย์ (Norwegian Meteorological Institute of Water and Atmospheric Research) สถาบันวิจัยน้ำและบรรยากาศแห่งชาติ ของนิวซีแลนด์ (New Zealand National Institute of Water and Atmospheric Research), สำนักงานอุตุนิยมวิทยาแห่งเกาหลีใต้ (Korea Meteorological Administration ) และศูนย์พยากรณ์อากาศระยะกลางแห่งชาติ (National Centre for Medium Range Weather Forecasting)ซึ่งเป็นหน่วยงานในสังกัดกระทรวงวิทยาศาสตร์โลกของอินเดีย (Indian Ministry of Earth Sciences )

สำนักงานอุตุนิยมวิทยาแห่งออสเตรเลียมีระบบพยากรณ์อากาศทั่วโลกแบบกำหนดค่าได้ (ACCESS-G) ที่ใช้งานได้จริง ความละเอียด 12.5 กม. และแบบกลุ่ม (ACCESS-GE) ความละเอียด 33 กม. โดยใช้แบบจำลองรวม ระบบทั่วโลกนี้ให้เงื่อนไขขอบเขตสำหรับระบบระดับภูมิภาคที่มีความละเอียดสูงกว่าจำนวนหนึ่ง ซึ่งใช้แบบจำลองรวมเช่นกัน ซึ่งรวมถึงแบบจำลองแบบกำหนดค่าได้ (ACCESS-C) ความละเอียด 1.5 กม. และแบบกลุ่ม (ACCESS-CE) ความละเอียด 2.2 กม. เหนือประเทศออสเตรเลีย และแบบจำลองที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ (ACCESS-TC) ความละเอียด 4 กม. ^{[ 16 ]}

สำนักงานอุตุนิยมวิทยาแห่งเกาหลีใต้มีระบบพยากรณ์อากาศระดับโลกที่มีความละเอียด 10 กิโลเมตร ซึ่งใช้แบบจำลองรวม (Unified Model) ระบบระดับโลกนี้ให้เงื่อนไขขอบเขตสำหรับระบบพยากรณ์อากาศเชิงตัวเลข(NWP) ระดับท้องถิ่นที่มีความละเอียด 1.5 กิโลเมตร ซึ่งครอบคลุมพื้นที่คาบสมุทรเกาหลี

แบบ จำลองเคมีและละอองลอยของสหราชอาณาจักร ( UKCA ) เป็นแบบจำลองย่อยของ UM ที่เกี่ยวข้องกับเคมีของก๊าซติดตามและละอองลอยภายในแบบจำลอง^{[ 17 ]}ซึ่งรวมถึงการคำนวณความเข้มข้นของก๊าซที่เกี่ยวข้องกับสภาพภูมิอากาศ เช่นมีเทนและโอโซนตลอดจนองค์ประกอบและวิวัฒนาการของละอองลอยเช่นเดียวกับแบบจำลอง UM ส่วนใหญ่ UKCA ถูกเขียนขึ้นโดยความร่วมมือระหว่างสำนักงานอุตุนิยมวิทยาแห่งสหราชอาณาจักรและสถาบันการศึกษาในสหราชอาณาจักร

ระบบสิ่งแวดล้อมภาคพื้นดินร่วมของสหราชอาณาจักร (Joint UK Land Environment System) เป็นแบบจำลองพื้นผิวโลกที่ได้รับการพัฒนาโดยความร่วมมือระหว่าง Met Office และสถาบันวิจัยอื่นๆ^{[ 18 ]} JULES จำลองการแลกเปลี่ยนความร้อนและความชื้นระหว่างบรรยากาศของแบบจำลองรวม (Unified Model) กับพื้นผิวโลกและพืชพรรณ JULES ยังสามารถใช้แบบออฟไลน์เพื่อประเมินผลกระทบของแบบจำลองสภาพภูมิอากาศต่างๆ ต่อพื้นผิวโลกและอุทกวิทยาได้อีกด้วย

• หน้าเว็บ Unified Model Collaborationของสำนักงานอุตุนิยมวิทยาแห่งสหราชอาณาจักร (Met Office)
• เอกสารแบบจำลองรวม
• แนะนำระบบ UM โดย NCAS