|
|
ارزیابی عملکرد طرحوارههای همرفت کومهای و لایه مرزی مدل wrf-nmm در شبیهسازی بارشهای فرین استان بوشهر در دوره 2000-2020
|
|
|
|
|
نویسنده
|
پگاهفر نفیسه
|
منبع
|
فيزيك زمين و فضا - 1401 - دوره : 48 - شماره : 2 - صفحه:495 -514
|
چکیده
|
برای استفاده از مدل های عددی که دارای انواع پارامترسازی های فیزیکی هستند، لازم است تا قبل از اجرا انتخاب صحیحی بین طرحواره های مختلف انجام شود. در این تحقیق، عملکرد چندین طرحواره فیزیکی همرفت کومه ای و لایه مرزی مدل wrf-nmm برای شبیه سازی 12 بارش فرین در استان بوشهر ارزیابی شد. در پیکربندی مدل، سه دامنه با تفکیک های 27، 9 و 3 کیلومتر و داده های era5 برای شرایط اولیه و مرزی ( با 108 اجرا برای انتخاب طرحواره همرفت کومه ای مناسب و 72 اجرا برای انتخاب طرحواره لایه مرزی مناسب) انجام شد. برای ارزیابی بارش شبیه سازی شده، از دو نوع داده مشاهداتی (1) ثبت شده در نقاط ایستگاهی استان بوشهر و (2) داده های بارش ماهواره gpm (محصول imerg-dl) در نقاط شبکه ای استفاده شد. فرایند ارزیابی با کاربست شاخص های آماری و به تفکیک زمان بارش ها و ایستگاه های ساحلی و غیرساحلی انجام شد. عدم پیش یبینی بارش رگباری توسط هسته nmm موجب فروتخمین شدن بارش در شبیه سازی ها شد. با این حال، از بین 6 طرحواره همرفت کومه ای kf، bmj، sas، oldsas، nsas و tiedtke، طرحواره oldsas کمترین خطا را تولید کرد. ارزیابی عملکرد طرحوارههای لایه مرزی mrf، myj، qnse و ysu در برآورد بارش با انتخاب طرحواره همرفت کومه ای oldsas (در دو دامنه بزرگ تر)، هم نشان داد که طرحواره mrf در نقاط ایستگاهی و نقاط شبکه ای کمترین خطا را تولید کرده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که مدل wrf-nmm نتایج قابل قبولی برای منطقه داشته است و ضرورت استفاده از طرحواره های بهینه را برای تحقیقات آتی روشن ساخت.
|
کلیدواژه
|
بارش فرین، استان بوشهر، مدل wrf-nmm، طرحواره همرفت، طرحواره لایه مرزی
|
آدرس
|
پژوهشگاه ملی اقیانوسشناسی و علوم جوی, پژوهشکده علوم جوی, ایران
|
پست الکترونیکی
|
pegahfar@inio.ac.ir
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Assessment of the performance of cumulus and boundary layer schemes in the WRF-NMM model in simulation of heavy rainfalls over the Bushehr Province during 2000-2020
|
|
|
Authors
|
Pegahfar N.
|
Abstract
|
The mesoscale numerical weather prediction system of Weather Research and Forecasting (WRF), with two cores of ARW and NMM, has been used for atmospheric research, operational forecasting, and dynamical downscaling of Global Climate Models. Many parameterizations for each physics option can be accessed in this model. It is noteworthy that the performance of the model depends on the selected configuration and varies in different areas. Therefore, choosing a configuration with the lowest error for each terrain is mandatory. Here, the performances of various physics schemes, including cumulus and boundary layer schemes of the WRFNMM model, were examined to simulate twelve heaviest extreme rainfall events in the southwest of Iran, the Bushehr Province, during 20002020. These events lasted for eighteen days. Three domains with 27, 9, and 3 km resolution were used in the model configurations, with no cumulus option for the smallest one. The initial and boundary conditions were used from the European Centre for MediumRange Weather Forecasts (ECMWF) Reanalysis v5 (ERA5) datasets. One hundred and eight simulations were done using six cumulus schemes of KF, BMJ, SAS, oldSAS, NSAS, and TiedTKE, and seventytwo runs were done to evaluate the boundary layer schemes of MRF, MYJ, QNSE, and YSU. The simulated precipitation patterns were assessed using two observational data sets, including (I) insitu measured data from eleven automatic weather stations and (II) grid point data from Global Precipitation Measurement (GPM) satellite with 0.1degree horizontal resolution. Four statistic indices of Root Mean Square Error, Correlation Coefficient, Standard Deviation, and Bias were applied in the evaluation process. The evaluation process with the data measured at 11 automatic weather stations was done using outputs of the third domain. The outputs of the second domain were used for evaluation basis on GPM data at grid points. For a comprehensive analysis, the assessment process was performed separately for rainfall events (MarchApril and NovemberDecember events) in coastal and noncoastal stations. Comparison of precipitation from simulations of various cumulus schemes with the eleven insitu data showed that the schemes from SAS family well performed at MarchApril events at coastal and noncoastal stations. While, the KF scheme produced the least error at coastal and noncoastal stations during the NovemberDecember events. The precipitation data from 1271 GPM gridpoint data revealed that the oldSAS scheme generated the least error for the MarchApril and NovemberDecember events. According to the number of GPM gridpoint data, the oldSAS scheme opted as the cumulus option for the next runs. Evaluation of WRFNMM simulations using different boundary layer physics with the insitu data indicated that MRF scheme produced the minor error at coastal and noncoastal stations for both MarchApril and NovemberDecember events. Using the 1271 GPM gridpoint data illustrated that the QNSE and MRF (MYJ and MRF) options did the best performance for MarchApril (NovemberDecember) events. In conclusion, based on the number of GPM gridpoint data compared with insitu measured data, it is suggested that the oldSAS cumulus scheme and MRF boundary layer scheme can be chosen with some robustness in predicting the amount and pattern of the heavy rainfall precipitation in Bushehr Province of Iran. It is also notable that the default options introduced by the model for cumulus scheme and boundary layer scheme in the WRFNMM model produce the largest error and are not appropriate for the selected area. This reveals the importance of adequately selecting physics options for this area.
|
Keywords
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|