چکیده:
در این پژوهش، عملکرد مدل عددی WRF در شبیهسازی پارامترهای خردفیزیکیِ یک سامانۀ همرفتی میانمقیاس که در 13 آوریل 2016 در غرب و جنوبغرب ایران رخ داد، بررسی شد. از آنجایی که شبیهسازی مدلهای میانمقیاس به انتخاب طرحوارههای پارامترسازی فیزیکی مورد استفاده در آن حساس هستند، بنابراین با انجام آزمونهایی، حساسیت نتایج شبیهسازیهای مدل با استفاده از دو طرحوارۀ پارامترسازی خردفیزیک تامپسون و موریسون ارزیابی شد. در پیکربندی مدل از سه دامنه تو در تو استفاده شده و بهجز طرحوارههای خردفیزیک، سایر تنظیمات مدل در همه آزمونها مشابه هستند. مقایسۀ پهنۀ بارش روزانه بهدست آمده از شبیهسازیها در دامنۀ دوم مدل با پهنۀ بارش حاصل از دادههای ماهوارهایGPM نشان داد که طرحوارۀ موریسون در شبیهسازی بیشینه مقدار بارش و گسترۀ مکانی بارش روزانه نسبت به طرحوارۀ تامپسون عملکرد بهتری داشته است. همچنین مقایسۀ مقادیر بارش روزانۀ شبیهسازی شده در دامنۀ سوم مدل، با بارش روزانۀ اندازهگیری شده در 40 ایستگاه همدیدی واقع در منطقۀ مورد مطالعه نیز نشانداد که دو طرحواره در حدود نیمی از میزان بارشها در منطقه را نزدیک به مقادیر مشاهداتی پیشبینی کردهاند. بررسی نمودارهایِ تغییرات زمانی مقادیر شبیهسازی شده و مشاهدات ایستگاهی دردسترس برای برخی پارامترهای هواشناسی برای روز 13 آوریل 2016 در ایستگاه اهواز نشان داد که طبق شاخصههای آماری محاسبه شده در ارزیابی عملکرد طرحوارههای موریسون و تامپسون، نتایج دو طرحواره خیلی به هم نزدیک است. در بخش آخر بهمنظور درک بهتر ویژگیهای سامانۀ همرفتی میانمقیاس شبیهسازی شده با دو طرحوارۀ خردفیزیکِ تامپسون و موریسون، چند پارامتر خردفیزیکی در دو شبیهسازی بررسی شدند. در بررسی نیمرخهای قائمِ این پارامترهای خردفیزیکی از جمله غلظتها و سرعتهای سقوط، تفاوت اساسی و مشهودی از شبیهسازی با دو طرحواره مشاهده نشد. همچنین، میزان بارش حاصل از پیشبینیها قابل مقایسه بوده و اختلاف اندکی دارند.
This study investigated the performance of the Weather Research and Forecasting (WRF) mesoscale model in the simulation of microphysical parameters of a mesoscale convective system (MCS) event. This case study occurred during 13 April 2016 over the west and southwest of Iran and resulted in a flood in these areas. For all simulations, the WRF model uses a one-way nesting for three meshes of 36, 12, and 4 km horizontal resolution, respectively. In all simulations, the data from NCEP global final analysis (FNL) on 1-degree by 1-degree grids provide initial and boundary conditions. The results obtained from the model simulations are compared with the observations. The distribution of daily precipitation from the second domain of the model outputs showed the Morrison scheme has better performance in the simulation of maximum rainfall and spatial distribution of daily rainfall than the Thompson scheme.Comparison between the simulated daily precipitation in the third domain of all simulations and the observed daily precipitation at 40 synoptic stations in the study area shows that two schemes predict about half of the amount of rainfall in the region close to observational amounts for the mentioned day. Following, the time series of simulated values and station observations plotted for a variety of surface variables such as 2-meter temperature, relative humidity, and sea surface pressure for 13 April 2016 at Ahwaz station; it is possible to verify the model simulations for each of these parameters. The last section investigated several microphysical parameters from the two simulations to better understand the MCS properties. In examining the vertical profile of these microphysical variables, no noticeable difference was observed from the simulation compared with the two schemes. Almost similar concentrations and fall velocities show that the precipitation results from the simulations are comparable and slightly different.
خلاصه ماشینی:
بررسی نمودارهایِ تغییرات زمانی مقادیر شبیهسازی شده و مشاهدات ایستگاهی دردسترس برای برخی پارامترهای هواشناسی برای روز 13 آوریل 2016 در ایستگاه اهواز نشان داد که طبق شاخصههای آماری محاسبه شده در ارزیابی عملکرد طرحوارههای موریسون و تامپسون، نتایج دو طرحواره خیلی به هم نزدیک است.
بدین منظور، رخدادِ سامانۀ همرفتی میانمقیاس مورد بررسی به کمک دو طرحوارۀ پارامترسازی خردفیزیک دومؤلفهای تامپسون و موریسون شبیهسازی شده و با مقایسه نتایج بهدست آمده با مشاهدات، عملکرد این طرحوارهها ارزیابی شده است.
از آنجایی که هدف اصلی این مطالعه صرفاً بررسی کارایی طرحوارههای خردفیزیک در شبیهسازی سامانههای همرفتی میانمقیاس است، در نتیجه در انتخاب پیکربندی مدل به جز طرحوارههای خردفیزیک برای سایر طرحوارهها از نتایج مطالعات پیشین کمک گرفته شده است.
مقایسۀ شبیهسازیهای مدل با طرحوارههای خردفیزیک مختلف و مشاهدات ماهوارهای در روز 13 آوریل 2016، بیانگر عملکرد بهتر طرحوارۀ موریسون نسبت به طرحوارۀ تامپسون در پیشبینی مقدار بیشینه بارش و همچنین در شبیهسازی گستره مکانی بارش است.
در مرحلۀ سوم، مقایسهای از نمودار تغییرات زمانیِ (تغییرات 3 ساعته) مقادیر شبیهسازی شده با طرحوارههای خردفیزیک تامپسون و موریسون در دامنۀ سوم مدل برای پارامترهای دمای 2 متری (T2)، رطوبت نسبی 2 متری (RH%) و فشار سطح دریا (SLP) با تغییرات زمانیِ این پارامترها حاصل از مشاهدات ایستگاهی دردسترس که در محل ایستگاه هواشناسی اهواز برای روز 13 آوریل 2016 ترسیم شدهاند، صورت میگیرد.