Configuración Óptima de la Combinación de Esquemas de Parametrización de Procesos Físicos para Simular Variables Meteorológicas en el Modelo de Investigación y Pronóstico del Tiempo: Basado en Diseño Experimental Ortogonal y Método de Evaluación Integral
Autores: Li, Zhengming; Wang, Hanqing; Liu, Xinyu; Yuan, Da
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Configuración Óptima de la Combinación de Esquemas de Parametrización de Procesos Físicos para Simular Variables Meteorológicas en el Modelo de Investigación y Pronóstico del Tiempo: Basado en Diseño Experimental Ortogonal y Método de Evaluación Integral
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Clima
Investigación
Esquemas de parametrización de procesos físicos
Variables meteorológicas
Procesos de radiación
Combinación óptima
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
El modelo de investigación y pronóstico del tiempo (WRF) se utiliza con frecuencia para investigar el campo meteorológico alrededor de instalaciones nucleares. La configuración de los esquemas de parametrización de procesos físicos en el modelo WRF tiene un impacto significativo en la precisión de los resultados de la simulación. En consecuencia, llevar a cabo un pre-experimento para obtener rápidamente la combinación óptima de esquemas de parametrización es esencial antes de realizar investigaciones sobre parámetros meteorológicos. Para obtener la combinación óptima de esquemas de parametrización de procesos físicos del límite de la capa planetaria (PBL), superficie terrestre (LSF), microfísica (MP), radiación de onda larga (LW) y radiación de onda corta (SW) del modelo WRF para simular las variables meteorológicas cercanas a la superficie cerca de una planta de energía nuclear en la ciudad de Sanshan, ciudad de Fuqing, provincia de Fujian, China, se observaron el 4 de junio de 2019. Se emplearon por primera vez el diseño experimental ortogonal (OED), un método de evaluación integral basado en el análisis de peso de CRiteria Import Through Intercriteria Correlation (CRITIC) y el método de balance integral para llevar a cabo la investigación. Se discutió primero la sensibilidad de las variables meteorológicas a los procesos físicos. Los hallazgos revelaron que la configuración del esquema PBL tuvo un profundo impacto en la simulación de campos de viento. Además, la configuración del esquema LSF tuvo una influencia significativa en la simulación de la temperatura cercana a la superficie y la humedad relativa, que fue mucho mayor que la de otros procesos físicos. Además, la elección del esquema de radiación tuvo un impacto significativo en cómo se distribuía la temperatura cerca del suelo y cómo se simulaba el campo de viento. Además, se encontró que la configuración del esquema MP ejercía cierta influencia en la simulación de la humedad relativa; sin embargo, mostró una influencia débil en otras variables meteorológicas. En segundo lugar, se encontró que el esquema MYNN3 para el proceso PBL, el esquema NoahMP para el proceso LSF, el esquema WSM5 para el proceso MP, el esquema RRTMG para el proceso LW y el esquema Dudhia para el proceso SW son la combinación óptima integral de esquemas de parametrización de procesos físicos para simular variables meteorológicas en el área de investigación seleccionada en este estudio. Como se evidencia en los hallazgos, el uso del método OED para obtener las combinaciones del esquema de parametrización de procesos físicos óptimos pudo reproducir con éxito el campo de viento, la temperatura y la humedad relativa en el estudio actual. Por lo tanto, este método parece ser altamente confiable y efectivo para su uso en los modelos WRF para explorar las combinaciones óptimas del esquema de parametrización de procesos físicos, lo que podría proporcionar apoyo teórico para analizar rápidamente datos precisos del campo meteorológico durante períodos más largos y contribuir a investigar profundamente el comportamiento de migración y difusión de contaminantes en el aire en la atmósfera.
Descripción
El modelo de investigación y pronóstico del tiempo (WRF) se utiliza con frecuencia para investigar el campo meteorológico alrededor de instalaciones nucleares. La configuración de los esquemas de parametrización de procesos físicos en el modelo WRF tiene un impacto significativo en la precisión de los resultados de la simulación. En consecuencia, llevar a cabo un pre-experimento para obtener rápidamente la combinación óptima de esquemas de parametrización es esencial antes de realizar investigaciones sobre parámetros meteorológicos. Para obtener la combinación óptima de esquemas de parametrización de procesos físicos del límite de la capa planetaria (PBL), superficie terrestre (LSF), microfísica (MP), radiación de onda larga (LW) y radiación de onda corta (SW) del modelo WRF para simular las variables meteorológicas cercanas a la superficie cerca de una planta de energía nuclear en la ciudad de Sanshan, ciudad de Fuqing, provincia de Fujian, China, se observaron el 4 de junio de 2019. Se emplearon por primera vez el diseño experimental ortogonal (OED), un método de evaluación integral basado en el análisis de peso de CRiteria Import Through Intercriteria Correlation (CRITIC) y el método de balance integral para llevar a cabo la investigación. Se discutió primero la sensibilidad de las variables meteorológicas a los procesos físicos. Los hallazgos revelaron que la configuración del esquema PBL tuvo un profundo impacto en la simulación de campos de viento. Además, la configuración del esquema LSF tuvo una influencia significativa en la simulación de la temperatura cercana a la superficie y la humedad relativa, que fue mucho mayor que la de otros procesos físicos. Además, la elección del esquema de radiación tuvo un impacto significativo en cómo se distribuía la temperatura cerca del suelo y cómo se simulaba el campo de viento. Además, se encontró que la configuración del esquema MP ejercía cierta influencia en la simulación de la humedad relativa; sin embargo, mostró una influencia débil en otras variables meteorológicas. En segundo lugar, se encontró que el esquema MYNN3 para el proceso PBL, el esquema NoahMP para el proceso LSF, el esquema WSM5 para el proceso MP, el esquema RRTMG para el proceso LW y el esquema Dudhia para el proceso SW son la combinación óptima integral de esquemas de parametrización de procesos físicos para simular variables meteorológicas en el área de investigación seleccionada en este estudio. Como se evidencia en los hallazgos, el uso del método OED para obtener las combinaciones del esquema de parametrización de procesos físicos óptimos pudo reproducir con éxito el campo de viento, la temperatura y la humedad relativa en el estudio actual. Por lo tanto, este método parece ser altamente confiable y efectivo para su uso en los modelos WRF para explorar las combinaciones óptimas del esquema de parametrización de procesos físicos, lo que podría proporcionar apoyo teórico para analizar rápidamente datos precisos del campo meteorológico durante períodos más largos y contribuir a investigar profundamente el comportamiento de migración y difusión de contaminantes en el aire en la atmósfera.