Simulaciones de sistemas de flujo a mesoscala alrededor del Campo de Pruebas de Dugway utilizando el sistema de modelado WRF
Autores: Dumais, Robert E.; Spade, Daniela M.; Gill, Thomas E.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulaciones de sistemas de flujo a mesoscala alrededor del Campo de Pruebas de Dugway utilizando el sistema de modelado WRF
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Regiones
Flujos
Topografía
Modelo
Mesoscala
Gran escala
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 10
Citaciones: Sin citaciones
Se reconoce ampliamente que las regiones con topografía heterogénea compleja y propiedades de uso del suelo producen una variedad de flujos diurnos a mesoescala y microescala, que pueden ser modificados o incluso enmascarados por un forzamiento sinóptico a gran escala significativo. Estos flujos pueden ser producidos a través de procesos de forzamiento dinámico y térmico. Programas de campo recientes como el Experimento de Rotor Inducido por Terreno (T-REX), el Programa de Modelado y Observaciones Atmosféricas de Terreno Montañoso (MATERHORN) y Perdigao se han utilizado para observar y modelar comportamientos de flujo bajo diferentes condiciones topográficas y meteorológicas a gran escala. Utilizando la versión de investigación avanzada del modelo de Investigación y Pronóstico del Tiempo (WRF-ARW), aplicamos un anidamiento múltiple utilizando un enfoque de anidamiento interactivo unidireccional para resolver a un espaciado de cuadrícula interno subkilométrico (0.452 km). Nuestro interés se centró en el período de observación intensiva 6 (IOP6) de la campaña MATERHORN de otoño de 2012, realizada sobre el Campo de Pruebas de Dugway (DPG) en Utah. Una revisión inicial del IOP6 sugirió que había una variedad de flujos diurnos presentes, y que un subconjunto relativamente pequeño de configuraciones de configuración del modelo podría capturar los flujos generales de este período. La revisión también nos llevó a creer que este mismo subconjunto podría capturar diferencias debido a variaciones en la elección de la física de la capa límite del modelo, la física de la superficie terrestre, las especificaciones de uso del suelo/tipo de suelo y las condiciones meteorológicas a gran escala. Se utilizó una alta resolución vertical del modelo, con 90 niveles sigma verticales aplicados. El IOP6 abarcó el período de 2012 0800 UTC 14 de octubre-0800 UTC 15 de octubre. Basándonos en la falta de convección profunda y microfísica húmeda durante el IOP6, incluimos la comparación de esquemas de parametrización de turbulencia de la capa límite planetaria (PBL) incluso en el espaciado de cuadrícula subkilométrico. Nos centramos en el rendimiento bruto del modelo sobre nuestro nido interno; por lo tanto, se excluye una comparación detallada de los efectos de la resolución horizontal del modelo. Para los parámetros de superficie de viento y temperatura, comparamos el error absoluto medio y las puntuaciones de sesgo a lo largo del período en varios sitios de observación meteorológica de superficie. Encontramos que a pesar de la atención prestada a la física de la turbulencia de la capa límite, la física de la radiación y la resolución vertical del modelo, los resultados parecían indicar un mayor impacto de las elecciones de parametrización de la conductividad térmica del suelo, la clasificación de categoría de textura de superficie/ suelo (y los valores de parámetros de propiedades estáticas asociados), y el modelo de forzamiento a gran escala. Este hallazgo respalda lo que otros investigadores han encontrado relacionado con cómo estos mismos forzamientos pueden ejercer una fuerte influencia sobre los flujos a mesoescala alrededor del DPG. Nuestros hallazgos sugieren que las dos noches del IOP6 ofrecen un par de noches consecutivas excelentes para explorar muchas de las características de forzamiento importantes para el flujo en terrenos complejos locales. Los flujos de interés en este caso incluyeron sistemas de brisa de valle, anabática/katabática y de playa. También se encontró evidencia subjetiva que respalda una influencia proporcionada por el modesto flujo sinóptico del noroeste presente en la troposfera baja (principalmente en la noche del 14 de octubre). La investigación posterior utilizando la capacidad del WRF-ARW para anidar directamente de mesoescala a LES puede aprovechar aún más el IOP6. Por ejemplo, para descubrir aspectos más detallados y enfocados de los forzamientos dinámicos y termodinámicos que contribuyen a los flujos diurnos del DPG.
Descripción
Se reconoce ampliamente que las regiones con topografía heterogénea compleja y propiedades de uso del suelo producen una variedad de flujos diurnos a mesoescala y microescala, que pueden ser modificados o incluso enmascarados por un forzamiento sinóptico a gran escala significativo. Estos flujos pueden ser producidos a través de procesos de forzamiento dinámico y térmico. Programas de campo recientes como el Experimento de Rotor Inducido por Terreno (T-REX), el Programa de Modelado y Observaciones Atmosféricas de Terreno Montañoso (MATERHORN) y Perdigao se han utilizado para observar y modelar comportamientos de flujo bajo diferentes condiciones topográficas y meteorológicas a gran escala. Utilizando la versión de investigación avanzada del modelo de Investigación y Pronóstico del Tiempo (WRF-ARW), aplicamos un anidamiento múltiple utilizando un enfoque de anidamiento interactivo unidireccional para resolver a un espaciado de cuadrícula interno subkilométrico (0.452 km). Nuestro interés se centró en el período de observación intensiva 6 (IOP6) de la campaña MATERHORN de otoño de 2012, realizada sobre el Campo de Pruebas de Dugway (DPG) en Utah. Una revisión inicial del IOP6 sugirió que había una variedad de flujos diurnos presentes, y que un subconjunto relativamente pequeño de configuraciones de configuración del modelo podría capturar los flujos generales de este período. La revisión también nos llevó a creer que este mismo subconjunto podría capturar diferencias debido a variaciones en la elección de la física de la capa límite del modelo, la física de la superficie terrestre, las especificaciones de uso del suelo/tipo de suelo y las condiciones meteorológicas a gran escala. Se utilizó una alta resolución vertical del modelo, con 90 niveles sigma verticales aplicados. El IOP6 abarcó el período de 2012 0800 UTC 14 de octubre-0800 UTC 15 de octubre. Basándonos en la falta de convección profunda y microfísica húmeda durante el IOP6, incluimos la comparación de esquemas de parametrización de turbulencia de la capa límite planetaria (PBL) incluso en el espaciado de cuadrícula subkilométrico. Nos centramos en el rendimiento bruto del modelo sobre nuestro nido interno; por lo tanto, se excluye una comparación detallada de los efectos de la resolución horizontal del modelo. Para los parámetros de superficie de viento y temperatura, comparamos el error absoluto medio y las puntuaciones de sesgo a lo largo del período en varios sitios de observación meteorológica de superficie. Encontramos que a pesar de la atención prestada a la física de la turbulencia de la capa límite, la física de la radiación y la resolución vertical del modelo, los resultados parecían indicar un mayor impacto de las elecciones de parametrización de la conductividad térmica del suelo, la clasificación de categoría de textura de superficie/ suelo (y los valores de parámetros de propiedades estáticas asociados), y el modelo de forzamiento a gran escala. Este hallazgo respalda lo que otros investigadores han encontrado relacionado con cómo estos mismos forzamientos pueden ejercer una fuerte influencia sobre los flujos a mesoescala alrededor del DPG. Nuestros hallazgos sugieren que las dos noches del IOP6 ofrecen un par de noches consecutivas excelentes para explorar muchas de las características de forzamiento importantes para el flujo en terrenos complejos locales. Los flujos de interés en este caso incluyeron sistemas de brisa de valle, anabática/katabática y de playa. También se encontró evidencia subjetiva que respalda una influencia proporcionada por el modesto flujo sinóptico del noroeste presente en la troposfera baja (principalmente en la noche del 14 de octubre). La investigación posterior utilizando la capacidad del WRF-ARW para anidar directamente de mesoescala a LES puede aprovechar aún más el IOP6. Por ejemplo, para descubrir aspectos más detallados y enfocados de los forzamientos dinámicos y termodinámicos que contribuyen a los flujos diurnos del DPG.