Simulando características meteorológicas y de olas de agua del ciclón Shaheen
Autores: Rahimian, Mohsen; Beyramzadeh, Mostafa; Siadatmousavi, Seyed Mostafa; Allahdadi, Mohammad Nabi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulando características meteorológicas y de olas de agua del ciclón Shaheen
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Bahía de Bengala
Mar Arábigo
Ciclones tropicales
Ciclón Shaheen
Investigación y pronóstico del tiempo
Capa límite planetaria
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
La Bahía de Bengala y el Mar Arábigo están expuestos anualmente a severos ciclones tropicales, que imponen enormes daños a la infraestructura y causan la pérdida de vidas en las regiones costeras. El ciclón Shaheen se generó originalmente en la Bahía de Bengala en 2021 y siguió un raro camino de este a oeste hacia el Mar Arábigo. Aunque el campo de viento del ciclón se puede obtener de conjuntos de datos de reanálisis como ERA5 (quinto generación del Centro Europeo para Pronósticos Meteorológicos a Medio Plazo), la velocidad del viento no se puede reproducir con detalles realistas en las regiones cercanas al centro del ciclón debido a la resolución espacial. En este estudio, para abordar este problema, se utiliza el modelo de alta resolución avanzado de Investigación y Pronóstico del Tiempo (WRF) para simular el campo de viento de Shaheen. Como parte crítica del estudio, se investiga la sensibilidad de los resultados a la parametrización de la capa límite planetaria (PBL) en términos de la trayectoria, intensidad, fuerza y estructura del ciclón Shaheen. Se consideran cinco experimentos con cinco esquemas de PBL: Universidad Yonsei (YSU); Mellor-Yamada-Janji (MYJ); Mellor-Yamada-Nakanishi-Niino nivel 2.5 (MYNN); Modelo Convectivo Asimétrico versión 2 (ACM2); Eliminación de Escala Cuasi-Normal (QNSE). La trayectoria, intensidad y fuerza de los experimentos se comparan con los campos de viento obtenidos del conjunto de datos del Centro Conjunto de Advertencia de Tifones (JTWC). Los resultados implican una alta dependencia de la trayectoria, intensidad y fuerza del ciclón a la parametrización de la PBL. Las trayectorias simuladas con esquemas de PBL no locales (YSU y ACM2) superaron a las de los esquemas de PBL locales (MYJ, MYNN y QNSE), especialmente durante la fase de rápida intensificación de Shaheen antes del impacto en tierra. El YSU produjo una tormenta altamente intensificada, mientras que los resultados de ACM2 están en mejor acuerdo con los datos del JTWC. La trayectoria más precisa se obtuvo de los datos de ERA5; sin embargo, este conjunto de datos sobrestimó el tamaño espacial y subestimó la velocidad del viento. El modelo WRF utilizando ya sea YSU o ACM2 sobrestimó la velocidad del viento en comparación con los datos del altímetro. Los esquemas YSU y ACM2 pudieron reproducir el aumento observado en la velocidad del viento y la caída de presión en estaciones in situ. Los datos de viento de EAR5 y el modelo paramétrico del ciclón se aplicaron al modelo SWAN para simular el régimen de olas en el Mar Arábigo durante el tiempo que Shaheen estaba cruzando la región. Se utilizaron la formulación de Janssen para la entrada de viento y los términos de fuente de disipación de olas blancas en combinación con tanto ERA5 como viento híbrido, y se examinó el error combinado mínimo en la predicción de la altura significativa de las olas y el período de olas cero cruzadas. La altura máxima significativa de las olas para el viento híbrido es mayor que la de ERA5, mientras que el desarrollo del ciclón se inferió con éxito del campo de olas de los datos híbridos.
Descripción
La Bahía de Bengala y el Mar Arábigo están expuestos anualmente a severos ciclones tropicales, que imponen enormes daños a la infraestructura y causan la pérdida de vidas en las regiones costeras. El ciclón Shaheen se generó originalmente en la Bahía de Bengala en 2021 y siguió un raro camino de este a oeste hacia el Mar Arábigo. Aunque el campo de viento del ciclón se puede obtener de conjuntos de datos de reanálisis como ERA5 (quinto generación del Centro Europeo para Pronósticos Meteorológicos a Medio Plazo), la velocidad del viento no se puede reproducir con detalles realistas en las regiones cercanas al centro del ciclón debido a la resolución espacial. En este estudio, para abordar este problema, se utiliza el modelo de alta resolución avanzado de Investigación y Pronóstico del Tiempo (WRF) para simular el campo de viento de Shaheen. Como parte crítica del estudio, se investiga la sensibilidad de los resultados a la parametrización de la capa límite planetaria (PBL) en términos de la trayectoria, intensidad, fuerza y estructura del ciclón Shaheen. Se consideran cinco experimentos con cinco esquemas de PBL: Universidad Yonsei (YSU); Mellor-Yamada-Janji (MYJ); Mellor-Yamada-Nakanishi-Niino nivel 2.5 (MYNN); Modelo Convectivo Asimétrico versión 2 (ACM2); Eliminación de Escala Cuasi-Normal (QNSE). La trayectoria, intensidad y fuerza de los experimentos se comparan con los campos de viento obtenidos del conjunto de datos del Centro Conjunto de Advertencia de Tifones (JTWC). Los resultados implican una alta dependencia de la trayectoria, intensidad y fuerza del ciclón a la parametrización de la PBL. Las trayectorias simuladas con esquemas de PBL no locales (YSU y ACM2) superaron a las de los esquemas de PBL locales (MYJ, MYNN y QNSE), especialmente durante la fase de rápida intensificación de Shaheen antes del impacto en tierra. El YSU produjo una tormenta altamente intensificada, mientras que los resultados de ACM2 están en mejor acuerdo con los datos del JTWC. La trayectoria más precisa se obtuvo de los datos de ERA5; sin embargo, este conjunto de datos sobrestimó el tamaño espacial y subestimó la velocidad del viento. El modelo WRF utilizando ya sea YSU o ACM2 sobrestimó la velocidad del viento en comparación con los datos del altímetro. Los esquemas YSU y ACM2 pudieron reproducir el aumento observado en la velocidad del viento y la caída de presión en estaciones in situ. Los datos de viento de EAR5 y el modelo paramétrico del ciclón se aplicaron al modelo SWAN para simular el régimen de olas en el Mar Arábigo durante el tiempo que Shaheen estaba cruzando la región. Se utilizaron la formulación de Janssen para la entrada de viento y los términos de fuente de disipación de olas blancas en combinación con tanto ERA5 como viento híbrido, y se examinó el error combinado mínimo en la predicción de la altura significativa de las olas y el período de olas cero cruzadas. La altura máxima significativa de las olas para el viento híbrido es mayor que la de ERA5, mientras que el desarrollo del ciclón se inferió con éxito del campo de olas de los datos híbridos.