A discussion about the role of shortwave schemes on real WRF-ARW simulations. Two case studies: cloudless and cloudy sky
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[1] Universitat de Barcelona
Universitat de Barcelona
Barcelona, España
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- Localización: Tethys : revista meteorología y climatología mediterránea, ISSN 1139-3394, Nº. 12, 2015, págs. 13-31
- Idioma: inglés
- Títulos paralelos:
- Estudio sobre el papel de las parametrizaciones de onda corta en simulaciones reales WRF-ARW. Dos casos de estudio: cielo despejado y nublado
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Resumen
- español
Una gran variedad de formas de calcular el transporte radiativo da lugar a parametrizaciones varias. Las diferencias entre ellas implican resultados distintos para los flujos radiativos, incluso en las mismas condiciones atmosféricas. Dado que el transporte de la radiación solar y de la radiación terrestre respresenta el proceso físico primordial que da forma a la circulación atmosférica, les diferencias mencionadas deben tener un impacto en la calidad de los modelos de predicción numérica del tiempo. En este trabajo se presenta un análisis del papel de las parametrizaciones de transporte de radiación de onda corta en el modelo Weather Research and Forecasting (WRF-ARW). El estudio compara el efecto de cuatro esquemas (Dudhia, New Goddard, CAM y RRTMG) en dos casos para un dominio de integración centrado en Cataluña: i) sin nubes, ii) con cielo cubierto. Se analizan los procesos de realimentación directos e indirectos entre los aspectos dinámicos y las parametrizaciones físicas debidos a los cambios en el cálculo de la ecuación de transporte radiativo. Los efectos acumulados de estas variaciones se estudian mediante tres ventanas temporales: el inicio de la simulación (0-23 h), el día siguiente (24-47 h) y el tercer día (48-71 h). Estos análisis se focalizan en algunos campos específicos del modelo numérico; desde los campos más directamente relacionados con los esquemas de radiación de onda corta, como la irradiancia horizontal global o los perfiles la velocidad de calentamiento, a los campos aparentemente afectados de forma secundaria, como la velocidad del viento o la composición de las nubes, entre otros. Las diferencias observadas entre las integraciones usando distintas parametrizaciones aumentan con el horizonte de la simulación, siendo más importantes en el escenario de cielo cubierto que en el de sin nubes.
- English
A wide range of approaches for radiative transfer computations leads to several parameterizations. Differences in these approximations bring about distinct results for the radiative fluxes, even under the same atmospheric conditions. Since the transfer of solar and terrestrial radiation represents the primordial physical process that shapes the atmospheric circulation, these deviations must have an impact on the numerical weather prediction (NWP) model performance.
In this paper, an analysis of the role of shortwave schemes on the Weather Research and Forecasting (WRF-ARW) model is presented. The study compares the effect of four parameterizations (Dudhia, New Goddard, CAM and RRTMG) in two cases: i) cloudless and ii) cloudy sky situations for a domain defined over Catalonia (northeast of the Iberian Peninsula). We analyze the direct and the indirect feedback between the dynamical aspects and the physical parameterizations driven by changes in the radiative transfer equation computation. The cumulative effect of these variations are studied through three simulation windows: current day (0-23 h), day-ahead (24-47 h) and two days ahead (48-71 h).
These analyses are focused on several NWP model fields. From the most directly related to shortwave schemes such as global horizontal irradiance or the heating rate profile, to apparently secondary outcomes such as wind speed or cloud composition among others. The differences observed between model runs using different solar parameterizations increase with the simulation horizon, being more important in the cloudy scenario than in the cloudless sky.
- español
