شبیه‌سازی رویدادهای بارش‌ حدی همراه با بی‌هنجاری سرد در منطقه تهران

نویسندگان

1 استادیار، پژوهشکده هواشناسی

2 استاد موسسه ژئوفیزیک

3 دانشیار، گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران

10.30467/nivar.2019.87087

چکیده

ا توجه به موقعیّت مهّم اقتصادی و سیاسی تهران، هدف اصلی این پژوهش سعی در بهبود شبیه‌سازی بارش‌های متوسط و سنگین همراه با بی‌هنجاری سرد دمایی در این منطقه است. با استفاده از روش‌های آماری 133 مورد بارش فرین سرد در ماه‌های اکتبر تا مه سال‌های 1951 تا 2013 استخراج و بررسی شده است. از آنجا که شبیه‌سازی همة این موارد با پیکربندی‌های فیزیکی مختلف، کاری زمان‌بر و دشوار بوده و همچنین پیکربندی مدل وابسته به فصل، منطقه جغرافیایی مورد مطالعه و نوع سامانه جوّی است، ابتدا با کاربست روش تحلیل مؤلفه‌های اصلی با آرایه T، شش خوشه از الگوهای همدیدی شامل این 133 روز به‌دست آمد. سپس از هر خوشه دو روز به‌عنوان نمایندۀ فرین که بیشترین و کمترین شباهت را با الگوی میانگین آن خوشه داشتند، برای شبیه‌سازی انتخاب شدند. برای شبیه‌سازی با مدل میان‌مقیاس WRF، از داده‌های ERA-Iterim استفاده شده است. مدل فوق با استفاده از نُه پیکربندی متفاوت، شامل چهار طرحواره همرفتی، دو طرحواره لایه مرزی سیاره‌ای، سه طرحواره خُردفیزیک، یک طرحواره لایه سطحی و دو طرحواره تابش موج کوتاه اجرا شده تا پیکربندی مناسب به‌دست آید. برای درستی‌سنجی، علاوه بر مقایسه ظاهری، داده‌های منظم پیش‌بینیِ شبکه مدل‌، به نقاط نامنظم ایستگاه‌های دیدبانی درون‌یابی شدند و با استفاده از کمّیّت‌های مختلف، کارایی پیکربندی‌های متفاوت در پیش‌بینی‌ کمّی بارش با آستانه‌های متفاوت مقایسه ‌شد. نتایج حاکی از آن است که در تمام محدوده‌های بارشی به‌طور یکسان طرحواره همرفتی Tiedtke و طرحواره لایه مرزیMellor-Yamada- Janjic در مقایسه با سایر طرحواره‌ها از دقت بالاتری برخوردارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of extreme precipitation events with cold anomaly in Tehran area

نویسندگان [English]

  • Sakineh Khansalari 1
  • Alireza Mohebalhojeh 2
  • Farhang Ahmadi-Givi 3
1 Assistant Professor, Atmospheric science and Meteorological Research Center
2 Professor, Department of Space Physics, Institute of Geophysics
3 Associate Professor, Department of Space Physics, Institute of Geophysics
چکیده [English]

:The main purpose of this research is to improve the simulation of moderate and heavy precipitation events associated with cold anomaly in Tehran. To detect extreme precipitation events along with cold anomaly in Tehran in a sufficiently long period, the results of Khansalari et al. in the study carried out in 2017 are used. In the latter study, using statistical methods, 133 days with extreme precipitation along with cold anomaly in October to May in the 1951–2013 period were identified based on which six clusters of synoptic patterns were obtained by application of the T-mode principle component analysis to the whole dataset of 133 days. In the present study, from each cluster, one day with maximum similarity with the average pattern of the cluster was selected for numerical simulation by WRF model using the ERA-Interim data. To reach the optimal prediction of extreme precipitation events in Tehran by WRF, nine configurations consisting of four convection, two boundary-layer, three microphysics, and two short waves radiation schemes, as well as one surface-layer scheme were used. For verification, in addition to visual comparison, the forecasted data of model regular network were interpolated to irregular observation stations. Then using various verification indices, the performance of different configurations in predicting rainfall was assessed quantitatively with different thresholds. Results showed that across all the ranges of rainfall, the Tiedtke convection scheme and Mellor-Yamada-Janjic boundary-layer scheme lead to greater accuracy and better prediction of precipitation. It should also be noted that for light precipitation events, in addition to the Tiedtke convection scheme, the Kain-Fritsch scheme is also suitable

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heavy precipitation
  • Tehran
  • WRF mesoscale model
  • Verification
  • T-mode principle component analysis

[1]      Argüeso, D., Hidalgo-Muñoz, J. M., Gámiz-Fortis, S. R. Esteban-Parra, M. J.,Dudhia, J., and Castro-Diez, Y., 2011, Evaluation of WRF parameterizations for climate studies over Southern Spain using a multistep regionalization. J. Clim., 24:5633–5651. doi:10.1175/JCLI-D-1100073.1.

[2]      Chawla, I., Osuri, K. K., Mujumdar, P. P., and Niyogi, D., 2018, Assessment of the Weather Research and Forecasting (WRF) model for simulation of extreme rainfall events in the upper Ganga Basin. Hydrology and Earth System Sciences22(2), 1095-1117.

[3]      Huth, R., 1996, An inter comparison of computer-assisted circulation classification methods. Int. J. Climatol., 16, 893- 922.

[4]      Huth, R., Beck, C., Philipp, A., Demuzere, M., Ustrnul, Z., Cahynová, Kyselý J., and Tveito, O. E., 2008, Classifications of atmospheric circulation patterns: Recent advances and applications, Trends and Directions in Climate Research. Ann. N.Y. Acad. Sci., 1146, 105–152.

[5]      Khansalari, S., Raziei, T., Mohebalhojeh, A. R., and Ahmadi-Givi, F., 2017, Moderate to heavy cold-weather precipitation occurrences in Tehran and the associated circulation types. Theoretical and Applied Climatology, 131(3-4), 985-1003. doi:10.1007/s00704-016-2026-0.

[6]      Thorncroft, C. D., B. J. Hoskins, and McIntyre, M. E. , 1993, Two paradigms of baroclinic-wave life-cycle behaviour. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 119, 17–56.