Az AROME sekély konvekció parametrizációja magas felbontáson

Átírás

1 Az AROE sekély konvekció parametrizációja magas felbontáson Lancz Dávid Országos eteorológiai Szolgálat ódszerfejlesztési Osztály október 2. Alapítva: 1870

2 Vázlat Konvekció Trblens áramlás Szürke zóna A ass flx algoritmsa Hogyan lehetne módosítani Eddigi mnka További teendők

3 Az allról fűtött edény esete ély konvekció: a troposzféra tetejéig Konvekció Sekély konvekció: a planetáris határréteg tetejéig

4 Konvekció z x rácstávolságon felüli advekció a dinamika kezeli rácstávolságon alli advekció parametrizálni kell

5 Sekély konvekció Large-eddy simlation (LES) esonh 62,5 m AROE (EDKF nélkül) 500 m A vertikális sebesség szerkezete a planetáris határrétegben LES adatok forrása: Rachel Honnert (CNR/GAE, Tolose, France)

6 Trblens áramlás parametrizációja Az AROE-ban: K-elmélet + ass Flx w K z a ( ) (név: Eddy Diffsion ass Flx EDF EDKF mert a felhős részben Kain és Fritsch paramerizációját használják) ( w w) w w z K w, w, egjegyzés: másik definíció szerint: w K ( ) z a a ( w w) - vertikális sebesség - tetszőleges változó - vertikális trblens flxs - Φ átlagának vertikális gradiense - trblens diffúziós együttható - w és Φ átlaga - w és Φ értéke a feláramlási zónában - a feláramlási zóna területi aránya a rácsterülethez képest - sűrűség

7 Szürke zóna probléma A sekély konvekciót: Alacsony felbontáson (kb. dx>1km) parametrizáljk agas felbontáson (kb. 125m>dx) nem parametrizáljk, mert a dinamika kezeli De mi történik a köztes horizontális felbontáson? A modell dinamikája elkezdi részlegesen kitermelni a sekély konvekció örvényeit vagyis a dinamika és a parametrizáció egyszerre kezeli gyan azokat az örvényeket SZÜRKE ZÓNA

8 Szürke zóna probléma i történik a szürkezónában? Vertikális sebesség különböző magasságokban (esonh modell): LES felskálázva dx = 62,5 m (referencia) dx = 1000 m EDKF nélkül dx = 1000 m EDKF param.-val forrás: RACHEL HONNERT, VALÉRY ASSON és FLEUR COUVREUX, 2011: A Diagnostic for Evalating the Representation of Trblence in Atmospheric odels at the Kilometric Scale. J. Atmos. Sci., 68,

9 Szürke zóna probléma A trblens kinetiks energia (TKE) vertikális profiljai az AROE (dx = 1000 m) és az LES (62,5 m) 1000 méterre átlagolt szimlációiból Total TKE teljes TKE a sbgrid és resolved TKE összege Sbgrid TKE a TKE parametrizált része Resolved TKE a TKE dinamika által kezelt része

10 A ass Flx algoritmsa g v - virt. pot. hőm felszíni w v grd flxsa - Bogealt-Lacarrère féle felfelé LBL89 irányló keveredési úthossz INICIALIZÁCIÓ 2 2 m 2 w ( zgrd) max( 0,0001 ; TKE( z 2 s 3 a ( z w ( z 2 grd grd - grav. gyorslás - virt. pot. hőmérséklet XCF ) min( ) a g grd )) *( w v L grd BL89) v 2 w 2 ;0,33) megj.: az eredeti egyenletekben a sűrűség is szerepel 1 3, w, a, w, a, w, a, w, a, w, a, w, a, a, w,,,,,,, 1 ( ) z ( ) z - bekeveredés - kikeveredés Felfelé integrálásnál: 1. Ellenőrzi, hogy elérte-e az LCL-t (lifting condensation level) a) Nem - ε,δ Pergad szerint számolja b) Igen - ε,δ Kain és Fritsch szerint számolja 2. Kiszámolja:, w, Φ, a 3. Lezárja, ha 0 vagy w 2 0 (ill. ha a felhőmagasság 3000 m fölé ér, 4000 m-re mesterségesen lecsökkenti az -et 0-ra)

11 Tervezett módosítás ) g XCF *( w v L grd BL v g w w Vertikális sebesség skálája: ass Flx érétkek a w * függvényében, LES adatok alapján (PERGAUD,2009) ( v z grd i v 1 3 ) z i a keveredési réteg magassága w v grd XCF * w XCF,ha 0,065 0 Jelenleg ez van az AROE-ban forrás: JULIEN PERGAUD, VALÉRY ASSON, SYLVIE ALARDEL és FLEUR COUVREUX, 2009: A Parametrization of Dry Thermals and Shallow Cmli for esoscale Weather Prediction. Bond.-Layer eteor., 132,

12 Tervezett módosítás Felskálázott mezők alapján következtetni a felszínen inicializált ass Flx értékek horizontális felbontásától való függésére. A nyomkövető koncentrációjának strktúrája a felszín feletti rétegben LES (dx = 62,5 m) szimláció és a belőle képzett felskálázott mezők (125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 méter) alapján + feketével jelölve a ass Flxszal rendelkező rácspontok (feltétel: w>0; w>w átlag ; c-c átlag >c szórás, ahol c a nyomkövető koncentrációja) 62,5 m 125 m 250 m 500 m 1000 m 2000 m 4000 m m

13 Tervezett módosítás Tegyük fel, hogy (62,5) resolved total sbgrid ( dx) ( dx) total resolved A sbgrid és w * aránya a dx/h függvényében, ahol h a planetáris határréteg magassága Ez alapján, egy új együtthatót szeretnénk definiálni, amely már figyelembe veszi a horizontális felbontást: XCF(dx/h,dy/h) XCF g *( w v L grd BL v )

14 További teendők Helyes-e a feltevés, hogy resolved (62,5 m) = ref? A resolved megállapításának módját felül kell vizsgálni. Parametrizálni kell az XCF(dx/h,dy/h) összefüggést, majd beépíteni az AROE kódjába A módosítást először idealizált eseteken, majd reális eseteken validálni kell eg kell állapítani, hogy szükségesek-e a további változtatások

15 Köszönöm a figyelmet! Alapítva: 1870

16 És most jöhet a kérdezz felek rész Alapítva: 1870