پديد آورندگان :
غلامي سياوش پژوهشگاه ملي اقيانوس‌شناسي و علوم جوي , غفاريان پروين پژوهشگاه ملي اقيانوس‌شناسي و علوم جوي , خالقي زواره حسن پژوهشگاه ملي اقيانوس‌شناسي و علوم جوي , قادر سرمد دانشگاه تهران - موسسه ژئوفيزيك
كليدواژه :
ميدان باد , مدل wrf , شرايط اوليه , داده‌هاي بازتحليل , خليج فارس
چكيده فارسي :
در اين پژوهش عملكرد مدل wrf براي ميدان باد سطحي و حساسيت اين مدل نسبت به شرايط اوليه و مرزي و طرح‌واره هاي لايه مرزي سياره‌اي در طول چندين تاريخ منتخب به صورت موردي روي خليج فارس ارزيابي مي شود. به دليل وجود رويكردهاي متفاوت در توليد و توسعه داده هاي تحليل و بازتحليل (مانند سامانه داده‌گواري) و به‌كارگيري روش هاي مختلف پارامترسازي در طرح‌واره هاي لايه مرزي سياره‌اي، اين تحقيق براي شناسايي مناسب ترين انتخاب از بين شرايط اوليه و مرزي متنوع و طرح‌واره هاي مختلف لايه مرزي هدف گذاري شده است. براي اين منظور سه مجموعه داده (دو بازتحليل و يك تحليل) شامل erainterim، ncepr2 و ncepfnl و شش طرح واره لايه مرزي سياره‌اي (دو غير محلي و چهار محلي) به همراه طرح‌واره هاي سطحي مرتبط ب آنها انتخاب شده است. براي ارزيابي مدل از 22 ايستگاه هواشناسي همديدي واقع در منطقه و مشاهدات دو ماهواره quikscat و ascat استفاده مي شود. يافته هاي اين مطالعه نشان مي دهد وقتي شبيه سازي باد مدل با ايستگاه هاي هواشناسي همديدي مقايسه مي شود، صرف نظر از نوع طرح‌واره لايه مرزي، دو مجموعه داده erainterim و ncepfnl كه به عنوان شرايط اوليه و مرزي استفاده مي شوند، عملكرد بهتري نسبت به ncepr2 دارند. با درنظرگرفتن طرح‌واره ها، بهترين نتايج از تركيب طرح‌واره ysu با داده هاي شرط اوليه erainterim براي سرعت باد و ncepfnl براي جهت باد استخراج مي شود. مقايسه خروجي مدل با داده هاي باد دو ماهواره quikscat و ascat نشان مي دهد تفاوت فاحشي بين پيكربندي هاي مختلف ديده نمي شود. باوجوداين، طرح‌واره هاي ysu و acm2 به ترتيب منجر به توليد سرعت و جهت باد نزديك به مشاهدات quikscat مي شوند. همه پيكربندي هاي مدل حاصل از تمام طرح‌واره ها، تقريباً نتايج مشابهي در مقايسه با مشاهدات ascat دارند به جز طرح‌واره ysu كه ميدان باد را اندكي بهتر از ساير طرح‌واره ها شبيه سازي مي كند.
چكيده لاتين :
In this work , sensitivity and performance of the Weather Research and Forecasting (WRF) model for surface
wind field simulations are evaluated under several initial and boundary conditions , along with different planetary
boundary layer (PBL) schemes during several dates over the Persian Gulf region . Since there are differences
between production approaches and development periods of analysis and reanalysis data (namely , assimilation
system) on the one hand , and differences in applied method for PBL parameterization by any scheme on the other
hand , this paper aims to identify a suitable set up among the whole configurations which are under examination .
To this end , three datasets (two reanalyses and one analysis) including , ERA-Interim , NCEP-R2 , and NCEP-FNL
and six PBL schemes (two local and four nonlocal) including ACM2 , BouLac , MYJ , MYNN , QNSE , and YSU
accompanied by their relevant surface-layer schemes are used . To assess the WRF model wind simulations,
available observational wind data including 22 synoptic weather stations located in the region and observations of
QuikSCAT and ASCAT satellites are employed .
Findings of this study indicate that when the wind simulations are compared with synoptic weather stations
observations , irrespective of the type of PBL scheme , ERA-Interim and NCEP-FNL datasets exhibit better
performance in comparison with the NCEP-R2 and when PBL schemes are also considered , results show that
combination of YSU scheme and ERA-Interim reanalysis data leads to a better estimate of wind speed and
combination of YSU and NCEP-FNL data generates less error for wind direction . Moreover , comparison of
model wind simulations and observations of QuikSCAT and ASCAT satellites shows that there are no substantial
differences between various configurations . However , using YSU and ACM2 scheme s, WRF model generates
speed and direction of the wind close to the observations of QuikSCAT . Although all tests have almost similar
results as ASCAT satellite observations , YSU scheme estimates are slightly better than other schemes.
Overall, the results of this study revealed that the major difference between WRF wind simulations and
measured winds arises from the choice of initial conditions data and it does not depend on different PBL
schemes. Consequently, changing initial and boundary conditions data has a noticeable impact on the model wind
results. Thus, in future studies, emphasis must be more on reanalysis and analysis datasets and the option of WRF
PBL parameterization schemes should be the second priority.
Due to the fairly good similarity of the model surface wind with QuikSCAT and ASCAT observations, the
choice of WRF model simulations as offshore wind database can be a valid available alternative instead of
QuikSCAT and ASCAT wind, particularly when meeting their limitation in spatial resolution (swath data) or
temporal sampling.
