كليدواژه :
شبيه‌سازي , مقياس‌كاهي , مدل WRF , بارش , سيل گلستان
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: با توجه به بزرگ‌مقياس بودن شبكه‌ي محاسباتي مدل‌هاي سياره‌اي اين مدل‌ها قادر به پيش‌بيني متغيرهاي آب و هواشناختي در مقياس منطقه‌اي نيستند. به عبارت ديگر اين مدل‌ها در ارائه پيش‌بيني‌هاي مربوط به نزولات منطقه‌اي تحت تأثير فرايندهاي با مقياس ريزتر از شبكه مدل قرار مي‌گيرند، كه مي‌بايست خروجي آن‌ها را به مقياس منطقه‌اي تبديل نمود. با اين تفاسير هدف از پژوهش حاضر، بررسي پيكربندي‌هاي مختلف مدل WRF در شبيه‌سازي بارش پنج روزه اسفندماه 1397 و فرورودين 1398 استان گلستان است كه وقوع سيلاب ويرانگر و خسارات سنگين را در استان در پي داشته است.
مواد و روش‌ها: به منظور دست‌يابي به اهداف اشاره شده داده‌هاي ديدباني و كنترل كيفي‌شده بارش در 13 ايستگاه همديدي استان گلستان براي دوره‌ي 5 روزه‌ي 26 اسفند 1397 تا 2 فروردين 1398 به صورت 24 ساعته (از ساعت 06 UTC روز قبل تا ساعت 06 UTC روز بعد) و 6 ساعته (ساعت‌هاي 00، 06، 12 و 18 UTC به ترتيب برابر با 3:30، 9:30، 15:30 و 21:30 محلي) مورد واكاوي قرار گرفت. سپس به منظور اجراي مدل WRF دو نوع داده ورودي شامل داده‌هاي شرايط اوليه و داده‌هاي شرايط مرزي استفاده گرديد. از داده‌هاي سامانه‌ي پيش‌بيني جهاني با تفكيك 0/5 درجه به عنوان داده‌هاي شرايط مرزي بهره گرفته شده است. همچنين در راستاي اجراي مدل، دو دامنه 1- بزرگ (مادر) داراي تفكيك افقي 18 كيلومتر و 2- دامنه دروني كه دامنه‌ي اصلي و داراي تفكيك افقي 6 كيلومتر است، استفاده گرديد.
يافته‌ها: با بررسي داده‌هاي بارش تجمعي دوره‌ي بارشي 5 روزه كه منجر به رخداد سيل گرديد، مشخص شد كه بيشينه‌ي بارش 24 ساعته در طول دوره 5 روزه به ساعت 06 UTC روز 27 اسفند تا ساعت 06 UTC روز 28 اسفند و بيشينه‌ي بارش تجمعي 6 ساعته نيز به ساعت 06 تا 12 UTC روز 27 اسفند 1397 اختصاص دارد. سپس با بررسي پژوهش‌هاي يادشده در ارتباط با بارش ايران، پيكربندي‌هاي مختلف استخراج و با به كارگيري و تركيب اين پيكربندي‌ها در اجراهاي متنوع، پيكربندي‌هاي متفاوتي براي پيش بيني بارش اواخر اسفند سال 1397 استان گلستان حاصل شد. در ادامه به منظور تشخيص دقت مدل، مقادير حاصل از مدل در پيكربندي‌هاي مختلف با مقادير ايستگاه‌هاي همديدي مقايسه شدند كه براي اطمينان از اين مقايسه از آماره‌هاي خطاسنجي MAE، d، R و ENS استفاده گرديد.
نتيجه‌گيري: در بين تمامي پيكربندي‌ها، دو پيكربندي خروجي‌هاي بهتري را به نمايش گذاشتند. نتايج نشان داد كه مدل WRF در اغلب ايستگاه‌ها با بيش‌برآوردي همراه بوده است. در هر دو پيكربندي هسته‌هاي بارشي به خوبي به تصوير كشيده شده است و از منظر مقادير بارشي نيز دقت مدل مناسب بوده است. در رابطه با مقادير بيشينه‌ي بارش پيكربندي نوع اول از دقت بهتري برخوردار است؛ و در مجموع پيكربندي نوع اول عملكرد بهتري را نسبت به پيكربندي نوع دوم به نمايش گذاشته است.
چكيده لاتين :
Background and purpose: The large-scale computational network of planetary models are not able to predict climatic variables on a regional scale. In other words, these models are affected by processes with a smaller scale than the model network in providing predictions of regional precipitation. Therefore, the model outputs should convert into a regional scale. The research purpose is to investigate the different configurations of the WRF model in the simulation of 5-days rainfall in March 17 to 22 March 2019 in Golestan province, which has caused devastating floods and heavy damage in the province.
Materials and Methods: The observation and quality control precipitation data was analyzed in 13 synoptic stations of Golestan province for a 5-days period from March 17 to 22 March 2019 in the form of 24 Hours (From 06 UTC the day before to 06 UTC the next day) and 6 hours (00, 06, 12 and 18 UTC are 3:30, 9:30, 15:30 and 21:30 local time, respectively). Also, two types of input data including initial condition data and boundary condition data were used in the WRF model. The boundary condition data was GFS data with 0.5-degree resolution. Furthermore, two domains were used in WRF model, 1) the large (mother) with a horizontal resolution of 18 km and 2) internal domain, which is the main domain and has 6 km horizontal resolution.
Results: Two configuration was selected which showed better output results. The 5-days cumulative precipitation data which caused the flood show that the maximum 24-hour precipitation during the 5-days period is 06:00 UTC on March 18 to 06:00 UTC March 19 and the maximum cumulative rainfall of 6 hours is related to 06 to 12 UTC on March 18, 2019. Subsequently, by study similar research in Iran, different configurations for precipitation prediction were extracted and modeled. Then, in order to determine the accuracy of the model, the values obtained from the model in different configurations were compared with the values of synoptic stations. To ensure this comparison, MAE, d, R and ENS test statistics were used.
Conclusion: The results showed that the WRF model overestimate the precipitation data in most stations. In both configurations, results convey the precipitation cores well illustrated and the model accuracy was good enough in predicting precipitation. In maximum values of precipitation, the configuration of the first type show better results. Overall, the first type configuration performed more accurate than the second type configuration.
