بررسي تاثير تفكيك افقي و قائم مدل WRF بر پيش‌بيني بارش : چند مطالعه موردي

Investigating the impact of horizontal and vertical resolution of the WRF model on precipitation forecast: several cases study

در اين مطالعه، به بررسي تاثير تفكيك افقي و قائم مدل WRF بر پيش‌بيني بارش پرداخته شده است. بدين منظور، شبيه‌سازي بارش‌هاي سنگين رخ داده در منطقه غرب ايران با استفاده از داده‌هاي GFS به عنوان شرايط مرزي و اوليه در مدل پيش‌بيني عددي ميان‌مقياس WRF و با پيكربندي ارائه شده در جدول 1 با دو تفكيك افقي و چهار تركيبِ متفاوت در موقعيت و تعداد ترازهاي قائم انجام شده است. نتايج نشان مي‌دهد در روزهايي كه شدت بارش رخ‌داده قابل توجه است، با افزايش تفكيك افقي نتايج شبيه‌سازي بارش بهبود مي‌يابد. اما اگر مقدار بارش قابل توجه نباشد ميانگين نتايج شبيه‌سازي با افزايش تفكيك افقي اجراي مدل تغيير چنداني را نشان نمي‌دهد. همچنين افزايش تفكيك مدل در راستاي قائم لزوما منجر به افزايش مهارت پيش‌بيني بارش نمي‌شود و گاهي منجر به فراپيش‌بيني نيز مي‌شود. به طور كلي با افزايش تفكيك قائم در بالاي لايه ذوب مهارت پيش‌بيني افزايش مي‌يابد. همچنين افزايش تفكيك قائم در لايه زيرين وردسپهر تنها در بارش‌هاي سنگين منجر به افزايش مهارت پيش‌بيني مي‌گردد. بنابراين تاثير افزايش تفكيك مدل بر مهارت پيش‌بيني به شدت به موقعيت افزايش ترازها و شدت بارش بستگي دارد. علاوه بر اين روابط جداسازي عامل‌هايِ موثر در بالاي لايه ذوب و لايه زيرينِ لايه ذوب نشان مي‌دهد كه با افزايش تفكيك مدل در سرتاسر لايه وردسپهر، به‌طور كلي مهارت پيش-بيني در حالت ميانگين كاهش مي‌يابد. اين مطلب به علت برهمكنش منفيِ فرآيندهاي موثر در وردسپهر زيرين و فرآيندهاي خردفيزيكي بالاي لايه ذوب است.

In this study, the effect of horizontal and vertical resolution on the precipitation forecast has been investigated. For this purpose, in this study, heavy rainfall occurred in the western region of Iran using GFS data as boundary and initial conditions in the WRF mesoscale numerical forecasting model with two horizontal resolutions and four combinations of position and number of vertical levels has been simulated. The results of this study show that on days when the intensity of precipitation is significant, the results of precipitation simulation improve with increasing horizontal resolution. Also, increasing the resolution of the model in the vertical direction does not necessarily lead to an increase in precipitation forecasting skills and sometimes over-predicted rainfall. Skills of forecasting improved for all rainfall thresholds when the resolution above the melting level was increased. an‎d this is because of better prediction microphysical processes. Also, increasing the resolution of the model in the lower layer of troposphere only in heavy rainfall leads to an increase in forecasting skills. Therefore, the effect of increasing the resolution of the model on forecasting skills is strongly related to the height of added levels and rainfall intensity. In addition, the factor separation methodology shows that with increasing the resolution of the model throughout the troposphere layer, the prediction skill generally decreases in the mean state, and this subject is due to the negative interaction between lower-tropospheric processes and microphysical processes above melting level.