Study of screen level temperature dependency on interactions and feedbacks of physics parameterizations in numerical weather prediction and climate models.
| Thesis title in Czech: | Studium závislosti přízemní teploty na interakci a zpětných vazbách parametrizací fyzikálních procesů v numerických modelech počasí a klimatu. |
|---|---|
| Thesis title in English: | Study of screen level temperature dependency on interactions and feedbacks of physics parameterizations in numerical weather prediction and climate models. |
| Key words: | Numerický předpovědní model počasí|regionální model klimatu|parametrizace fyzikálních procesů|interface fyziky a dynamiky modelu|přízemní teplota |
| English key words: | Numerical weather prediction model|regional climate model|parameterizations of physical processes|model physics-dynamics interface|screen level temperature |
| Academic year of topic announcement: | 2018/2019 |
| Thesis type: | diploma thesis |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Department of Atmospheric Physics (32-KFA) |
| Supervisor: | doc. Mgr. Peter Huszár, Ph.D. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 10.10.2018 |
| Date of assignment: | 14.02.2019 |
| Confirmed by Study dept. on: | 18.03.2019 |
| Date and time of defence: | 12.02.2021 09:00 |
| Date of electronic submission: | 07.01.2021 |
| Date of submission of printed version: | 07.01.2021 |
| Date of proceeded defence: | 12.02.2021 |
| Opponents: | Mgr. Jan Karlický, Ph.D. |
| Advisors: | RNDr. Radmila Brožková, CSc. |
| Guidelines |
| Seznámit se se základními principy parametrizace fyzikálních procesů v numerickém předpovědním modelu ALADIN, dále s interface těchto procesů a dynamického jádra, a s principem výpočtu časových tendencí veličin daných parametrizacemi, zejména teploty. Osvojit si stávající diagnostické nástroje bilancí předpovědních proměnných a nástroje pro verifikaci modelu vůči pozorováním. Doplnit tyto nástroje o další diagnostiky cílené na problematiku předpovědi teploty ve 2 metrech a provést studie na vybraných situacích v různých sezónách. V závislosti na získaných výsledcích stanovit dominantní procesy, aplikovat modifikaci jejich parametrů a provést studie citlivosti výsledné teploty včetně jejího denního chodu. Uplatnit získané poznatky pro studium chování regionálního klimatického modelu RegCM z hlediska předpovědi přízemní teploty. |
| References |
| Termonia, P., Fischer, C., Bazile, E., Bouyssel, F., Brožková, R., Bénard, P., Bochenek, B., Degrauwe, D., Derková, M., El Khatib, R., Hamdi, R., Mašek, J., Pottier, P., Pristov, N., Seity, Y., Smolíková, P., Španiel, O., Tudor, M., Wang, Y., Wittmann, C., and Joly, A.: The ALADIN System and its canonical model configurations AROME CY41T1 and ALARO CY40T1, Geosci. Model Dev., 11, 257-281, https://doi.org/10.5194/gmd-11-257-2018, 2018.
Catry, B., Geleyn, J.-F., Tudor, M., Bénard, P., and Trojáková, A.: Flux-conservative thermodynamic equations in a mass-weighted framework, Tellus A, 59, 71–79, 2007. Wang, Y., and Coauthors, 2018: 27 years of Regional Cooperation for Limited Area Modelling in Central Europe. Bull. Amer. Meteor. Soc., 99, 1415–1432,https://doi.org/10.1175/BAMS-D-16-0321.1 Elguindi, Nellie, Xunqiang Bi, Filippo Giorgi, Badrinath Nagarajan, Jeremy Pal, Fabien Solmon, Sara Rauscher, Ashraf Zakey, Travis O’Brien, Rita Nogherotto and Graziano Giuliani, Regional Climate Model RegCM Reference Manual Version 4.7, Trieste, Italy, May 2018 Oleson, K., Lawrence, D. M., Bonan, G. B., Drewniak, B., Huang, M., Koven, C. D., Levis, S., Li, F., Riley, W. J., Subin, Z. M., Swenson, S. C., Thornton, P. E., Bozbiyik, A., Fisher, R., Heald, C. L., Kluzek, E., Lamarque, J.-F., Lawrence, P. J., Leung, L. R., Lipscomb, W., Muszala, S., Ricciuto, D. M., Sacks, W., Sun, Y., Tang, J., and Yang, Z.-L.: Technical Description of version 4.5, of the Community Land Model (CLM), NCAR Technical Note NCAR/TN-503+STR, Boulder, Colorado, 420 pp., 2013. |
| Preliminary scope of work |
| Přízemní teplota se měří ve výšce dvou metrů (2m) nad zemským povrchem jako reprezentativní charakteristika vzduchu, která je pak využita pro řadu dalších praktických aplikací v meteorologii a v dalších četných oborech a lidských činnostech souvisejících s počasím. Klíčová je nejenom znalost jejího aktuálního stavu, ale samozřejmě její předpověď.
Základem předpovědi teploty ve 2m je integrace numerických předpovědních (a i klimatických) modelů z aktuální počáteční podmínky; případně integrace těchto modelů v režimu klimatu pro získání jejích dlouhodobých charakteristik. Hladina 2m nad zemí však nebývá modelovou hladinou, a proto se hodnoty teploty v této výšce získávají pomocí parametrizace, nebo zkráceně interpolace, která využívá hodnoty teploty zemského povrchu a nejnižší modelové hladiny spolu s dalšími fyzikálními charakteristikami. Kromě vlivu algoritmu zmíněné interpolace je samozřejmě výsledná teplota ovlivněna okrajovými podmínkami obou teplot. Na teplotu povrchu a nejnižší modelové hladiny mají vliv další fyzikální procesy v atmosféře a interakce s povrchem, včetně zpětných vazeb. Hlavním obsahem práce bude se seznámit s vlivem parametrizací jednotlivých procesů na vývoj teploty v atmosféře a na zemském povrchu, dále vyhodnotit dominantní procesy pro vybrané situace v letní a zimní sezóně, včetně kompenzačních mechanizmů. K tomu bude jako nástroj sloužit numerický předpovědní model ALADIN, který je provozován v ČHMÚ. S ohledem na výsledky primární studie bude též vzat v potaz způsob interpolace teploty a vlhkosti do výšky 2m nad zemským povrchem. Vyhodnocení bude nejprve probíhat v režimu klasické numerické předpovědi počasí s tím, že získané poznatky a metody budou uplatněny též při integraci regionálního modelu klimatu RegCM. |