عنوان پایان‌نامه

بررسی اثر روش پارامترسازی خرد فیزیک ابر و همرفت کومه ای بر نتایج مدل در منطقه قم



    دانشجو در تاریخ ۲۸ شهریور ۱۳۹۱ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "بررسی اثر روش پارامترسازی خرد فیزیک ابر و همرفت کومه ای بر نتایج مدل در منطقه قم" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    هواشناسی‌
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60301;کتابخانه موسسه ژئوفیزیک شماره ثبت: 756
    تاریخ دفاع
    ۲۸ شهریور ۱۳۹۱
    دانشجو
    محمدرضا قاضی
    استاد راهنما
    فرهنگ احمدی گیوی, سرمد قادر
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    در طی دهه‌های اخیر یکی از روش‌های متداول برای بررسی کمی و کیفی پدیده‌ها و جریان‌های جوی در مقیاس‌های گوناگون و همچنین تحول زمانی آنها استفاده از مدل‌های پیش‌بینی عددی کوتاه مدت و اقلیمی است. هر مدل عددی علاوه بر بخش مرکزی که هسته دینامیکی آن است دارای طرحواره‌های مختلف برای پارامتره کردن کمیت‌های فیزیکی و ترمودینامیکی در مقیاس زیرشبکه‌ای است. کاربست هر یک از این طرحواره‌ها که عمدتاً نیمه‌تجربی هستند، به شدت به ویژگی‌های جغرافیایی و اقلیمی منطقه مورد مطالعه و هم‌چنین فصل سال و جریان‌های جوی غالب بستگی دارد. به بیان دیگر، برای دستیابی به پیکربندی بهینه مدل برای اجرا در یک منطقه خاص، ضرورت دارد آزمایش‌های گوناگون در ارتباط با حساسیت نتایج مدل به تفکیک فضایی، شرایط اولیه و مرزی و هم‌چنین طرحواره‌های مختلف صورت پذیرد. درنتیجه پیکربندی مناسب یک مدل برای یک منطقه خاص قابل تعمیم به مناطق دیگر با ویژگی‌های متفاوت نخواهد بود. از جمله مدل‌های میان‌مقیاس پرکاربرد در سال‌های اخیر می‌توان به مدل WRF اشاره نمود. از ویژگی‌های ارزنده این مدل آن است که تعداد زیادی از طرحواره‌های مختلف را برای پارامترسازی‌ کمیت‌های فیزیکی در مقیاس زیرشبکه‌ای، در اختیار کاربران قرار می‌دهد. در سال‌های اخیر و همزمان با توسعه مدل عملیاتی – تحقیقاتی WRF، کارهای زیادی با استفاده از این مدل برای اهداف مختلف در نقاط گوناگون جهان انجام شده است .کار اعتبارسنجی مدل WRF برای منطقه‌ای به وسعت کشور ما می‌تواند به دو صورت کلی (برای تمام کشور) و جزئی (برای یک منطقه مشخص) انجام شود. در کار حاضر برای اعتبارسنجی مدل روش دوم به‌کار گرفته شده و از داده‌های ایستگاه‌های هواشناسی استان قم و چند ایستگاه در استان‌های مجاور به‌عنوان یک مطالعه موردی برای اعتبارسنجی مدل استفاده می‌شود. در واقع هدف پژوهش حاضر مطالعه میزان حساسیت پیش‌بینی و نتایج اجرای مدل WRF به طرحواره‌های فیزیکی در منطقه استان قم است. در این کار، بررسی حساسیت مدل نسبت به طرحواره‌های مربوط به پارامترسازی خرد فیزیک ابر و ابرهای کومه‌ای (کومولوس) در دوره‌ی زمانی یک‌ساله (2011) صورت گرفت تا پیکربندی‌های مناسب برای چهار فصل به‌دست آید. با توجه به گستردگی قابل توجه داده‌های قابل ارزیابی، آزمون‌های فوق علاوه بر بارش که به طور ویژه مد نظر بود، برای میدان دما و باد نیز انجام شد. در پایان از مجموع 9 پیکربندی معرفی شده ، پیکربندی هایی که عملکرد مناسب‌تری در پیش‌بینی بارش، دما و باد داشتند معرفی شدند. مثلا در تحلیل دو-دویی بارش به صورت کلی پیکربندی شماره 3 عملکرد بهتری داشته است. در این پیکربندی برای سطح زمین از طرحواره‌ی 5-layer thermal diffusion، برای لایه‌ی سطحی از طرحواره‌ی Eta، برای تابش طول موج کوتاه از طرحواره Dudhia، برای تابش طول موج بلند از از طرحواره RRTM، برای لایه‌ی مرزی از طرحواره‌ی Mellor Yamada Janjic، برای ابرهای کومه‌ای از طرحواره‌ی Grell-Devenyi و برای خردفیزیک ابر از طرحواره‌ی Lin استفاده شده است. در تحلیل پیش‌بینی دما نیز، به صورت کلی پیکربندی شماره 5 بهترین عملکرد را داشته است. طرحواره‌های تشکیل دهنده‌ی این پیکربندی به جز دو طرحواره‌ی زیر مانند طرحواره‌های پیکربندی شماره 3 هستند. برای ابرهای کومه‌ای طرحواره‌ی Betts-Miller-Janjic و برای خردفیزیک ابر، طرحواره‌ی WRF Single-Moment 6-class
    Abstract
    During last decades, one common method for quantitative and qualitative study of atmospheric phenomenons and fluxes in various scales and their chronological change is using short-time and climatic numerical forecasting models. In addition to central part which it’s dynamic core, each numerical model contains different schemes for parameterization physical and thermodynamic quantities in sub networked scale. Application of each schemes which are mainly half-empirical extremely depend on climatic and geographical features of studied zone as well as season and prevailing atmospheric fluxes. In other word, acquiring the best configuration of model for executing in a special zone requires various experiments in relation to sensitivity of model’s result to space resolution, Initial and boundry conditions as well as different schemes. Therefore, suitable configuration of a model for a special zone won’t be generalizable to other areas with different features. Among the most practical meso scale models in recent years, we can refer to WRF. One of this model’s important features is that it provides users a number of different schemes for parameterization physical quantities in sub networked scale. During last years, by development of researching–operating model WRF, it has been done many activities for different purposes in various area of world by using this model.Validation of WRF can be done both in general (for whole of country) and in detail (for a special area) for a zone as wide as our country. In the present research, for validation of the model, second method has been used and data of Qom province’s meteorology station and some station in neighboring provinces are applied as a sample study for validation of the model. In fact, the purpose of present reasearch is studying amount of sensitivity of forecasting and result of WRF performing to physical scheme in Qom province‘s area. In this research, sensitivity of model to schemes related to parameterization microphysics of cloud and Cumulus was considered during a one-year period (2011) to obtain suitable configurations for four seasons. Due to considerable range of assessable data, mentioned experiments were performed not only for rain, wich was specialy considered, but also for temperature and wind fields. Finaly, from 9 introduced configurations, configurations which had more suitable performance in forecasting rain, temperature and wind were introduced. For example in two conditional probabilities analysis of rain, generally configuration number 3 has have better performance. In this configuration, csheme 5-layer thermal diffusion has been used for surface, scheme Eta for surface layer, scheme Dudhia for SW radiation, scheme RRTM for LW radiation, scheme Meler-Yamada-Janjic for boundry layer, scheme Grell-Devenyi for Cumulus and scheme Lin for microphysics. Beside, in forecasting temperature analysis generally configuration number 5 has have best performance. Schemes forming this configuration are similar to schemes of configuration number 3 with exception of tow following schemes: Scheme Betts-Miller-Janjic for Cumulus Scheme WRF single-moment 6-class for microphysics of cloud