Izvorni znanstveni članak

Poboljšanje sheme vertikalne difuzije u ARPÈGE/ALADIN modelu

Maja Telišman Prtenjak
Antun Marki
Pierre Benard

Sažetak

Učinkovite numeričko-dinamičke sheme u atmosferskim numeričkim prognostičkim modelima dozvoljavaju uporabu duljeg vremenskog koraka prilikom numeričke integracije, ali često dolazi do neželjenih oscilacija uzrokovanih parametrizacijom fizikalnog dijela. Tipičan primjer je pojava oscilacija povezanih s pojednostavljenim parametrizacijskim shemama za vertikalnu difuziju ili plitku konvekciju, koje se uobičajeno koriste u numeričkoj prognozi vremena.
Oscilacije koje se generiraju shemama vertikalne difuzije K-tipa do sada su detaljno razmatrane, i nazvane su fibrilacijama. Visoke prostorne i vremenske frekvencije karakteristike su fibrilacija. Zbog njihove povezanosti s velikom vertikalnom rezolucijom,
ove lažne oscilacije se općenito uočavaju na nižim nivoima domene modela.
U prognostičkim poljima ARPÈGE-a (numeričkom prognostičkom globalom modelu u MÉTÉO-FRANCE) i ALADIN-a (njegovoj verziji modela za ograničeno područje razvijenom u suradnji sa zemljama istočne Europe) neke oscilacije su se i dalje zadržale unatoč činjenici da je uključena prva anti-fibrilacijska shema (AFS). Ovaj rad prikazuje provedena ispitivanja mogućih izvora fibrilacija pomoću 1-D (vertikalne) verzije ovih modela.
Ispitivanja su dala sljedeće rezultate: 1. znatan izvor oscilacija je pronađen u parametrizaciji plitke konvekcije (što je u stvari dio sheme vertikalne difuzije) te su predložena neka riješenja za njihovo uklanjanje, 2. pokazalo se da početna AFS ne može u potpunosti spriječiti generiranje fibrilacija te je izvedena uspješnija formulacija.
Jednadžbe vertikalne difuzije prikazane u numeričkom vremenskom raspisu prvog reda, zadržavajući eksplicitnu formu samog koeficijenta izmjene, u osnovi sadrže AFS. Stoga, korekcija AFS-om uvijek poboljšava stabilnost na račun točnosti.
S novom anti-fibrilacijskom shemom, broj točaka mreže u kojima je potrebno izvršiti korekciju smanjen je s gotovo 90% na približno 5%, čime je shema dobila na točnosti.
Za razliku od predloženih AFS iz literature, korekcija se mora primjenjivati ne samo na točke mreže sa stabilnim atmosferskim uvijetima (Richardsonov broj, Ri > 0) već i na one točke u kojima je atmosfera blago nestabilna (Ri < 0).

Ključne riječi

numerički prognostički modeli; ARPÈGE/ALADIN model; plitka konvekcija; Richardson-ov broj; fibrilacije; anti-fibrilacijska shema

Hrčak ID:

17703

URI

https://hrcak.srce.hr/17703

Datum izdavanja:

1.12.1998.

Podaci na drugim jezicima: engleski

Posjeta: 1.573 *