In this work I studied the WRF model sensibility to different parameterizations. The case-study that I analyzed was a convective rainfall event that took place on 2nd July 2012 in the Northern Italy. Convective events are particularly hard to predict using the WRF model, due to the typical short duration of the showers and to the chaotic nature of the events themselves. The results obtained in this work confirm the difficulties encountered by the model in convective rain prediction. To test different microphysical and cumulus parameterization schemes, I run 10 simulations, using a domain with four nests (grid resolution: from 27 to 1 km; global model resolution: 0.5°x0.5°). The simulation run using double-moment Morrison microphysical scheme, coupled with an explicit cumulus parameterization, produced the best results. The influence of cumulus parameterization seems to be irrelevant and microphysics seems to be the key parameter in convective rain prediction. Double-moment schemes produce better results than single moment ones. Rain was always underestimated. Other 4 simulations were subsequently run to test the model sensitivity to initial condition resolution and boundary effects, using higher initial condition resolution (0.125°x0.125°) and nests centered/not-centered in the coarser domain. The domain choice for these simulation was different from the one for the previous 10: due to computer limitations, I had to choose smaller domains (3 nests, resolution: from 9 to 1 km). This caused a worsening in the simulation results. The simulations with centered nests produced better results, showing the impact of boundary effects. Simulation results were tested using the Polytechnic University of Turin X-band radar data. A secondary analysis was performed using ARPA radars data; this analysis was meant to understand the performance of the X-band radar and to confirm the previous results. A bulk-adjustment was performed on both radars using available rain gauges. The X-band radar proved to be performing. All the analysis were performed using Matlab.
Nella mia tesi ho testato la sensibilità del modello WRF all'uso di diverse parametrizzazioni. Il caso studo analizzato è un evento di pioggia convettiva, avvenuto il 2 luglio 2012 nel nord Italia. Gli eventi convettivi sono particolarmente difficili da prevedere usando il modello WRF, a causa della tipica breve durata dei temporali e della natura caotica degli eventi. I risultati ottenuti in questo lavoro confermano le difficoltà incontrate dal modello nella predizione di piogge convettive. Per testare diverse parametrizzazioni della microfisica e dei cumuli, ho effettuato 10 simulazioni, usando un dominio con 4 innesti (risoluzione del grigliato: da 27 a 1 km; risoluzione dei dati del modello globale: 0.5°x0.5°). La simulazione che ha prodotto risultati migliori è quella in cui ho accoppiato lo schema double-moment Morrison per la microfisica con una parametrizzazione esplicita dei cumuli. L'influenza della scelta della parametrizzazione dei cumuli è minima e la microfisica risulta essere il parametro chiave nella predizione di piogge convettive. Schemi double-moment producono risultati migliori rispetto ai single-oment. La pioggia risulta sempre sottostimata. Altre 4 simulazioni sono state effettuate per testare la sensibilità del modello alla risoluzione delle condizioni iniziali e agli effetti di bordo, usando una maggior risoluzione per le condizioni iniziali (0.125°x0.125°) e usando innesti centrati/non-centrati rispetto al dominio più grande. La scelta del dominio per queste simulazioni è legata a limitazioni di calcolo, che hanno imposto la scelta di un dominio più piccolo (3 innesti, risoluzione: da 9 a 1 km). Ciò ha causato un peggioramento nei risultati delle simulazioni. La simulazione con innesti centrati ha prodotto risultati migliori, il che indica come gli effetti di bordo possano influenzare i risultati delle simulazioni. Per testare le simulazioni sono stati usati dati del radar in banda X del Politecnico di Torino. Un' analisi secondaria è stata effettuata usando dati dei radar ARPA; quest'analisi è stata concepita per comprendere la validità dei dati del radar in banda X e validare i risultati delle precedenti analisi. Per entrambi i radar è stato applicato un bulk-adjustment, ottenuto usando dei pluviometri. Il radar in banda X è risultato performante. Tutta l'analisi è stata effettuata usando il software Matlab.
Analisi di parametrizzazioni di WRF con dati di un radar in banda X per un evento di pioggia convettiva.
BOLLA, STEFANIA
2012/2013
Abstract
Nella mia tesi ho testato la sensibilità del modello WRF all'uso di diverse parametrizzazioni. Il caso studo analizzato è un evento di pioggia convettiva, avvenuto il 2 luglio 2012 nel nord Italia. Gli eventi convettivi sono particolarmente difficili da prevedere usando il modello WRF, a causa della tipica breve durata dei temporali e della natura caotica degli eventi. I risultati ottenuti in questo lavoro confermano le difficoltà incontrate dal modello nella predizione di piogge convettive. Per testare diverse parametrizzazioni della microfisica e dei cumuli, ho effettuato 10 simulazioni, usando un dominio con 4 innesti (risoluzione del grigliato: da 27 a 1 km; risoluzione dei dati del modello globale: 0.5°x0.5°). La simulazione che ha prodotto risultati migliori è quella in cui ho accoppiato lo schema double-moment Morrison per la microfisica con una parametrizzazione esplicita dei cumuli. L'influenza della scelta della parametrizzazione dei cumuli è minima e la microfisica risulta essere il parametro chiave nella predizione di piogge convettive. Schemi double-moment producono risultati migliori rispetto ai single-oment. La pioggia risulta sempre sottostimata. Altre 4 simulazioni sono state effettuate per testare la sensibilità del modello alla risoluzione delle condizioni iniziali e agli effetti di bordo, usando una maggior risoluzione per le condizioni iniziali (0.125°x0.125°) e usando innesti centrati/non-centrati rispetto al dominio più grande. La scelta del dominio per queste simulazioni è legata a limitazioni di calcolo, che hanno imposto la scelta di un dominio più piccolo (3 innesti, risoluzione: da 9 a 1 km). Ciò ha causato un peggioramento nei risultati delle simulazioni. La simulazione con innesti centrati ha prodotto risultati migliori, il che indica come gli effetti di bordo possano influenzare i risultati delle simulazioni. Per testare le simulazioni sono stati usati dati del radar in banda X del Politecnico di Torino. Un' analisi secondaria è stata effettuata usando dati dei radar ARPA; quest'analisi è stata concepita per comprendere la validità dei dati del radar in banda X e validare i risultati delle precedenti analisi. Per entrambi i radar è stato applicato un bulk-adjustment, ottenuto usando dei pluviometri. Il radar in banda X è risultato performante. Tutta l'analisi è stata effettuata usando il software Matlab.| File | Dimensione | Formato | |
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