Performance of cumulus parameterization schemes in the simulation of Indian Summer Monsoon using RegCM4

Abstract

El monzón de verano de la India (MVI) se origina a partir de una convección de gran escala, por lo que su simulación debe basarse en la representación adecuada de la convección de cumulus en el modelo. En este estudio se analiza el desempeño de diversos esquemas de parametrización en simulaciones del MVI. El modelo climático regional RegCM4 se acopla con el modelo de suelo CLM 3.5 con una resolución de 30 km para simular el MVI en el periodo comprendido entre el 1 de mayo y el 30 de septiembre en tres años consecutivos: 2007, 2008 y 2009. Se llevaron a cabo cinco experimentos numéricos con cinco esquemas de convección (Kuo, Grell, MIT, GO_ML [MIT sobre tierra y Grell sobre el océano] y GL_MO [Grell sobre tierra y MIT sobre el océano]) para cada uno de los años mencionados. Algunas características importantes del MVI simulado con el modelo, a saber la corriente en chorro del oeste de niveles bajos, la corriente en chorro del este de niveles altos, los sistemas de baja presión superficial y los de alta presión sobre la meseta tibetana, etc., se analizan y comparan con datos de reanálisis del National Center for Environmental Prediction (NCEP). Se encontró que el modelo con el esquema de convección MIT simula mejor los sistemas de baja presión superficial asociados con alta temperatura en el noroeste de la India y Paquistán durante los tres años, en tanto que el esquema GL_MO simula mejor la distribución espacial y exactitud de la temperatura. El modelo con el esquema de convección MIT reproduce adecuadamente la corriente en chorro del oeste de niveles bajos con fuerza algo menor que el reanálisis del NCEP. Todos los esquemas simularon aceptablemente la ubicación y fuerza de la corriente en chorro tropical del este, con cierta incertidumbre en cuanto a la fuerza, y mayor exactitud con el esquema MIT. La comparación entre la precipitación simulada y las bases de datos de la Unidad de Investigación del Clima con resolución de 0.5º (CRU TS3.22) indica que la precipitación media estacional y mensual se simula mejor con los esquemas de convección MIT y GO_ML. Sin embargo, todos los esquemas de convección del modelo subestiman de manera significativa estas mismas variables sobre el centro y el oeste de la India. Un flujo mayor de calor sensible y un flujo menor de calor latente afectan de manera significativa la simulación de temperatura superficial y precipitación con todos los esquemas. El análisis estadístico indica que los esquemas GL_MO y GO_ML del modelo reproducen de manera adecuada la temperatura superficial y la cantidad de precipitación, pero el esquema MIT simula mejor la circulación. Aunque este último implica una desviación ligeramente mayor a la de los dos esquemas combinados, se observó que la distribución espacial y otras características sinópticas de la temperatura superficial y la precipitación durante el MVI fueron bien simuladas por el esquema MIT. En conclusión, tomando en cuenta el desempeño de todos los esquemas, el modelo RegCM4 con el esquema MIT de convección de cumulus ofrece una mejor simulaci...

MRI-AGCM Global Warming Experiments towards the Rainfall Characteristics over India

“…Several other studies [16][17][36][37][38] have also analyzed the changes in the annual cycle of rainfall climatology in India in response to future climate scenarios, and their findings are generally consistent with our results. Kumar et al [36] examined the impact of greenhouse gas-induced warming on the monsoon precipitation over India using high-resolution atmospheric models.…”

Evaluating the Performance of Cumulus Convection Parameterization Schemes in Regional Climate Modeling System

“…However, our preliminary results are based on the three convection schemes in RegCM. So we would like to prepare land use data [28][29] of the catastrophic year and further use more number of convection schemes [17] to examine which scheme performs better for catastrophic years.…”

“…Previous studies show that RegCM successfully simulated the Indian summer monsoon (ISM). However, most of those studies are conducted either for a few years or climatological period with a single cumulus convection scheme of RegCM or through a sensitivity of different cumulus convection schemes of RegCM [15][16][17]. The 1998 ISM season brought several incidents of socioeconomic loss.…”

Numerical Simulation of the Effect of Construction Dust Emission on Air Quality in Jinan, a Central City in the North China Plain

“…Numerical simulation is an effective tool for assessing the impacts of dust emission on air quality (Lai et al, 2017;Chang et al, 2020, Maity et al, 2017Kirthiga and Patel, 2018;Latinopoulos et al, 2012;Don et al, 2018;Misra et al, 2014). Zhang et al (2010) employed the CALPUFF model to simulate the impact of construction dust emission on environmental quality in the City of Guiyang.…”