Sensitivity studies of the RegCM3 simulation of summer precipitation, temperature and local wind field in the Caribbean Region

Martinez‐Castro, Daniel; Rocha, Rosmeri Porfírio da; Bezanilla‐Morlot, Arnoldo; Álvarez-Escudero, Lourdes; Reyes-Fernández, J. P.; Silva, Yamina; Arritt, Raymond W.

doi:10.1007/s00704-005-0201-9

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“…As in previous versions of RegCM, the cold bias in air temperature in S_CTRL can be associated with the Grell convective scheme. As discussed in Giorgi et al (2004) and Martínez-Castro et al (2006), this scheme is very efficient in the vertical redistribution of heat and moisture, which results in cold/dry (warm/moist) conditions in the low (middle) troposphere. …”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

“…7e), which use the Grell scheme over the continent, the underestimation of air temperature is a common feature in both. As discussed, the Grell convective scheme is very efficient in the vertical redistribution of heat and moisture, explaining in part its near-surface cold bias (Giorgi et al 2004, Martínez-Castro et al 2006. Considering all simulations in this study (Fig.…”

mentioning

confidence: 99%

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Assessment of RegCM4.3 over the CORDEX South America domain: sensitivity analysis for physical parameterization schemes

Reboita¹,

Fernández²,

Llopart³

et al. 2014

Clim. Res.

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In mid-2012, the Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP) released version 4.3 of the Regional Climate Model (RegCM4.3). This version includes a new surface scheme, the Common Land Model (CLM); a new planetary boundary layer (PBL) scheme, the University of Washington PBL (UW-PBL); and new convection schemes including Tiedtke, and Mixed1 and Mixed2 -with Grell (MIT) over the land and MIT (Grell) over the ocean for Mixed1 (Mixed2). These implementations suggest the necessity of an evaluation study to determine the best configuration of RegCM4.3 for simulating the climate of South America (SA). The main motivation is to come up with the best configurations of RegCM4.3 over the SA domain for use in the Coordinated Regional Downscaling Experiment (CORDEX) project. We analyzed 7 simulations for the period 1990−2000. The control simulation used the Biosphere−Atmosphere Transfer Scheme (BATS), Holtslag for the PBL and Mixed1 for cumulus convection. In the other simulations we changed these schemes using the new RegCM4.3 options. The evaluation of the simulations was carried out in 3 groups: (1) sensitivity to convection (Mixed1, MIT and Tiedtke), (2) sensitivity to the PBL (Holtslag and UW-PBL) and (3) sensitivity to surface processes (BATS and CLM). Considering all of SA, the results show that precipitation is better simulated with the schemes of the control simulation, while for air temperature, better results were obtained using the MIT cumulus scheme together with the CLM scheme. In summary, we recommend 2 configurations for the CORDEX project over SA: (1) the schemes used in the control simulation and (2) the MIT scheme for cumulus convection, Holtslag for the PBL, and CLM for surface interaction processes.KEY WORDS: South America · RegCM4.3 · CORDEX · Simulation · Precipitation · Temperature · Evapotranspiration Resale or republication not permitted without written consent of the publisherClim Res 60: [215][216][217][218][219][220][221][222][223][224][225][226][227][228][229][230][231][232][233][234] 2014 lysis (e.g. NCEP, ERA-Interim) to be used as initial and boundary conditions in RCMs, for a range of applications. In particular, for South America (SA), RCMs began to be utilized in the 2000s to simulate the observed features of the present climate (Chou et al. 2000, Menéndez et al. 2001, Nobre et al. 2001. The use of RCMs increased in recent years, encompassing objectives such as: investigation of the RCMs' ability to simulate the climate (Nicolini et al. 2002, Seth & Rojas 2003, Fernandez et al. 2006a; the use of different initial and boundary condition forcing (Seth & Rojas 2003); validation of the simulated diurnal cycle of the precipitation (da Rocha et al. 2009); comparison of the simulated interannual variability of the climate with observations (Misra et al. 2002, Fernandez et al. 2006b); investigation of the ability of RCMs to simulate specific atmospheric systems climatology (Reboita et al. 2010a); and exploration of future climate scenarios (Nuñez et al. 2009, Maren...

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Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

mentioning

confidence: 99%

Assessment of RegCM4.3 over the CORDEX South America domain: sensitivity analysis for physical parameterization schemes

Reboita¹,

Fernández²,

Llopart³

et al. 2014

Clim. Res.

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“…Although spin-ups of regional models vary in the range of 10 days to one month (Wang et. al, 2003;Martínez et al, 2006;Zhong et al, 2006;Kang et al, 2014) and even longer for climate scale simulation, one month is sufficient for a seasonal scale (five months) simulation to achieve dynamical equilibrium of the model internal physics and lateral boundary conditions, as mentioned in the earlier literature. It is reported in an earlier study by Anthes et al (1989) that regional models reach the equilibrium stage around 2-3 days.…”

Section: Experimental Designmentioning

confidence: 96%

“…Dash et al (2006) investigated the sensitivity of ISM on cumulus convection for a four-yr. period (1993)(1994)(1995)(1996) using RegCM3 and concluded that the Grell scheme (Grell, 1993;Grell et al, 1994) performed better. Martínez et al (2006) observed that the Grell scheme with Arakawa-Schubert closure is better in simulating summer precipitation in the Caribbean region using RegCM3. Venkata and Cox (2006) inferred that the Kain-Fritsch scheme (Kain, 1993) performed better than the Grell scheme in simulating monsoon depression using a mesoscale model (MM5).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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

Maity¹,

Mandal²,

Nayak³

et al. 2017

Atm

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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...

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“…Many of these studies use coarse-resolution general circulation models (GCMs) included in the fourth assessment report (AR4) of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) to describe large-scale climatic changes in the region (e.g., Ángeles et al, 2007;Comarazamy and González, 2008;Biasutti et al, 2012). More recently, a handful of studies have used high-resolution regional climate models (RCMs) for studying climate change and its impact at spatial scales relevant for the islands (e.g., Castro et al, 2006;Centella et al, 2008;Campbell et al, 2010;Charlery and Nurse, 2010). In this study, we review what is now known about how the climate of the Caribbean has and will change under global warming, as can be gleaned from both available data and from existing literature.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A review of observed and projected changes in climate for the islands in the Caribbean

Karmalkar¹,

Taylor²,

Campbell³

et al. 2013

Atmósfera

102

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RESUMENLos cambios climáticos observados y proyectados tienen implicaciones socioeconómicas importantes para las islas del Caribe. El objetivo de este artículo es presentar información esencial sobre el cambio climá-tico -basada en estudios previos, observaciones disponibles y simulaciones de modelos climáticos-a escalas espaciales relevantes para las islas caribeñas. Se utilizan datos del modelo general de circulación (GCM) incluidos en el Proyecto de Comparación de Modelos Acoplados fase 3 (CMIP3), así como del modelo climático regional (RCM) del Centro Hadley del Reino Unido, para aportar tanto información actual como información basada en proyecciones sobre precipitaciones y temperatura en estados insulares específicos. Se utilizan observaciones reticuladas de estaciones y datos satelitales para estudiar el clima del siglo XX y evaluar el desempeño de los modelos climáticos. Con un enfoque centrado en la precipitación, también se analizan factores como la temperatura superficial del mar, la presión al nivel del mar y los vientos que influyen en las variaciones estacionales de la precipitación. La media del ensamble del CMIP3 y el RCM captan satisfactoriamente las peculiaridades de la circulación atmosférica de gran escala en la región, pero no así el ciclo estacional bimodal característico de la precipitación. La aridez en épocas de lluvias prevista en escenarios de cambio climático en la región se ha abordado en estudios previos, pero la magnitud de la variación es muy incierta en las simulaciones tanto del GCM como del RCM. La disminución proyectada es mayor al inicio de la temporada de lluvias y suprime la sequía del medio verano en el Caribe occidental. Las simulaciones del RCM muestran avances respecto del GCM, sobre todo por sus mejores representaciones de la extensión territorial, pero su desempeño depende en gran medida de la conducción del GCM. El presente estudio destaca la necesidad de contar con observaciones de alta resolución y comparar simulaciones de modelos climáticos para entender a fondo el cambio climático y su impacto en las pequeñas islas del Caribe. ABSTRACTObserved and projected changes in climate have serious socio-economic implications for the Caribbean islands. This article attempts to present basic climate change information-based on previous studies, available observations and climate model simulations-at spatial scales relevant for islands in the Caribbean. We use the General Circulation Model (GCM) data included in the Coupled Model Intercomparison Project phase 3 (CMIP3) and the UK Hadley Centre regional climate model (RCM) data to provide both present-day and scenario-based future information on precipitation and temperature for individual island states. Gridded station observations and satellite data are used to study 20th century climate and to assess the performance of climate models. With main focus on precipitation, we also discuss factors such as sea surface temperature, sea level pressure and winds that affect seasonal variations in precipitation. The CMIP3 ensemble me...

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Sensitivity studies of the RegCM3 simulation of summer precipitation, temperature and local wind field in the Caribbean Region

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Assessment of RegCM4.3 over the CORDEX South America domain: sensitivity analysis for physical parameterization schemes

Assessment of RegCM4.3 over the CORDEX South America domain: sensitivity analysis for physical parameterization schemes

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

A review of observed and projected changes in climate for the islands in the Caribbean

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