Curah Hujan Siklon Tropis Dalam Model Resolusi Tinggi
transport

Curah Hujan Siklon Tropis Dalam Model Resolusi Tinggi

Oleh: Benoit Vanniere

Saya akan menggunakan kesempatan blog ini untuk menyajikan hasil yang terus membingungkan saya dan yang masih belum saya temukan penjelasan lengkapnya: mengapa curah hujan siklon tropis sangat bergantung pada resolusi model iklim?

Hasil ini diperoleh dengan menganalisis model HighResMIP, protokol yang membandingkan model iklim global resolusi tinggi, yang diperkenalkan di CMIP6. Pusat penelitian Eropa mengoordinasikan kontribusi mereka pada HighResMIP dalam proyek Horizon2020 Eropa PRIMAVERA dan melakukan simulasi dalam rentang resolusi horizontal dari 1 hingga 1/4 derajat. Batas atas derajat ini bukan hasil dari pilihan acak tetapi lebih dipandu oleh kelayakan dan pertimbangan fisik. Pertama, itu cocok dengan kemampuan kelas GCM yang muncul, mengingat kinerja model dan daya CPU, pada saat protokol dirancang. Kedua, pada resolusi yang lebih baik dari derajat, model atmosfer memasuki zona abu-abu di mana asumsi yang digunakan untuk parameterisasi konveksi atmosfer dapat dipertanyakan.

Dalam beberapa kasus, model iklim regional mungkin terbukti cukup untuk menilai dampak resolusi pada proses fisik dan akan mewakili alternatif yang lebih murah daripada model global. Namun, untuk menjawab beberapa pertanyaan ilmiah lainnya, tidak mungkin menggunakan model iklim regional. Misalnya, jika seseorang ingin mengevaluasi efek kelas atas dari proses mesoscale dan interaksi udara-laut skala halus pada sirkulasi global dan telekoneksi. Untuk menjawab semua pertanyaan itu, kita membutuhkan model resolusi tinggi global.

Salah satu contoh topik penelitian tersebut adalah interaksi siklon Tropis (TC) dengan lingkungan skala besar mereka: faktor lingkungan apa yang mengontrol variabilitas frekuensi TC antartahunan? bagaimana itu akan berubah di dunia yang lebih hangat? Saat memulai penelitian ini, saya tertarik pada pengaruh lingkungan terhadap curah hujan TC.

Ketika resolusi horizontal model iklim meningkat, TC menjadi lebih intens, dengan tekanan permukaan laut minimum yang lebih dalam dari TC dan angin permukaan yang lebih kuat (misalnya, Roberts et al., 2020). Karena panas laten yang dilepaskan oleh presipitasi memainkan peran kunci dalam intensifikasi TC, kami juga mengharapkan presipitasi TC mencapai nilai yang lebih besar dalam model resolusi tinggi.

Curah Hujan Siklon Tropis Dalam Model Resolusi Tinggi

Gambar 1: (a) Distribusi tekanan permukaan laut minimum TC, (b) curah hujan rata-rata di tutupan 1 derajat dan (c) curah hujan rata-rata di tutupan 5 derajat, untuk lima model HighResMIP (HadGEM3-GC31, ECMWF-IFS, EC -Earth3, CNRM-CM6-1 dan CMCC-CM2). Semua kuantitas adalah 6-jam. Resolusi rendah diwakili oleh kurva padat dan resolusi tinggi oleh kurva putus-putus.

Kami mengevaluasi presipitasi TC dalam lima model HighResMIP, di mana TC telah diidentifikasi secara sistematis dengan algoritma pelacakan yang sama TRACK (Vannière et al., 2020). Curah hujan dirata-ratakan, masing-masing, dalam radius tutup radial 1 derajat di sekitar pusat TC, untuk memperhitungkan presipitasi inti bagian dalam, dan dalam tutup radial 5 derajat, untuk memperhitungkan total presipitasi TC. Dari Gambar 1b, model HR mensimulasikan tingkat curah hujan yang lebih besar di wilayah dalam ini, seperti yang kami antisipasi.

Namun, yang lebih mengejutkan, distribusi klimatologis dari total presipitasi TC berada dalam kesepakatan yang luar biasa antara konfigurasi resolusi rendah dan tinggi dari model yang diberikan (Gambar 1c), meskipun model resolusi tinggi mensimulasikan TC yang lebih intens (Gambar 1a). Selain itu, distribusi curah hujan TC 5 derajat jauh lebih sensitif terhadap formulasi model daripada resolusi.

Gambar 2: Anggaran kelembaban rata-rata azimut dari 200 TC terkuat di Belahan Bumi Utara selama periode tersebut [1950-2015] di (a) CNRM-CM6-1 dan (b) EC-Earth3.

Untuk lebih memahami hal ini, kami menghitung anggaran air dari komposit 200 TC terkuat di setiap model (Gbr. 2). Pada orde pertama keseimbangan utama adalah antara curah hujan dan konvergensi kelembaban. Fluks penguapan di permukaan adalah istilah kecil dibandingkan. Ketika resolusi meningkat, sebagian besar konvergensi curah hujan dan kelembaban mendekati pusat TC, tetapi kontribusinya terhadap anggaran seluruh TC (yaitu, area di bawah kurva) tidak banyak berubah. Dengan asumsi siklon adalah aksisimetris, kita mendefinisikan radius penutupan sebagai jarak di mana penguapan permukaan yang terintegrasi secara radial menyeimbangkan presipitasi TC. Untuk curah hujan TC 5 derajat, kami menemukan radius penutupan ~1500 km +/- 200km dalam model HighResMIP. Hasil tersebut sejalan dengan Trenberth et al. (2007) yang menunjukkan bahwa anggaran air TC Katrina dan Ivan ditutup pada radius ~1600 km. Jari-jari penutupan sebesar 1500 km mungkin terlihat sangat besar mengingat penguapan permukaan terbesar terjadi sangat dekat dengan inti. Meskipun fluks evaporasi yang besar ini memainkan peran penting dalam dinamika badai dengan mengubah kelembaban spesifik dari paket udara yang konvergen menuju pusat badai dan meningkatkan energi potensial konvektif yang tersedia dari paket, ini mewakili sebagian kecil dari total anggaran air. !

Menariknya, kami menemukan bahwa radius penutupan tidak bergantung pada resolusi model. Oleh karena itu, anggaran kelembapan dari siklon tropis adalah hasil dari keseimbangan skala besar yang tampaknya diwakili oleh model resolusi rendah dan tinggi dengan sama baiknya!

Implikasi dari hasil ini adalah bahwa rincian proses fisik di inti dalam, tidak memainkan peran utama pada distribusi klimatologi curah hujan TC. Sebaliknya, ini mungkin merupakan ciri khas mekanisme yang bekerja pada skala yang lebih besar daripada inti dalam, yang akan ditangkap dengan baik oleh model LR. Salah satu kandidat potensial adalah umpan balik IR, yang ditunjukkan untuk berpartisipasi dalam intensifikasi siklon tropis dalam beberapa pekerjaan baru-baru ini (Ruppert et al. 2020). Kita juga dapat berspekulasi bahwa ini adalah ekspresi dari batasan radiasi skala besar dari konveksi TC: Jakob et al. (2019) menunjukkan bahwa sebagian besar atmosfer tropis berada dalam keseimbangan konvektif radiasi pada skala waktu 1 hari dan di atas area yang ukurannya sebanding dengan penutupan anggaran air TC.

Langkah selanjutnya? Analisis model proyek Horizon Europe NextGEMS, yang membandingkan model penyelesaian badai global, akan memungkinkan kami menguji apakah hasil kami tetap benar pada resolusi ~4km dan ketika konveksi teratasi. Kampanye pemodelan persiapan DYAMOND menyarankan hal ini mungkin terjadi.

Referensi:

[1] Roberts, M., dan Rekan Penulis, 2020: Dampak resolusi model pada simulasi siklon tropis menggunakan ansambel multimodel HighResMIP–PRIMAVERA. J. Iklim. 33, 2557-2583, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0639.1

[2] Vannière, B., and Coauthors, 2020: Anggaran kelembapan siklon tropis dalam model HighResMIP: keseimbangan lingkungan skala besar dan kepekaan terhadap resolusi horizontal. J. Iklim 33, 8457-8474, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0999.1

[3] Ruppert, James H., dan Rekan Penulis, 2020: Peran penting umpan balik radiasi awan-inframerah dalam pengembangan siklon tropis. Prok. Natal akad. Sci. 117, 27884-27892, https://doi.org/10.1073/pnas.2013584117

[4] Trenberth, K., dan Rekan Penulis, 2007: Anggaran air dan energi badai: Studi kasus Ivan dan Katrina. J. Geofisika. Res.: Atmos. 112, D23107,
https://doi.org/10.1029/2006JD008304

[5] Jakob, C., dan Rekan Penulis, 2019: Kesetimbangan konvektif radiasi dan konveksi terorganisir: Perspektif observasional. J. Geofisika. Res.: Atmos. 124, 5418-543, https://doi.org/10.1029/2018JD030092

Memang data keluaran, knowledge angka keluar hk mlm ini benar-benar perlu bagi para bettor, agar bettor banyak mencari data-data keluaran hk. Terutama result hk gara-gara termasuk sudah terbukti dapat keakuratan angka-angkanya. Yang sudah terbukti senantiasa mendekati dengan angka result dari pasar hk. Jadi banyak bettor yang melacak result hk periode th. 2022. Bettor bisa memperoleh berasal dari web kami, gara-gara kita menyediakan keluaran hk terlengkap yang mampu bettor dapatkan. Dan bisa bettor jadikan acuan dalam memprediksi angka kemenangan yang nantinya akan bettor pasang dalam permainan.