Titelaufnahme

Titel
Added value of convection permitting climate simulations / Andreas Prein
Verfasser/ VerfasserinPrein, Andreas
Begutachter / BegutachterinKirchengast Gottfried ; Christoph Schär
Erschienen2013
UmfangIX, 164 S. : 2 Zsfassungen ; Ill., graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Diss., 2013
Anmerkung
Zsfassung in dt. und engl. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Klima / Simulation / Klima / Simulation / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-54250 Persistent Identifier (URN)
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Added value of convection permitting climate simulations [12.41 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Konvektionsauflösende Klimasimulationen (CPCSs) ermöglichen eine explizite Simulation der atmosphärischen Tiefenkonvektion wodurch fehleranfällige Parametrisierungen vermieden werden können. Desweiteren wird im Vergleich zu gewöhnlichen Klimasimulationen die Orographie und Landoberfläche detaillierter dargestellt was vor allem in Berg- und Küstenregionen vorteilhaft ist. In dieser Arbeit wird der Mehrwert von CPCSs im Vergleich zu gröber aufgelösten Simulationen untersucht. Der größte Mehrwert findet sich in der Simulation des Niederschlages. Besonders Prozesse auf der Subtagesskala und räumliche Muster, die kleiner als ungefähr 100 km sind, werden verbessert. Auf größeren Skalen (z.B. der meso-alpha Skala) konvergieren Niederschlagsmuster von CPCSs mit jenen von grobskaligeren Simulationen. Allerdings werden zwei Ausnahmen gezeigt: (1) verbesserte sommerliche Starkniederschlagsmengen im Quellgebiet des Colorado Flusses und (2) realitätsnähere räumliche Muster der bodennahen Lufttemperatur, die stark mit der verbesserten Orographie zusammenhängen. Ein Mehrwert, der konsistent in einem Ensemble von CPCSs auftritt, wurde in folgenden Bereichen gefunden: (1) verbesserte zeitliche Abläufe des Tagesgangs von konvektiven Niederschlägen im Sommer, (2) verbesserte Intensitäten von Extremniederschlägen, (3) realistischere Größen und Formen von Niederschlagsobjekten und (4) verbesserte räumliche Niederschlagsmuster. Diese Verbesserungen sind nicht durch die höher aufgelöste Orographie bedingt, sondern durch die explizite Auflösung der Tiefenkonvektion und der realistischeren Modelldynamik. Im Gegensatz dazu können Verbesserungen der bodennahen Temperatur im Sommer der höher aufgelösten Orographie zugeschrieben werden. Zusammengefasst kann ein Mehrwert von CPCSs überwiegend im Sommer, im komplexen Gelände, auf kleinen räumlichen und zeitlichen Skalen und für hohe Niederschlagsintensitäten gefunden werden.

Zusammenfassung (Englisch)

Convection permitting climate simulations (CPCSs) are able to omit error prone deep convection parameterizations by resolving deep convection explicitly. Furthermore, they are resolving orography and surface fields more accurately which is an advantage especially in mountainous or coastal regions compared to traditional climate simulation with parameterized deep convection. In this thesis it is investigated if these advantages lead to added value in CPCSs compared to coarser gridded simulations. The main improvements of CPCSs are found in the representation of precipitation. Especially sub-daily scales and spatial patterns smaller than approximately 100km are improved. At large (e.g., meso-alpha; 200km to 2000 km) scales, precipitation patterns of CPCSs tend to converge towards the patterns of coarser gridded simulations. However, two exceptions are found: (1) improved large-scale average heavy precipitation totals in June, July, and August in the Colorado Headwaters, and (2) more accurate spatial patterns of air temperature two meters above surface which is strongly related to the improved orography in mountainous regions. The key added value which can be consistently found in an ensemble of CPCSs are: (1) improved timing of the summer convective precipitation diurnal cycle in mountainous regions, (2) more accurate intensities of most extreme precipitation, (3) more realistic size and shape of precipitation objects, and (4) better spatial distribution of precipitation patterns. These improvements are not caused by the higher resolved orography but by the explicit treatment of deep convection and the more realistic model dynamics. In contrast, improvements in summer temperature fields can be fully attributed to the higher resolved orography. Generally, added value of CPCSs is predominantly found in summer, in complex terrain, on small spatial and temporal scales, and for high precipitation intensities.