PARAMETRIZACIÓN DE LA CONVECCIÓN

1. PARAMETRIZACIÓN DE LA CONVECCIÓN Alejandro Godoy Marcos Saucedo Tamara Schonholz Pronostico Numérico 2008

2. El objetivo general del presente trabajo es evaluar los resultados producidos por la parametrización de la convección en un modelo con un dominio de baja resolución, y los comparamos con los resultados producidos por el modelo en alta resolución, que resuelve explícitamente la convección.

3. Nuestra meta principal es evaluar cuál es la performance de varias parametrizaciones de la convección en distintas condiciones iniciales. • Calentamiento/enfriamiento y secamiento/humedecimiento de la columna atmosférica. • Remoción de la inestabilidad. • Distribución espacial de la precipitación acumulada en cada caso. • Evolución temporal de las variables mencionadas anteriormente en cada una de las corridas. Para ello evaluaremos:

4. Metodología utilizada • Para los experimentos se utilizó el modelo regional WRF (2.0) • Dominio de alta resolución (2 Km) • Convección explicita • Dominio de baja resolución (40 Km) • Convección parametrizada • Kain – Fritsch • Grell – Devenyi • Betts – Miller -Janjic

5. Condiciones iniciales y de contorno • Burbuja cálida en el centro del dominio • Intensidad de 2 ºC • Ancho de la burbuja 30 km. • Perfil vertical de temperatura: 8 °C/ km, (Gradiente condicionalmente inestable) • Estado de reposo

6. Condiciones iniciales y de contorno • Modelo de baja resolución: • Grilla de 10 puntos en la horizontal (400 Km) • Modelo de alta resolución: • Grilla de 50 puntos (100 km) • Condiciones de borde abiertos. • 28 niveles verticales (sigma-p) con tope en 50 hPa.

7. Características de las parametrizaciones Esquema Kain-Fritsch • Activación: • Presencia de Cape en los primeros 200 hPa • Capa estable superior lo suficientemente pequeña como para que la parcela proveniente de los niveles inferiores pueda atravesarla. • Espesor de la nube convectiva supere un cierto umbral. • Cambios en la columna: • Arrastre de aire al exterior de la nube • Subsidencia en el entorno • Corrientes descendentes producidas en los niveles por debajo de la capa de origen de la convección • Acción: • El esquema consume por completo el Cape de la capa de origen de las parcelas en un lapso de 30 a 60 minutos

8. Características de las parametrizaciones Betts-Miller-Janjic • Activación • Cape para las parcelas de los 200 hPa más bajos • Espesor de las nubes convectivas por encima de un valor crítico (distancia vertical entre el NCA y el NEN mayor a 200 hPa) • Suficiente humedad por encima del NCA para producir precipitación • Cambios en la columna • Crea un sondeo de referencia por encima del NCA de forma tal que el calentamiento producido por la liberación de calor latente coincida con el calentamiento neto del sondeo. • Calentamiento debido a la liberación de calor latente • Precipitación: Diferencia entre el agua precipitable del sondeo inicial y el de referencia • Acción • El esquema fuerza el sondeo inicial al sondeo de referencia en un cierto tiempo (40 min) • Este esquema no requiere ascensos, por lo que se libera en los lugares donde haya inestabilidad y se cumplan los demás requisitos enunciados anteriormente. • Si no se cumple alguno de los requisitos para la activación, el esquema trabaja en convección poco profunda.

9. Características de las parametrizaciones Grell-Devenyi Trabaja con ensamble de 108 esquemas • Activación • Cada miembro del ensamble se activa de forma independiente • Capa inestable en los 4 km inferiores, un espesor de capa estable menor a 75 hPa y un espesor de nube mínimo de 500 metros • Advección vertical de humedad en la columna, movimientos de ascenso, valores de Cape mayores a 1500 J/kg • Cambios en la columna • El sondeo y la precipitación total son el resultado de la media • Cada uno de los miembros considera el arrastre del entorno, aunque el mismo varía miembro a miembro. • Arrastre de humedad en capas estables (como por ejemplo el tope), por subsidencia compensatoria y por descendentes evaporativas en niveles bajos • Acción • Depende de cada miembro: • Eliminación del Cape en 30 minutos, otros lo relajan a un valor fijo • Otros dependen de la velocidad vertical en la base de la nubes.

10. Experimentos • Condiciones Normales • Con Cortante • Burbuja chica

11. Experimentoen condiciones normales • Evolución de la convección en el dominio de alta resolución durante las 3,5 horas de simulación

35. Parametrización de Kain - Fritsch • Evolución del campo horizontal en niveles bajos durante las 06 horas de simulación • El llamado a la convección se hace cada 5 minutos