تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

برونداد مدل دینامیکی‌RegCM4 در شبیه سازی داده های فصلی و سالانه بارش - دما، در ناحیه شرق و شمال شرق ایران

نویسنده
قاسم کیخسروی
دانشگاه شهید بهشتی تهران
چکیده
این تحقیق به منظور شبیه‌سازی بارش با مدل دینامیکی RegCM4 در دو حالت با و بدون به‌کارگیری تکنیک‌ پس‌پردازش آماری برونداد مستقیم مدل در شرق و شمال‌شرق ایران و دوره آماری 2011-1987 در مقاطع زمانی سالانه و فصلی انجام شده است. داده‌های مورد نیاز اجرای مدل دینامیکی RegCM4 از مرکزICTP دریافت گردید. به منظور اجرای مدل دینامیکی اصلی، آزمون تعیین طرحواره بارش همرفت و میزان تفکیک افقی برای سال 2007 انجام گردید. با استناد به آزمون مذکور طرحواره کو به نسبت دو طرحواره گرل و امانوئل، خطای کمتری را در مدل‌سازی بارش و دمای سطح زمین داشت. تفکیک افقی نیز 30 کیلومتر انتخاب گردید. پس از اجرای اصلی مدل با طرحواره کو و تفکیک افقی 30 کیلومتر، برونداد‌ بارش و دما با استفاده از مدل‌ میانگین متحرک (MA)پس‌پردازش گردید. بر اساس نتایج حاصله، در منطقه مورد مطالعه، در دوره راستی‌آزمایی 2011-2006 میانگین اریبی بارش سالانه خام مدل RegCM4 برابر 3/85 میلیمتر و پس پردازش شده 04/61 محاسبه شده است. بطور خلاصه در مقیاس زمانی سالانه در 75 درصد ایستگاه‌های مطالعاتی انجام پس‌پردازش موثر واقع شده و روش MA را کاراتر معرفی نموده‌اند. در مقیاس فصلی متوسط اریبی بارش خطای محدوده در فصل زمستان برابر 99/54 میلیمتر، فصل بهار 11/27 میلیمتر، فصل تابستان 6/3- و در فصل پاییز 21/7 میلیمتر می باشد. شبیه سازی داده های دمای دومتری در ایستگاه­های هواشناسی با استفاده از مدل RegCM و نیز اعمال MA در شمال شرق ایران کارایی بالایی را نشان داد. میانگین اریبی دمای سالانه خام مدل RegCM4 برابر 78/2- درجه سانتیگراد بود که پس از اعمال پس­پردازش به 05/0- کاهش یافت. در تمامی ایستگاهها دمای سالانه مدل شده با داده های مشاهداتی کمتر از 1/0 درجه سانتیگراد اختلاف دارد. در مقیاس فصلی متوسط اریبی خطای محدوده در فصل زمستان برابر 1/4- درجه، فصل بهار 09/4- درجه، فصل تابستان 8/1- درجه و در فصل پاییز 5/1- درجه سانتیگراد می باشد. به طور کلی نتایج نشان می­دهد که استفاده از پس­پردازش آماری بهبود قابل ملاحظه­ای روی نتایج مدل دارد.
کلیدواژه‌ها
بارش
دما
مدل RegCM
ریزگردانی
پس‌پردازش
میانگین وزنی MA
شرق و شمال شرق ایران

عنوان مقاله English

Simulation and post-procession of temperature and precipitation elements, using output of RegCM4 dynamic model in Great Khorasan

نویسنده English

ghasem keikhosravi
چکیده English

In this study, precipitation simulated annual and seasonal in East and North-East of Iran ,in 1987-2011, by using RegCM4 dynamic model in two case; with and without using post-processing technique. The required data for RegCM4 model with NetCDf format, received from ICTP center. For the implementation of the main dynamic model, Convective precipitation test scheme and the horizontal resolution, performed for 2007. According to the test, Kuo Schema had less error than Emmanuel and Gurl schemes in Precipitation and region temperature modeling. Horizontal resolution selected 30 Km. After model implementation with Gurl schema and 30 Km horizontal resolution, Precipitation and temperature output post- processed using MA model. According to results, in the study area, during 2006-2011 verification period, average annual rainfall raw bias of RegCM4 model was calculated and post-processed equal to 8.3 millimeter and 61.04 respectively. Briefly in the annual time scale, in 75% of studied stations, post-processing is effective and MA model is more efficient. In seasonal scale, bias error of average precipitation is equal to 54.99 millimeter in the winter, 27011 millimeters in the spring, -3.6 millimeter in the summer and 7.21 millimeter in the fall. Simulation of the temperature data in the stations using RegCM4 and MA model in north-east of Iran, revealed high performance. Bias error of average temperature is equal to -2.78 for RegCM4 model and post-processed equal to -0.05. In all stations, modeled Annual temperature and observational data has difference less than 0/1 ° C. In seasonal scale, the mean bias error range according ° C is equal to -4.1 in the winter, -4.09 in the spring, -1.8 in the summer and -1.5 in the fall.

کلیدواژه‌ها English

temperature
Precipitation
RegCM4 model
post-processing
MA Average weight
Great Khorasan
آزادی، م.، جعفری، س.، میرزایی، ا. و عربلی، پ.، (1387). پس‌پردازش برونداد مدل میان‌مقیاس MM5 برای دمای بیشینه و کمینه با استفاده از فیلتر کالمن. مجله فیزیک زمین و فضا، 34 (1) ،ص 65-61.
آزادی، م. شیرغلامی، م.ر. حجام، س. ،(1389). پس‌پردازش برونداد مدل WRF برای بارندگی در ایران. مجموعه مقالات چهاردهمین کنفرانس ژئوفیزیک ایران،23-21 اردیبهشت، موسسه ژئوفیزیک،ص94-91.
بابائیان،ا.، مدیریان،ر.، کریمیان،م.، حبیبی نوخندان،م.، (1386)، شبیه سازی بارش ماه های سرد سال های 1376 و1379 با استفاده از مدل اقلیمیRegCM3، مجله جغرافیا و توسعه، شماره10، ص 72 -55 .
سلطانزاده،ا.احمدی گیوی،ف.ایرانژاد،پ.(1386). بررسی سه ماه تاثیر رشته کوه های زاگرس بر جریان های میان مقیاس منطقه شرق زاگرس با استفاده از مدل منطقه ای RegCM، مجله فیزیک زمین و فضا،جلد33،شماره 1، صص50-31.
Afzaal,M.and Hussain, A., (2006), Numerical Simulation of Summer Monsoon Precipitation of 1992 Over Pakistan. Pakistan Journal of Meteorology. 3)5).
Elguindi,N.,Giorgi,F., (2006), Simulating Multi-decadal Variability of Caspian Sea Level Changes Using Regional Climate Model Outputs,Climate Dynamics, 26, 167-181.
Francisco,R.,V., (2003),Some Experiments in Running the RegCM over the Philippines,ICTP Workshop on the Theory and Use of Regional Climate Models, Trieste Italy.175-163.
Franco,R. and Coppola, E., (2013), Assessment of RegCM4 simulated inter-annual variability and daily-scale statistics of temperature and precipitation over Mexico, Clim Dyn (2014), 42,:629-647.
Islam,N.,Rahman1,M., (2007), Uddin Ahmed,A.,Romee, A., Comparison of RegCM3 simulated meteorological parameters in Bangladesh, Part I-preliminary result for rainfall,Sri Lankan Journal of Physics, 8,: 1-9.
Nandozi, C.S. and et al, (2012). Reginal Climate Model Performance and of seasonal rainfall and surface tempreture of Uganda. African Crop Science Journal. 20, 213-225.
Paeth, H., (2011), Postprocessing of simulated precipitation for impact research in West Africa. Part I: model output statistics for monthly data;. DOI,36(7),:1321-1336.
Pal,J.,Giorgi,F.,BiX.,Elguindi,N.,Salmon,F.,Gao X., Rauscher S. A., Francisco,R.,ZakeyA.,Winter,J.,Ashfagh,M.,Syed,F.,S.,Bell,J.,Diffenbaugh,J.,K.,Konare,A.,Martinez,D.,Rocha,R.,Sloan,L.,Steiner,A.,(2007),Regional Climate modeling for the Developing World, the ICTP and RegCNET,Bulletin of American meteorological society, 1396-1409.
Schmidli, J. and et al, (2007) Statistical and dynamical downscaling of precipitation. An evaluation and comparison of scenarios for the european Alps. Journal of Geophysical Reserch,112.
Wang,Y.,Sen,O.L.,Wang,B.,(2002),A Highly Resolved Regional Climate Model and its Simulation of the 1998 Sever Precipitation Event over China, Part 1: Model Description and Verification of Simulation, Jurnal of Climate,p 19, 1721.
Jenkins G.S., (1997), The 1988 and 1990 Summer Season Simulation for West Africa Using a Regional Climate Model, Journal of Climate, Vol. 10, PP. 1255-1272.
Zong, P. and Wang, H., (2011). Ealuation and analysis of RegCM3 simulated summer rainfall over the Huaihe river of China. Acta Meteorologica Sinica. 25. :386-394.
Afzaal,M.and Hussain, A., (2006), Numerical Simulation of Summer Monsoon Precipitation of 1992 Over Pakistan. Pakistan Journal of Meteorology. 3)5).
Elguindi,N.,Giorgi,F., (2006), Simulating Multi-decadal Variability of Caspian Sea Level Changes Using Regional Climate Model Outputs,Climate Dynamics, 26, 167-181.
Francisco,R.,V., (2003),Some Experiments in Running the RegCM over the Philippines,ICTP Workshop on the Theory and Use of Regional Climate Models, Trieste Italy.175-163.
Franco,R. and Coppola, E., (2013), Assessment of RegCM4 simulated inter-annual variability and daily-scale statistics of temperature and precipitation over Mexico, Clim Dyn (2014), 42,:629-647.
Islam,N.,Rahman1,M., (2007), Uddin Ahmed,A.,Romee, A., Comparison of RegCM3 simulated meteorological parameters in Bangladesh, Part I-preliminary result for rainfall,Sri Lankan Journal of Physics, 8,: 1-9.
Nandozi, C.S. and et al, (2012). Reginal Climate Model Performance and of seasonal rainfall and surface tempreture of Uganda. African Crop Science Journal. 20, 213-225.
Paeth, H., (2011), Postprocessing of simulated precipitation for impact research in West Africa. Part I: model output statistics for monthly data;. DOI,36(7),:1321-1336.
Pal,J.,Giorgi,F.,BiX.,Elguindi,N.,Salmon,F.,Gao X., Rauscher S. A., Francisco,R.,ZakeyA.,Winter,J.,Ashfagh,M.,Syed,F.,S.,Bell,J.,Diffenbaugh,J.,K.,Konare,A.,Martinez,D.,Rocha,R.,Sloan,L.,Steiner,A.,(2007),Regional Climate modeling for the Developing World, the ICTP and RegCNET,Bulletin of American meteorological society, 1396-1409.
Schmidli, J. and et al, (2007) Statistical and dynamical downscaling of precipitation. An evaluation and comparison of scenarios for the european Alps. Journal of Geophysical Reserch,112.
Wang,Y.,Sen,O.L.,Wang,B.,(2002),A Highly Resolved Regional Climate Model and its Simulation of the 1998 Sever Precipitation Event over China, Part 1: Model Description and Verification of Simulation, Jurnal of Climate,p 19, 1721.
Jenkins G.S., (1997), The 1988 and 1990 Summer Season Simulation for West Africa Using a Regional Climate Model, Journal of Climate, Vol. 10, PP. 1255-1272.
Zong, P. and Wang, H., (2011). Ealuation and analysis of RegCM3 simulated summer rainfall over the Huaihe river of China. Acta Meteorologica Sinica. 25. :386-394.
Afzaal,M.and Hussain, A., (2006), Numerical Simulation of Summer Monsoon Precipitation of 1992 Over Pakistan. Pakistan Journal of Meteorology. 3)5).
Elguindi,N.,Giorgi,F., (2006), Simulating Multi-decadal Variability of Caspian Sea Level Changes Using Regional Climate Model Outputs,Climate Dynamics, 26, 167-181.
Francisco,R.,V., (2003),Some Experiments in Running the RegCM over the Philippines,ICTP Workshop on the Theory and Use of Regional Climate Models, Trieste Italy.175-163.
Franco,R. and Coppola, E., (2013), Assessment of RegCM4 simulated inter-annual variability and daily-scale statistics of temperature and precipitation over Mexico, Clim Dyn (2014), 42,:629-647.
Islam,N.,Rahman1,M., (2007), Uddin Ahmed,A.,Romee, A., Comparison of RegCM3 simulated meteorological parameters in Bangladesh, Part I-preliminary result for rainfall,Sri Lankan Journal of Physics, 8,: 1-9.
Nandozi, C.S. and et al, (2012). Reginal Climate Model Performance and of seasonal rainfall and surface tempreture of Uganda. African Crop Science Journal. 20, 213-225.
Paeth, H., (2011), Postprocessing of simulated precipitation for impact research in West Africa. Part I: model output statistics for monthly data;. DOI,36(7),:1321-1336.
Pal,J.,Giorgi,F.,BiX.,Elguindi,N.,Salmon,F.,Gao X., Rauscher S. A., Francisco,R.,ZakeyA.,Winter,J.,Ashfagh,M.,Syed,F.,S.,Bell,J.,Diffenbaugh,J.,K.,Konare,A.,Martinez,D.,Rocha,R.,Sloan,L.,Steiner,A.,(2007),Regional Climate modeling for the Developing World, the ICTP and RegCNET,Bulletin of American meteorological society, 1396-1409.
Schmidli, J. and et al, (2007) Statistical and dynamical downscaling of precipitation. An evaluation and comparison of scenarios for the european Alps. Journal of Geophysical Reserch,112.
Wang,Y.,Sen,O.L.,Wang,B.,(2002),A Highly Resolved Regional Climate Model and its Simulation of the 1998 Sever Precipitation Event over China, Part 1: Model Description and Verification of Simulation, Jurnal of Climate,p 19, 1721.
Jenkins G.S., (1997), The 1988 and 1990 Summer Season Simulation for West Africa Using a Regional Climate Model, Journal of Climate, Vol. 10, PP. 1255-1272.
Zong, P. and Wang, H., (2011). Ealuation and analysis of RegCM3 simulated summer rainfall over the Huaihe river of China. Acta Meteorologica Sinica. 25. :386-394.