scholarly journals Study of dust aerosol – climate interactions using a regional climate model

2017 ◽  
Author(s):  
Αθανάσιος Τσικερδέκης
Keyword(s):  
Regional Climate Model ◽  
Climate Model ◽  
Regional Climate ◽  
Dust Aerosol ◽  
Climate Interactions

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή χρησιμοποιήθηκε το κλιματικό μοντέλο περιοχής RegCM4, για τη μελέτη των διάφορων διεργασιών που αφορούν την ατμοσφαιρική σκόνη και το κλίμα. Το RegCM4 περιλαμβάνει ένα λεπτομερές σχήμα εκπομπής, μεταφοράς και εναπόθεσης της σκόνης. Η αξιολόγηση του μοντέλου πραγματοποιείται με τη χρήση διάφορων δεδομένων παρατήρησης από επίγειους σταθμούς, δορυφορικές μετρήσεις και δεδομένα μοντέλων επ-ανάλυσης (LIVAS, CRU, ERA-interim, CERES, TRMM και CMSAF). Στο πρώτο κεφάλαιο αναλύονται περιγραφικά οι διεργασίες σκόνης που λαμβάνουν μέρος στην ατμόσφαιρα και μια αναλυτική περιγραφή του σχήματος σκόνης που χρησιμοποιεί το RegCM4. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση του RegCM4 και δεδομένων παρατηρήσεων και δορυφορικών μετρήσεων. Το τρίτο κεφάλαιο εξετάζει την ευαισθησία του μοντέλου στον αριθμό των ομάδων μεγέθους σκόνης (bin) που χρησιμοποιεί. Η περίοδος αναφοράς είναι μεταξύ 2007 και 2014 και το χωρικό πεδίο ορισμού περιλαμβάνει την Σαχάρα την Μεσόγειο και ένα τμήμα της Ευρώπης. Δύο μέθοδοι διαχωρισμού των ομάδων μεγέθους σκόνης. Η πρώτη προκαθορισμένη μέθοδος του μοντέλου δημιουργεί 4 ομάδες μεγέθους σκόνης, όπου η έκταση κάθε ομάδες ορίζεται ισο-λογαριθμικά χρησιμοποιώντας την διάμετρο των σωματιδίων σκόνης (4bin-isolog). Στην δεύτερη περίπτωση οι ομάδες σκόνης είναι 12 και η έκταση κάθε ομάδας ορίζεται σύμφωνα με την ταχύτητα ξηρής εναπόθεσης των σωματιδίων σκόνης (12bin-isogradient). Η καινούργια μέθοδος διαχωρισμού των ομάδων σκόνης αυξάνει τις συγκεντρώσεις των μεγάλων και μικρών σωματιδίων σκόνης κατά 4% και 3% αντίστοιχα. Επίσης, αυξάνει το οπτικό βάθος της σκόνης κατά 10% πάνω από την Μεσόγειο και την Σαχάρα. Το τέταρτο κεφάλαιο μελετά την μεταφορά σκόνης από την Σαχάρα προς τον Ατλαντικό και την ήπειρο της Αμερικής χρησιμοποιώντας το κλιματικό μοντέλο περιοχής RegCM4 για την περίοδο Δεκέμβριος 2006 με Νοέμβριο 2014. Το μέσο οπτικό βάθος του μοντέλου προσομοιώνεται ικανοποιητικά, με μια μικρή (0.05) υποεκτίμηση/υπερεκτίμηση για το Νότιο και Βόρειο τμήμα του Ατλαντικού ωκεανού αντίστοιχα. Σύμφωνα με το RegCM4 η συνολική εναπόθεση σκόνης για την 8ετή περίοδο εξέτασης είναι 4.3±0.4 Tg•yr-1, 154.5±10.7 Tg•yr-1 και 10.3±0.6 Tg•yr-1 για την λεκάνη του Αμαζονίου, τον Ατλαντικό ωκεανό και την Καραϊβική αντίστοιχα. Η ξηρή εναπόθεση παίζει πρωταγωνιστικό ρόλο στον Ατλαντικό (88.9%) και την Καραϊβική (85.4%), ενώ η υγρή εναπόθεση είναι αρκετά σημαντική στην λεκάνη του Αμαζονίου (67.4%). Η τρίτη ενότητα αποτελεσμάτων εξετάζει την άμεση και ήμι-άμεση επιρροή της σκόνης στην ακτινοβολία πάνω από την Μεσόγειο, την Σαχάρα και την Σαχέλ για την πρώτη (1999-01-01 εώς 2009-11-30) και την τελευταία (2089-01-01 to 2099-11-30) δεκαετία του 21ου αιώνα. Η μελλοντική κλιματική αλλαγή προσομοιώνεται σύμφωνα με το σενάριο εκπομπών θερμοκηπικών αερίων RCP 4.5. Η άμεση επίδραση της σκόνης στην ακτινοβολία είναι ισχυρότερη από την ήμι-άμεση την ψυχρή και την θερμή περίοδο του έτους, αν και κατά την διάρκεια του καλοκαιριού η ήμι-άμεση επιρροή της σκόνης στην μεγάλου μήκους ακτινοβολίας φτάνει το 50% πάνω ορισμένες περιοχές της ερήμου. Στην μελλοντική δεκαετία οι συγκεντρώσεις της σκόνης και η επίδραση της στην ακτινοβολία, την θερμοκρασία και τα νέφη ενισχύεται. Επίσης, η επίδραση της σκόνης στις μελλοντικές κλιματικές προβολές μειώνει την άνοδο της θερμοκρασία λόγω κλιματικής αλλαγής κατά 0.3°C πάνω από την Σαχέλ και την ενισχύει κατά 0.2°C πάνω από την ευρύτερη περιοχή της Σαχάρας.

scholarly journals Simulation of dust aerosol and its regional feedbacks over East Asia using a regional climate model

2009 ◽  
Vol 9 (4) ◽  
pp. 1095-1110 ◽  
Author(s):  
D. F. Zhang ◽  
A. S. Zakey ◽  
X. J. Gao ◽  
F. Giorgi ◽  
F. Solmon
Keyword(s):  
East Asia ◽  
Regional Climate Model ◽  
Radiative Forcing ◽  
Climate Model ◽  
Regional Climate ◽  
Short Wave ◽  
Dust Aerosol ◽  
Dust Aerosols ◽  
Source Regions ◽  
Long Wave

Abstract. The ICTP regional climate model (RegCM3) coupled with a desert dust aerosol model is used to simulate the net radiative forcing (short-wave and long-wave) and related climate effects of dust aerosols over East Asia. Two sets of experiments are completed and intercompared, one without (Exp. 1) and one with (Exp. 2) the radiative effects of dust aerosols. The experiments encompass the main dust producing months, February through May, for 10 years (1997–2006), and the simulation results are evaluated against ground station and satellite data. The model captures the basic observed climatology over the area of interest. The spatial and temporal variations of near surface concentration, mass load, optical depth and emission of dust aerosols from the main source regions are reproduced by model. The main model deficiency is an overestimate of dust amounts over the source regions and an underestimate downwind of these source areas, which indicates an underestimate of dust dispersal. Over the desert source regions, the net TOA radiative forcing is positive, while it is small over the other regions as a result of high surface albedo values which reduce the short-wave radiative forcing. The net surface radiative fluxes are decreased by dust and this causes a surface cooling locally up to −1°C. The inclusion of net (short-wave and long-wave) dust radiative forcing leads to a reduction of dust emission in the East Asia source regions, which is mainly caused by an increase in local stability and a corresponding decrease in dust lifting. Our results indicate that dust effects should be included in the assessment of climate change over East Asia.

scholarly journals Urban-climate interactions during summer over eastern North America

2021 ◽  
Author(s):  
Seok-Geun Oh ◽  
Laxmi Sushama
Keyword(s):  
Heat Stress ◽  
North America ◽  
Regional Climate Model ◽  
Climate Model ◽  
Regional Climate ◽  
Urban Climate ◽  
Eastern North America ◽  
Urban Regions ◽  
Urban Representation ◽  
Climate Interactions

Abstract The urban heat island is a representative urban climate characteristic, which can affect heat-stress conditions and extreme precipitation that are closely connected with human life. Better understanding of urban-climate interactions, therefore, is crucial to ultimately support better planning and adaptation in various application fields. This study assesses urban-climate interactions during summer for eastern North America using regional climate model simulations at 0.22° resolution. Two regional climate model experiments, with and without realistic representation of urban regions, are performed for the 1981–2010 period. Comparison of the two experiments shows higher mean temperatures and reduced mean precipitation in the simulation with realistic urban representation, which can be attributed primarily to reduced albedo and soil moisture for the urban regions in this simulation. Furthermore, the mean temperature and precipitation in the simulation with improved urban representation is also closer to that observed. Analysis of short-duration precipitation extremes for climatologically different sub-regions, however, suggests that, for higher temperatures, the magnitudes of precipitation extremes are generally higher in the simulation with realistic urban representation, particularly for coastal urban regions, and are collocated with higher values of convective available potential energy and cloud fraction. Enhanced sea and lake breezes associated with lower sea level pressure found around these regions, contribute additional water vapor and further enhance dynamic convective development, leading to higher precipitation intensities. Analysis of temperature extremes clearly demonstrates that urban regions experience aggravated heat-stress conditions due to relatively higher temperatures despite reduced relative humidity. Double the number of extreme heat spells lasting six or more days are noted for the coastal urban regions in the study domain. This study, in addition to demonstrating the differences in urban-climate interactions for climatologically different regions, also demonstrates the need for better representation of urban regions in climate models to generate realistic climate information.

Qinghai-Xizang (Tibetan) Plateau climate simulation using the regional climate model RegCM3

2013 ◽  
Vol 57 (3) ◽  
pp. 173-186 ◽  
Author(s):  
X Wang ◽  
M Yang ◽  
G Wan ◽  
X Chen ◽  
G Pang
Keyword(s):  
Tibetan Plateau ◽  
Regional Climate Model ◽  
Climate Model ◽  
Regional Climate ◽  
Climate Simulation

Evaluation of net shortwave radiation over China with a regional climate model

2020 ◽  
Vol 80 (2) ◽  
pp. 147-163
Author(s):  
X Liu ◽  
Y Kang ◽  
Q Liu ◽  
Z Guo ◽  
Y Chen ◽  
...  
Keyword(s):  
Regional Climate Model ◽  
Climate Model ◽  
Regional Climate ◽  
Radiant Energy ◽  
Energy System ◽  
Radiation Budget ◽  
Shortwave Radiation ◽  
Monsoon Region ◽  
Clear Sky ◽  
Sky Conditions

The regional climate model RegCM version 4.6, developed by the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Reanalysis, was used to simulate the radiation budget over China. Clouds and the Earth’s Radiant Energy System (CERES) satellite data were utilized to evaluate the simulation results based on 4 radiative components: net shortwave (NSW) radiation at the surface of the earth and top of the atmosphere (TOA) under all-sky and clear-sky conditions. The performance of the model for low-value areas of NSW was superior to that for high-value areas. NSW at the surface and TOA under all-sky conditions was significantly underestimated; the spatial distribution of the bias was negative in the north and positive in the south, bounded by 25°N for the annual and seasonal averaged difference maps. Compared with the all-sky condition, the simulation effect under clear-sky conditions was significantly better, which indicates that the cloud fraction is the key factor affecting the accuracy of the simulation. In particular, the bias of the TOA NSW under the clear-sky condition was <±10 W m-2 in the eastern areas. The performance of the model was better over the eastern monsoon region in winter and autumn for surface NSW under clear-sky conditions, which may be related to different levels of air pollution during each season. Among the 3 areas, the regional average biases overall were largest (negative) over the Qinghai-Tibet alpine region and smallest over the eastern monsoon region.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document