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.

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.

Heat stress projections for major European cities from high-resolution regional climate model simulations

2021 ◽  
Author(s):  
Clemens Schwingshackl ◽  
Anne Sophie Daloz ◽  
Carley Iles ◽  
Nina Schuhen ◽  
Jana Sillmann
Keyword(s):  
Climate Change ◽  
Heat Stress ◽  
Regional Climate Model ◽  
Climate Model ◽  
Regional Climate ◽  
Northern Europe ◽  
Stress Indicators ◽  
Model Simulations ◽  
European Cities ◽  
Climate Model Simulations

<p>Cities are hotspots of human heat stress due to their large number of inhabitants and the urban heat island effect leading to amplified temperatures. Exposure to heat stress in urban areas is projected to further increase in the future, mainly due to climate change and expected increases in the number of people living in cities. The impacts of climate change in cities have been investigated in numerous studies, but rarely using climate models due to their coarse spatial resolution compared to the typical areal extent of cities. Recent advances in regional climate modelling now give access to an ensemble of high-resolution simulations for Europe, allowing for much more detailed analyses of small-scale features, such as city climate.</p><p>Focusing on Europe, we compare the evolution of several heat stress indicators for 36 major European cities, based on regional climate model simulations from EURO-CORDEX. The applied EURO-CORDEX ensemble (Vautard et al., 2020) has a spatial resolution of 0.11° (~11 km; comparable to the extent of large cities) and contains over 60 ensemble members, allowing thus for robust multi-model analyses of climate change on city levels. We analyze changes in heat stress both relative to the climatological heat stress variability in each city during 1981-2010 using the Heat Wave Magnitude Index daily (HWMId, Russo et al., 2015) and in absolute terms by counting the yearly number of exceedances of impact-relevant thresholds. Relative and absolute heat stress increase throughout Europe but with distinct patterns. Absolute heat stress increases predominantly in Southern Europe, primarily due to the hotter climate in the South. Relative changes are also highest in Southern Europe but exhibit a secondary maximum in Northern Europe, while being lowest in Central Europe. The main reason for this pattern is that day-to-day variability in heat stress indicators during present climate conditions is highest in Central Europe but lower in Southern and Northern Europe. Large Northern European cities, which are all located at the shore, are further influenced by different heat stress evolutions over land and sea surfaces.</p><p>As human vulnerability does not only depend on the absolute heat stress but also on what people are adapted to (i.e., the climatological range), the results of this study highlight that cities in all parts of Europe – including in Northern Europe – must prepare for higher heat stress in the future.</p><p> </p><p>References:</p><p>Russo, S., et al. (2015). Top ten European heatwaves since 1950 and their occurrence in the coming decades. Environmental Research Letters, 10(12). doi:10.1088/1748-9326/10/12/124003</p><p>Vautard, R., et al. (2020). Evaluation of the large EURO‐CORDEX regional climate model ensemble. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. doi:10.1029/2019jd032344</p>

scholarly journals Present climate and climate change over North America as simulated by the fifth-generation Canadian regional climate model

2013 ◽  
Vol 41 (11-12) ◽  
pp. 3167-3201 ◽  
Author(s):  
Leo Šeparović ◽  
Adelina Alexandru ◽  
René Laprise ◽  
Andrey Martynov ◽  
Laxmi Sushama ◽  
...  
Keyword(s):  
Climate Change ◽  
North America ◽  
Regional Climate Model ◽  
Climate Model ◽  
Regional Climate ◽  
Present Climate ◽  
Canadian Regional Climate Model ◽  
Fifth Generation

scholarly journals The ClimEx Project: A 50-Member Ensemble of Climate Change Projections at 12-km Resolution over Europe and Northeastern North America with the Canadian Regional Climate Model (CRCM5)

2019 ◽  
Vol 58 (4) ◽  
pp. 663-693 ◽  
Author(s):  
Martin Leduc ◽  
Alain Mailhot ◽  
Anne Frigon ◽  
Jean-Luc Martel ◽  
Ralf Ludwig ◽  
...  
Keyword(s):  
Climate Change ◽  
North America ◽  
Regional Climate Model ◽  
Central Europe ◽  
Climate Model ◽  
Initial Conditions ◽  
Regional Climate ◽  
Climate Change Projections ◽  
Canadian Regional Climate Model ◽  
Northeastern North America

AbstractThe Canadian Regional Climate Model (CRCM5) Large Ensemble (CRCM5-LE) consists of a dynamically downscaled version of the CanESM2 50-member initial-conditions ensemble (CanESM2-LE). The downscaling was performed at 12-km resolution over two domains, Europe (EU) and northeastern North America (NNA), and the simulations extend from 1950 to 2099, following the RCP8.5 scenario. In terms of validation, warm biases are found over the EU and NNA domains during summer, whereas during winter cold and warm biases appear over EU and NNA, respectively. For precipitation, simulations are generally wetter than the observations but slight dry biases also occur in summer. Climate change projections for 2080–99 (relative to 2000–19) show temperature changes reaching 8°C in summer over some parts of Europe, and exceeding 12°C in northern Québec during winter. For precipitation, central Europe will become much dryer during summer (−2 mm day−1) and wetter during winter (>1.2 mm day−1). Similar changes are observed over NNA, although summer drying is not as prominent. Projected changes in temperature interannual variability were also investigated, generally showing increasing and decreasing variability during summer and winter, respectively. Temperature variability is found to increase by more than 70% in some parts of central Europe during summer and to increase by 80% in the northernmost part of Québec during the month of May as the snow cover becomes subject to high year-to-year variability in the future. Finally, CanESM2-LE and CRCM5-LE are compared with respect to extreme precipitation, showing evidence that the higher resolution of CRCM5-LE allows a more realistic representation of local extremes, especially over coastal and mountainous regions.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document