Морской гидрофизический журнал. 2021; 37: 727-741
Особенности летних и зимних осадков в северной части Черноморского региона на примере данных численного моделирования
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-6-727-741Аннотация
Цель. Воспроизвести с помощью модели WRF-ARW процессы развития облачности и осадкообразования, выделить особенности осадков для Черноморского региона и Крыма в летний и зимний сезоны – цель данной работы.
Методы и результаты. Рассмотрены результаты численного моделирования и приведены сравнительные характеристики летних и зимних атмосферных осадков в Крыму. На примере развития конвективной активности в июле 2018 г. показаны суточная динамика и связанные с бризовой циркуляцией особенности распределения конвективных облаков над территорией Крыма. Выполнен анализ баланса влаги и приведены количественные оценки механизма осадкообразования в летний период. На примере моделирования выпадения осадков в декабре 2018 г., произошедшего в условиях прохождения холодного фронта на периферии циклонического образования, отмечена особенность механизма осадкообразования в зимнее время, связанная с адъективным переносом влаги. Также рассмотрено формирование интенсивных осадков в зимний и летний сезоны в области Крымских гор.
Выводы. Характерной особенностью осадков в летний период является их суточная периодичность и внутренний влагооборот. Влияние бризов приводит к локализации конвективной облачности и осадков в центральных областях полуострова. Вид зимней облачности, формирующей осадки в Крыму, – преимущественно слоисто-дождевые облака, локализация осадков зависит от направления воздушных потоков: внешний влагооборот является определяющим в зимнее время. Область наиболее высоких гор относится к зоне максимального выпадения осадков в оба периода года и играет важнейшую роль в суммарном балансе влаги в Крыму.
Список литературы
1. Климат и опасные гидрометеорологические явления Крыма / Под ред. К. Т. Логвинова, М. Б. Барабаш. Л. : Гидрометеоиздат, 1982. 318 с.
2. Климатический атлас Крыма / Автор-составитель И. П. Ведь. Симферополь : Таврия-Плюс, 2000. 118 с.
3. Анисимов А. Е., Ефимов В. В., Львова М. В. Верификация данных дистанционного зондирования GPM IMERG и количественные оценки атмосферных осадков в Крымском регионе в теплое время года // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 4. С. 490–504. doi:10.22449/0233-7584-2021-4-490-504
4. Ефимов В. В., Яровая Д. А. Численное моделирование конвекции в атмосфере при вторжении холодного воздуха в атмосферу над Черным морем // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50, № 6. С. 692–703. doi:10.7868/S0002351514060078
5. Ефимов В. В., Комаровская О. И. Влияние гор на климат южного берега Крыма // Метеорология и гидрология. 2019. № 9. С. 86–94.
6. Золина О. Г., Булыгина О. Н. Современная климатическая изменчивость характеристик экстремальных осадков в России // Фундаментальная и прикладная климатология. 2016. Т. 1. С. 84–103. https://doi.org/10.21513/2410-8758-2016-1-84-103
7. Ефимов В. В. Численное моделирование бризовой циркуляции над Крымским полуостровом // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2017. Т. 53, № 1. С. 95–106. doi:10.7868/S0002351517010047
8. A description of the advanced research WRF model version 4 / W. C. Skamarock [et al.] // NCAR Technical Notes. Boulder, CO, USA : National Center for Atmospheric Research, 2021. 145 p. doi:10.5065/1dfh-6p97
9. An Overview of the 2010 Hazardous Weather Testbed Experimental Forecast Program Spring Experiment / A. J. Clark [et al.] // Bulletin of the American Meteorological Society. 2012. Vol. 93, iss. 1. P. 55–74. doi:10.1175/BAMS-D-11-00040.1
10. Toward Improved Convection-Allowing Ensembles: Model Physics Sensitivities and Optimizing Probabilistic Guidance with Small Ensemble Membership / C. S. Schwartz [et al.] // Weather and Forecasting. 2010. Vol. 25, iss. 1. P. 263–280. doi:10.1175/2009WAF2222267.1
11. NCAR’s experimental real-time convection-allowing ensemble prediction system / C. S. Schwartz [et al.] // Weather and Forecasting. 2015. Vol. 30, iss 6. P. 1645–1654. doi:10.1175/WAF-D-15-0103.1
12. Comparing ECMWF high-resolution analyses with lidar temperature measurements in the middle atmosphere / B. Ehard [et al.] // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2018. Vol. 144, iss. 712. P. 633–640. https://doi.org/10.1002/qj.3206
13. Explicit Forecasts of Winter Precipitation Using an Improved Bulk Microphysics Scheme. Part II: Implementation of a New Snow Parameterization / G. Thompson [et al.] // Monthly Weather Review. 2008. Vol. 136, iss. 12. P. 5095–5115. https://doi.org/10.1175/2008MWR2387.1
14. Cloud-resolving model intercomparison of an MC3E squall line case: Part I—Convective up-drafts / J. Fan [et al.] // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2017. Vol. 122, iss. 17. P. 9351–9378. doi:10.1002/2017jd026622
15. Milbrandt J. A., Yau M. K. A Multimoment Bulk Microphysics Parameterization. Part I: Analysis of the Role of the Spectral Shape Parameter // Journal of Atmospheric Sciences. 2005. Vol. 62, iss. 9. P. 3051–3064. doi:10.1175/JAS3534.1
16. Milbrandt J. A., Yau M. K. A Multimoment Bulk Microphysics Parameterization. Part II: A Proposed Three-Moment Closure and Scheme Description // Journal of Atmospheric Sciences. 2005. Vol. 62, iss. 9. P. 3065–3081. doi:10.1175/JAS3535.1
17. Radiative forcing by long-lived greenhouse gases: Calculations with the AER radiative transfer models / M. J. Iacono [et al.] // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2008. Vol. 113, iss. D13. D13103. https://doi.org/10.1029/2008JD009944
18. Janjić Z. I. The Step-Mountain Eta Coordinate Model: Further Developments of the Convection, Viscous Sublayer, and Turbulence Closure Schemes // Monthly Weather Review. 1994. Vol. 122, iss. 5. P. 927–945. https://doi.org/10.1175/1520-0493(1994)122<0927:TSMECM>2.0.CO;2
19. Chen F., Janjić Z., Mitchell K. Impact of Atmospheric Surface-layer Parameterizations in the new Land-surface Scheme of the NCEP Mesoscale Eta Model // Boundary-Layer Meteorology. 1997. Vol. 85. P. 391–421. doi:10.1023/A:1000531001463
20. Зац В. И., Лукьяненко О. Я., Яцевич Г. В. Гидрометеорологический режим Южного берега Крыма. Л. : Гидрометеоиздат, 1966. 120 с.
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2021; 37: 727-741
Features of Summer and Winter Precipitation in the Northern Part of the Black Sea Region: Two Model Case Studies
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-6-727-741Abstract
Purpose. The purpose of the study is to reproduce the evolution of clouds and precipitation and to evaluate the summer and winter precipitation features in the Black Sea region and Crimea using the WRF-ARW model.
Methods and Results. The results of numerical simulations of the summer and winter atmospheric precipitation in Crimea, and the corresponding comparative characteristics are presented. Based on the ex-ample of the convection case in July 2018, shown are the convective activity diurnal dynamics and its spatial features induced by the breeze circulation over Crimea. Moisture balance analysis was per-formed, and quantitative estimates of the summer precipitation formation mechanism are given. The case study of precipitation caused by the cyclone and the associated cold front passage, in December 2018 highlights the feature of the winter precipitation formation mechanism that is driven by moisture advection. The formation of intense winter and summer precipitation in the Crimean Mountains was also considered.
Conclusions. The characteristic feature of summer precipitation is its diurnal periodicity and internal moisture cycle. The impact of breezes leads to the localization of convective clouds and precipitation in the central regions of the peninsula. The winter precipitation-forming cloudiness in Crimea consists predominantly of stratiform clouds; the precipitation patterns are conditioned by the large-scale circulation: the external moisture cycle is of a decisive character in winter. The high-altitude mountain areas are the zones of maximum precipitation in both seasons; they play an important role in the total moisture balance in Crimea.
References
1. Klimat i opasnye gidrometeorologicheskie yavleniya Kryma / Pod red. K. T. Logvinova, M. B. Barabash. L. : Gidrometeoizdat, 1982. 318 s.
2. Klimaticheskii atlas Kryma / Avtor-sostavitel' I. P. Ved'. Simferopol' : Tavriya-Plyus, 2000. 118 s.
3. Anisimov A. E., Efimov V. V., L'vova M. V. Verifikatsiya dannykh distantsionnogo zondirovaniya GPM IMERG i kolichestvennye otsenki atmosfernykh osadkov v Krymskom regione v teploe vremya goda // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2021. T. 37, № 4. S. 490–504. doi:10.22449/0233-7584-2021-4-490-504
4. Efimov V. V., Yarovaya D. A. Chislennoe modelirovanie konvektsii v atmosfere pri vtorzhenii kholodnogo vozdukha v atmosferu nad Chernym morem // Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Fizika atmosfery i okeana. 2014. T. 50, № 6. S. 692–703. doi:10.7868/S0002351514060078
5. Efimov V. V., Komarovskaya O. I. Vliyanie gor na klimat yuzhnogo berega Kryma // Meteorologiya i gidrologiya. 2019. № 9. S. 86–94.
6. Zolina O. G., Bulygina O. N. Sovremennaya klimaticheskaya izmenchivost' kharakteristik ekstremal'nykh osadkov v Rossii // Fundamental'naya i prikladnaya klimatologiya. 2016. T. 1. S. 84–103. https://doi.org/10.21513/2410-8758-2016-1-84-103
7. Efimov V. V. Chislennoe modelirovanie brizovoi tsirkulyatsii nad Krymskim poluostrovom // Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Fizika atmosfery i okeana. 2017. T. 53, № 1. S. 95–106. doi:10.7868/S0002351517010047
8. A description of the advanced research WRF model version 4 / W. C. Skamarock [et al.] // NCAR Technical Notes. Boulder, CO, USA : National Center for Atmospheric Research, 2021. 145 p. doi:10.5065/1dfh-6p97
9. An Overview of the 2010 Hazardous Weather Testbed Experimental Forecast Program Spring Experiment / A. J. Clark [et al.] // Bulletin of the American Meteorological Society. 2012. Vol. 93, iss. 1. P. 55–74. doi:10.1175/BAMS-D-11-00040.1
10. Toward Improved Convection-Allowing Ensembles: Model Physics Sensitivities and Optimizing Probabilistic Guidance with Small Ensemble Membership / C. S. Schwartz [et al.] // Weather and Forecasting. 2010. Vol. 25, iss. 1. P. 263–280. doi:10.1175/2009WAF2222267.1
11. NCAR’s experimental real-time convection-allowing ensemble prediction system / C. S. Schwartz [et al.] // Weather and Forecasting. 2015. Vol. 30, iss 6. P. 1645–1654. doi:10.1175/WAF-D-15-0103.1
12. Comparing ECMWF high-resolution analyses with lidar temperature measurements in the middle atmosphere / B. Ehard [et al.] // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2018. Vol. 144, iss. 712. P. 633–640. https://doi.org/10.1002/qj.3206
13. Explicit Forecasts of Winter Precipitation Using an Improved Bulk Microphysics Scheme. Part II: Implementation of a New Snow Parameterization / G. Thompson [et al.] // Monthly Weather Review. 2008. Vol. 136, iss. 12. P. 5095–5115. https://doi.org/10.1175/2008MWR2387.1
14. Cloud-resolving model intercomparison of an MC3E squall line case: Part I—Convective up-drafts / J. Fan [et al.] // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2017. Vol. 122, iss. 17. P. 9351–9378. doi:10.1002/2017jd026622
15. Milbrandt J. A., Yau M. K. A Multimoment Bulk Microphysics Parameterization. Part I: Analysis of the Role of the Spectral Shape Parameter // Journal of Atmospheric Sciences. 2005. Vol. 62, iss. 9. P. 3051–3064. doi:10.1175/JAS3534.1
16. Milbrandt J. A., Yau M. K. A Multimoment Bulk Microphysics Parameterization. Part II: A Proposed Three-Moment Closure and Scheme Description // Journal of Atmospheric Sciences. 2005. Vol. 62, iss. 9. P. 3065–3081. doi:10.1175/JAS3535.1
17. Radiative forcing by long-lived greenhouse gases: Calculations with the AER radiative transfer models / M. J. Iacono [et al.] // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2008. Vol. 113, iss. D13. D13103. https://doi.org/10.1029/2008JD009944
18. Janjić Z. I. The Step-Mountain Eta Coordinate Model: Further Developments of the Convection, Viscous Sublayer, and Turbulence Closure Schemes // Monthly Weather Review. 1994. Vol. 122, iss. 5. P. 927–945. https://doi.org/10.1175/1520-0493(1994)122<0927:TSMECM>2.0.CO;2
19. Chen F., Janjić Z., Mitchell K. Impact of Atmospheric Surface-layer Parameterizations in the new Land-surface Scheme of the NCEP Mesoscale Eta Model // Boundary-Layer Meteorology. 1997. Vol. 85. P. 391–421. doi:10.1023/A:1000531001463
20. Zats V. I., Luk'yanenko O. Ya., Yatsevich G. V. Gidrometeorologicheskii rezhim Yuzhnogo berega Kryma. L. : Gidrometeoizdat, 1966. 120 s.
