Моделирование экстремальных осадков зимнего периода для южного побережья Каспийского моря

Экстремальные осадки на иранском побережье Каспийского моря чаще всего наблюдаются в холодное время года и являются результатом синтеза синоптических процессов и мезомасштабных эффектов, возникающих под влиянием крупного водоема и орографических факторов. Численное моделирование случаев наиболее интенсивных осадков в этом густонаселенном районе важно в аспекте усовершенствования методов прогноза этих явлений. С другой стороны, поднимается ряд вопросов о физических механизмах формирования экстремальных осадков: роли планетарного пограничного слоя, озерного эффекта, орографии. В работе проведено численное моделирование восьми эпизодов экстремальных осадков за период 2005–2016 гг. с помощью численной мезомасштабной модели WRF-ARW; проведена детальная верификация модели по данным наблюдений. Показано, что модель воспроизводит максимум осадков в прибрежных районах, что соответствует действительности. Однако при сравнении со станционными данными значения ошибок моделирования осадков могут быть очень велики. Эксперименты с различными параметризациями физических процессов показали наибольшую чувствительность моделируемых осадков к параметризации планетарного пограничного слоя атмосферы. Также выявлена связь интенсивности осадков на иранском побережье Каспийского моря с интегральным влагосодержанием столба атмосферы и с температурой поверхности в южной части водоема.

1. Азади М., Тагизаде Э., Мемариан М.Х., Дмитриева-Арраго Л.Р. Сравнение результатов прогноза осадков на основе мезомасштабных моделей на территории Ирана в холодный период года // Метеорология и гидрология. 2013. № 9. С. 31–42.

2. Бугаев В.А., Джорджио В.А., Козик Е.М., Петросянц М.А. и др. Синоптические процессы Средней Азии. Ташкент: Издательство АН УзССР, 1957. 477 с.

3. Вельтищев Н.Ф., Жупанов В.Д., Павлюков Ю.Б. Краткосрочный прогноз сильных осадков и ветра с помощью разрешающих конвекцию моделей WRF // Метеорология и гидрология. 2011. № 1. С. 5–18.

4. Вельтищев Н.Ф., Степаненко В.М. Мезометеорологические процессы. М.: Географический факультет МГУ, 2007. 126 с.

5. Наставление по краткосрочным прогнозам погоды общего назначения / Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). Обнинск: ИГ СОЦИН. 2009. 62 с.

6. Павлюков Ю.Б., Зарипов Р.Б., Лукьянов А.Н., Шестакова А.А., Шумилин А.А., Травов А.В. Оценка информативности радиолокационных данных при анализе состояния атмосферы в Московском регионе // Метеорология и гидрология. 2017. № 6. С. 5–21.

7. Anyah R.O., Semazzi F.H.M. and Xie L. Simulated physical mechanisms associated with climate variability over lake Victoria basin in East Afric // Mon. Weath. Rev. 2006. Vol. 134. P. 3588– 3609.

8. Cohen A.E., Cavallo S.M., Coniglio M.C., Brooks H.E. A review of planetary boundary layer parameterization schemes and their sensitivity in simulating southeastern US cold season severe weather environments // Weather and forecasting. 2015. Vol. 30. № 3. P. 591–612.

9. Ghafarian P., Pegahfar N., Owlad E. Multiscale analysis of lake effect snow over the southwest coast of the Caspian Sea (31 January–5 February 2014) // Weather. 2018. Vol. 73. № 1. P. 9– 14.

10. Ghasemi A.R., Khalili D. The association between regional and global atmospheric patterns and winter precipitation in Iran // Atmospheric Research. 2008. Vol. 88. № 2. P. 116–133.

11. Gilmore J.B., Evans J.P., Sherwood S.C., Ekström M., Ji F. Extreme precipitation in WRF during the Newcastle East Coast Low of 2007 // Theoretical and applied climatology. 2016. Vol. 125. № 3–4. P. 809–827.

12. Hjelmfelt M. Numerical study of the influence of environmental conditions on lake-effect snowstorms over lake Michigan // Mon. Weath. Rev. 1990. Vol. 118. P. 138–150.

13. Hu X.M., Nielsen-Gammon J.W., Zhang F. Evaluation of three planetary boundary layer schemes in the WRF model // Journal of Applied Meteorology and Climatology. 2010. Vol. 49. № 9. P. 1831–1844.

14. Jankov I., Gallus Jr.W.A., Segal M., Shaw B., Koch S.E. The impact of different WRF model physical parameterizations and their interactions on warm season MCS rainfall // Weather and forecasting. 2005. Vol. 20. № 6. P. 1048–1060.

15. Khoshakhlagh F., Farid M.N., Negah S., Momenpour F., Hadinezhad S.S., Asadi O.E. Lake effect snow phenomenon and its role on heavy snowfall in the southwest of the Caspian sea // Geographic Space. 2016. Vol. 16. № 53. P. 41–45.

16. Knebl M.R. and Yang Z.-L. Assessing the capability of a regional-scale weather model to simulate extreme precipitation patterns and flooding in central Texas // Weather and Forecasting. 2008. Vol. 23. P. 1102–1126.

17. Meredith E.P., Semenov V.A., Maraun D. et al. Crucial role of Black Sea warming in amplifying the 2012 Krymsk precipitation extreme // Nature Geoscience. 2015. Vol. 8. № 8. P. 615–629.

18. Molanejad M., Soltani M., Ranjbar SaadatAbadi A., Babu C.A., Sohrabi M., Martin M.V. Climatology of Cyclones and Their Tracking over Southern Coasts of Caspian Sea // International Journal of Environmental Research. 2015. Vol. 9. № 1. P. 117–132.

19. Schumacher R.S., Johnson R.H. Mesoscale processes contributing to extreme rainfall in a midlatitude warm-season flash flood // Mon. Weath. Rev. 2008. Vol. 136. P. 3964–3986.

20. Theeuwes N.E., Steeneveld G.J., Krikken F., Holtsl A.A.M. Mesoscale modeling of lake effect snow over Lake Erie – sensitivity to convection, microphysics and the water temperature // Adv. Sci. Res. 2010. Vol. 4. P. 15–22.

21. Yu E.T. High-resolution seasonal snowfall simulation over Northeast China // Chinese Science Bulletin. 2013. Vol. 58. № 12. P. 1412–1419.