Ažuriranje MeteoAdriatic ARW na WRF jezgru v4.3 i nova poboljšanja

Tijekom proteklih dana ažurirali smo ARW model na jezgru WRF v4.3. U procesu testiranja pronašli smo nekoliko grešaka iz prošle konfiguracije, a također i nova WRF jezgra donijela je nove probleme. Međutim, sve smo to riješili, što vlastitim naporima što kopiranjem nekih još nepubliciranih rješenja sa WRF Githuba, a koja će se uvrstiti u sljedeću službenu, v4.3.1 verziju. S v4.3 iskoristili smo priliku te uvrstili u model neka nova rješenja koja nisu bila dostupna u prijašnjim jezgrama. Slijedi kratki pregled novosti u konfiguraciji koja je u upotrebi u sad već vjerojatno konačnoj verziji modela za ostatak ljeta i jesen, od 00Z, 16.8.2021.

U mikrofizici (Aerosol-aware Thompson), ispravili smo veliku grešku iz prijašnje konfiguracije, što je bio naš previd. Dosadašnji model nije uključivao klimatološku koncentraciju aerosola, što je zapravo i glavni razlog korištenja AA Thompson, pred standardnom Thompson verzijom mikrofizike. Time ispada da smo u prethodnoj verziji trošili nepotrebno resurse na računanje učinaka aerosola, kojih u modelu – nije bilo. No eto, na greškama se uči. Inače, aerosoli su u našem području dosta bitni, jer smo jedno od industrijski najzagađenijih dijelova Europe, a to ponajbolje znaju stanovnici velikih gradova na kontinentu poput primjerice Sarajeva, zimi kad zasjedne magla. Nadamo se da će stvarno uključivanje aerosola u model dati bolje rezultate formacije oblaka, posebno niske naoblake u anticiklonalnim uvjetima, itd.

Visoka koncentracija aerosola u zraku nad Balkanom, konačno je postala vidljiva mikrofizici modela (lijevo – domena d01, desno – koncentracija aerosola …)

S verzijom 4.3 stigle su neke novosti, a dvije veće koje smo iskoristili u konfiguraciji odnose se na poljoprivredno navodnjavanje i druga na dampiranje konvekcije. Navodnjavanjem poljoprivrednih površina u tlo se unosi dodatna količina vode u zahvaćena područja. Tako ubačena dodatna voda tokom dana isparava i čini donji sloj zraka vlažnijim, čime se povećava CAPE i posljedično mogućnost konvektivnih oluja. Odsad su u našem modelu simulirani učinci povećane vlažnosti tla u područjima u kojima postoji navodnjavanje poljoprivrednih zemljišta.

Promjena vezana za dampiranje konvekcije odnosi se na novu shemu IEVA (Implicit-Explicit Vertical Transport Scheme), koja omogućuje da se vertikalni transport dijeli u eksplicitni i implicitni tok. Shema omogućuje bolju stabilnost modela pri većim Courant brojevima. Courant broj govori koliku čest prevali put u prostoru u odnosu na mrežu modela unutar jednog vremenskog koraka modela. Naime, zahtjev za numeričkom stabilnosti modela je da čest nikad ne preskoči ćeliju modela već isključivo iz jedne ćelije ulazi u susjednu. U slučaju da dođe do preskakanja, model će postati nestabilan i srušit će se. IEVA shema omogućuje osjetno veće vertikalne brzine uz zadržavanje ovog zahtjeva numeričke stabilnosti, pa je moguće upotrijebiti veći vremenski korak i/ili manje agresivno dampiranje verikalnih strujanja. Daljnja rasprava o ovoj temi je vrlo tehnički zahtjevna pa ovdje stajemo s njom i upućujemo zainteresiranog čitatelja na originalni rad.

Možda najveća novost ipak se odnosi na novu verziju internih MeteoAdriatic-ovih poboljšanja konvektivne sheme KSAS. Opaženo je već dulje vrijeme da je u našem području model dosta “suh” pri ljetnim konvekcijama. Lani smo nastojali zahvatima u KSAS shemi popraviti iniciranje konvekcije u čemu smo donekle uspjeli, ali ne u potpunosti. Sad smo nastavili istraživanje i testiranje novih izmjena, te je od 00z 16.8. implementirana nova MeteoAdriatic KSAS v2 shema koja uz dodatna tuniranja parametara postiže osjetno bolje iniciranje konvektivnih procesa, prema posljednjim testovima, u odnosu na dosadašnju verziju. S v2 shemom može se očekivati i dosta veća prostorna pokrivenost konvektivnim procesima u modelu, kao i generalno veća količina oborine iz konvektivne naoblake. Shema je konfigurirana na obje domene, bez obzira što se često domene rezolucije 3-4 km ostavljaju na eksplicitno računanje konvekcije. Razlog tome je upravo vrlo suhi bias modela ako se ne koristi konvektivna shema, pa je ona uključena i za ugniježdenu domenu upravo s tim razlogom. KSAS shema inače je u stanju postupno relaksirati svoje djelovanje na višim rezolucijama mreže, a od naših originalnih izmjena iste to ponašanje je moguće u potpunosti kontrolirati kroz konfiguracijske nameliste.

NOAH-MP model u verziji WRF 4.3 donosi značajne izmjene vezane uz simulaciju procesa snijega na tlu. I premda u ovim trenucima te izmjene nisu bitne, vjerujemo da će tokom zimskih mjeseci donijeti dodatna poboljšanja u simulaciju temperatura zraka nad snijegom prekrivenim tlom, što je bio jedan od većih problema kojeg smo prošle zime donekle popravili sa internim zahvatima. Jedan od tih zahvata koje smo tad napravili, sad se nalazi i u službenom kodu modela v4.3 u NOAH-MP shemi (uz nešto standardniju implementaciju).

Ostatak modela zadržan je uglavnom identičan kao u dosadašnjoj konfiguraciji, uz neke sitne izmjene u cilju mogućih daljnjih poboljšanja. Ovo je osnovni setup modela za kraj ljeta i jesen: