Modified description of soil processes vs. quality of numerical weather forecasts - “bare soil” case

• Autorzy: Duniec G. , Mazur A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/eces-2015-0040

Warianty tytułu

PL

Zmodyfikowany opis procesów glebowych a jakość prognoz numerycznych - przypadek „gołej gleby”

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Soil and atmosphere boundary layer (ABL) interact with each other and influence on physical processes in soil and atmosphere. Current parameterization of soil physical processes in TERRA_ML (multilayer soil module of COSMO meteorological model) was prepared more than 40 years ago and did not give satisfactory forecast results. New parameterizations should involve physical processes in the soil (microphysics processes in soil, fluid dynamics in porous media, soil dynamics, etc.), water cycle in soil and soil-plant-water relation. The aim of this project was to improve current soil parameterization in the COSMO model, called “TERRA_ML”. The results of the work, related to the parameterization of physical processes of bare soil evaporation, vertical and horizontal water transport in soil and a runoff from soil layers, are presented in this paper. In order to eliminate underestimation of evaporation from soil in the afternoon and overestimation evaporation from soil in the morning a correction time-depending factor was also introduced. In this way, theoretical description of vertical water transport in soil is improved with temperature dependency of hydraulic diffusivity for different sort of soil.

PL

Warstwy gleby i graniczna warstwa atmosfery (ABL) oddziałują ze sobą i wpływają na procesy fizyczne zarówno w glebie, jak i w atmosferze. Aktualny opis (parametryzacje) procesów fizycznych w glebie w modelu TERRA_ML (wielowarstwowy moduł gleby w modelu meteorologicznym COSMO) stworzono ponad 40 lat temu. W związku z tym obecnie zastosowane schematy parametryzacyjne nie dają zadowalających rezultatów (prognoz meteorologicznych). Nowe parametryzacje powinny uwzględniać procesy fizyczne w glebie (w tym mikrofizykę procesów w glebie, dynamikę płynów w ośrodkach porowatych, dynamikę gleby itp.), obieg wody w glebie i układzie gleba-roślinność-woda. Celem badań była poprawa obecnych parametryzacji TERRA_ML w modelu COSMO. W artykule przedstawiono wyniki pierwszej części prac, związanych z parametryzacją procesów fizycznych w przypadku parowania z powierzchni „gołej” gleby, pionowego i poziomego transportu wody w glebie oraz odpływania wody w głąb gleby. Teoretyczny opis transportu wodnego w glebie ulega poprawie wraz z uzależnieniem dyfuzji hydraulicznej dla różnych rodzajów gleby od temperatury. W celu wyeliminowania niedoszacowania parowania z gleby w okresie popołudniowym i przeszacowania - rano dodatkowo wprowadzono czynnik korygujący zależny od czasu, poprawiający wyniki parametryzacji.

Słowa kluczowe

EN

soil processes; parameterization; meteorological forecast; numerical modelling; multilayer soil model

PL

procesy w glebie; parametryzacja; prognoza meteorologiczna; modelowanie numeryczne; wielopoziomowy model gleby

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 22, nr 4
• Strony: 659--673
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Duniec G.

• Institute of Meteorology and Water Management - National Research Institute, ul. Podleśna 61, 01-673 Warszawa, Poland, phone [phone], fax [phone]

autor

Mazur A.

• Institute of Meteorology and Water Management - National Research Institute, ul. Podleśna 61, 01-673 Warszawa, Poland, phone [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] Dickinson RE. Modeling evapotranspiration for three-dimensional global climate models. In: Climate Processes and Climate Sensitivity. Hansen JE, Takahashi T, editors. Geophysical Monograph 29, 1984, Volume 5, pp. 58-72. DOI: 10.1029/GM029p0058.
• [2] Stensrud DJ. Parameterization Schemes - Keys to Understanding Numerical Weather Prediction Models. Cambridge: Cambridge University Press; 2007. DOI: 10.1017/CBO9780511812590.
• [3] Moene AF, van Dam JC. Transport in the Atmosphere-Vegetation-Soil Continuum. Cambridge: Cambridge University Press; 2014. DOI: dx.doi.org/10.1017/CBO9781139043137.
• [4] Doms G, Foerstner J, Heise E, Herzog HJ, Mironow D, Raschendorfer M, et al. A Description of the Nonhydrostatic Regional COSMO Model. Part II: Physical Parameterization, Tech Rep., DWD, 2011. http://www.cosmo-model.org/content/model/documentation/core/cosmoPhysParamtr.pdf (access: 1.02.2015).
• [5] Duniec G, Mazur A. Experiments in soil physics - case study. COSMO Newsletter. 2014;14:43-53, Consortium for Small-Scale Modeling (COSMO) materials. http://www.cosmo-model.org/content/model/documentation/newsLetters/newsLetter14/cnl14_06.pdf (access: 1.02.2015).