Published February 12, 2022 | Version v1
Publication Metadata-only

An Evaluation of the Extreme Rainfall Event of 2010 over the Kabul River Basin using the WRF Model

Creators

  • 1. Mehran University of Engineering and Technology
  • 2. University of Utah
  • 3. Water and Power Development Authority

Description

Extreme precipitation events are among the most severe weather hazards. Knowledge about the spatial patterns underlying such events in the Upper Indus Basin is limited because estimating precipitation is very challenging due to the data scarcity and the complex orography. Numerical weather prediction models can be applied at a fine resolution to overcome this issue. The Advanced Research Weather Research and Forecasting (WRF) model version 3.8.1 was applied over the Kabul River Basin to simulate the temperature and precipitation of monsoon season 2010, i.e., 1st May to 16th September 2010. We considered the May month as a spin-up period. The initial and boundary conditions were derived from the National Oceanic and Atmospheric Administration, Climate Forecast System Reanalysis data. The model was set up by using two-nested domains with increasing horizontal resolution moving inward from 15km on domain d01 to 5km on domain d02. The simulations were compared with TRMM 3B42, and station data collected from the Pakistan Meteorological Department and Water and the Power Development Authority using bias, percentage bias, root mean square error, and Pearson correlation. The results revealed that the simulated precipitation was improved from d01 to d02. However, the model showed mixed results with overestimation of precipitation at some stations and underestimations at others. Simulated precipitation generally agreed better with TRMM than with station data. Overall, the results indicate that the WRF model can be used to simulate heavy precipitation in complex terrain.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعد أحداث هطول الأمطار الشديدة من بين أشد مخاطر الطقس قسوة. المعرفة بالأنماط المكانية الكامنة وراء مثل هذه الأحداث في حوض السند العلوي محدودة لأن تقدير هطول الأمطار يمثل تحديًا كبيرًا بسبب ندرة البيانات والتصوير الفضائي المعقد. يمكن تطبيق نماذج التنبؤ بالطقس العددية بدقة عالية للتغلب على هذه المشكلة. تم تطبيق نموذج البحث المتقدم في الطقس والتنبؤ به (WRF) الإصدار 3.8.1 على حوض نهر كابول لمحاكاة درجة الحرارة وهطول الأمطار في موسم الرياح الموسمية 2010، أي من 1 مايو إلى 16 سبتمبر 2010. اعتبرنا شهر مايو فترة عرضية. تم اشتقاق الظروف الأولية والحدودية من الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، بيانات إعادة تحليل نظام التنبؤات المناخية. تم إعداد النموذج باستخدام نطاقات متداخلة مع زيادة الدقة الأفقية تتحرك إلى الداخل من 15 كم على المجال d01 إلى 5 كم على المجال d02. تمت مقارنة عمليات المحاكاة مع TRMM 3B42، وبيانات المحطة التي تم جمعها من إدارة الأرصاد الجوية الباكستانية والمياه وهيئة تنمية الطاقة باستخدام التحيز، وتحيز النسبة المئوية، وخطأ الجذر التربيعي، وارتباط بيرسون. كشفت النتائج أن هطول الأمطار المحاكى قد تحسن من d01 إلى d02. ومع ذلك، أظهر النموذج نتائج مختلطة مع المبالغة في تقدير هطول الأمطار في بعض المحطات والتقليل من شأنها في محطات أخرى. يتفق هطول الأمطار المحاكاة بشكل عام مع TRMM بشكل أفضل من بيانات المحطة. بشكل عام، تشير النتائج إلى أنه يمكن استخدام نموذج WRF لمحاكاة هطول الأمطار الغزيرة في التضاريس المعقدة.

Translated Description (French)

Les événements de précipitations extrêmes comptent parmi les risques météorologiques les plus graves. Les connaissances sur les modèles spatiaux sous-jacents à de tels événements dans le bassin supérieur de l'Indus sont limitées car l'estimation des précipitations est très difficile en raison de la rareté des données et de l'orographie complexe. Les modèles numériques de prévision météorologique peuvent être appliqués à une résolution fine pour résoudre ce problème. La version 3.8.1 du modèle Advanced Research Weather Research and Forecasting (WRF) a été appliquée sur le bassin de la rivière Kaboul pour simuler la température et les précipitations de la saison de mousson 2010, c'est-à-dire du 1er mai au 16 septembre 2010. Nous avons considéré le mois de mai comme une période de spin-up. Les conditions initiales et limites ont été dérivées des données de réanalyse du système de prévision climatique de la National Oceanic and Atmospheric Administration. Le modèle a été mis en place en utilisant deux domaines imbriqués avec une résolution horizontale croissante passant de 15 km sur le domaine d01 à 5 km sur le domaine d02. Les simulations ont été comparées avec TRMM 3B42 et les données de la station ont été recueillies auprès du Département météorologique du Pakistan et de l'Autorité de développement de l'énergie en utilisant le biais, le pourcentage de biais, l'erreur quadratique moyenne et la corrélation de Pearson. Les résultats ont révélé que les précipitations simulées étaient améliorées de d01 à d02. Cependant, le modèle a montré des résultats mitigés avec une surestimation des précipitations à certaines stations et des sous-estimations à d'autres. Les précipitations simulées étaient généralement mieux en accord avec TRMM qu'avec les données de la station. Dans l'ensemble, les résultats indiquent que le modèle WRF peut être utilisé pour simuler de fortes précipitations sur un terrain complexe.

Translated Description (Spanish)

Los eventos de precipitación extrema se encuentran entre los peligros climáticos más severos. El conocimiento sobre los patrones espaciales subyacentes a tales eventos en la cuenca superior del Indo es limitado porque estimar la precipitación es muy difícil debido a la escasez de datos y la compleja orografía. Los modelos numéricos de predicción meteorológica se pueden aplicar con una resolución precisa para superar este problema. El modelo de Investigación Meteorológica Avanzada y Pronóstico (WRF) versión 3.8.1 se aplicó sobre la cuenca del río Kabul para simular la temperatura y la precipitación de la temporada de monzones 2010, es decir, del 1 de mayo al 16 de septiembre de 2010. Consideramos el mes de mayo como un periodo de spin-up. Las condiciones iniciales y de contorno se derivaron de los datos del reanálisis del sistema de pronóstico climático de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. El modelo se configuró utilizando dos dominios anidados con una resolución horizontal creciente que se mueve hacia adentro de 15 km en el dominio d01 a 5 km en el dominio d02. Las simulaciones se compararon con TRMM 3B42 y los datos de la estación se recopilaron del Departamento de Meteorología y Agua de Pakistán y la Autoridad de Desarrollo de Energía utilizando sesgo, sesgo porcentual, error cuadrático medio y correlación de Pearson. Los resultados revelaron que la precipitación simulada mejoró de d01 a d02. Sin embargo, el modelo mostró resultados mixtos con sobreestimación de la precipitación en algunas estaciones y subestimaciones en otras. La precipitación simulada generalmente concuerda mejor con TRMM que con los datos de la estación. En general, los resultados indican que el modelo WRF se puede utilizar para simular precipitaciones intensas en terrenos complejos.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقييم لحدث هطول الأمطار الغزيرة لعام 2010 على حوض نهر كابول باستخدام نموذج WRF
Translated title (French)
Une évaluation de l'événement de précipitations extrêmes de 2010 sur le bassin de la rivière Kaboul en utilisant le modèle WRF
Translated title (Spanish)
Una evaluación del evento de lluvia extrema de 2010 sobre la cuenca del río Kabul utilizando el modelo FRM

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4212951583
DOI
10.48084/etasr.4587

Is supplement to
https://openalex.org/W4389639302 (Other)
https://openalex.org/W3089720338 (Other)
https://openalex.org/W3000016899 (Other)
https://openalex.org/W2786130593 (Other)
https://openalex.org/W2358683607 (Other)
https://openalex.org/W2336274196 (Other)
https://openalex.org/W2034267142 (Other)
https://openalex.org/W1974352630 (Other)
https://openalex.org/W1973963008 (Other)
https://openalex.org/W1965401677 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1964212937
  • https://openalex.org/W1995391221
  • https://openalex.org/W2008071355
  • https://openalex.org/W2028979275
  • https://openalex.org/W2046178670
  • https://openalex.org/W2059832153
  • https://openalex.org/W2098254594
  • https://openalex.org/W2103680334
  • https://openalex.org/W2109617862
  • https://openalex.org/W2110179017
  • https://openalex.org/W2126675007
  • https://openalex.org/W2134711201
  • https://openalex.org/W2145724864
  • https://openalex.org/W2160741281
  • https://openalex.org/W2179912439
  • https://openalex.org/W2256180621
  • https://openalex.org/W2261026511
  • https://openalex.org/W2308324748
  • https://openalex.org/W2355163981
  • https://openalex.org/W2550280811
  • https://openalex.org/W2766363700
  • https://openalex.org/W2780276773
  • https://openalex.org/W2795012927
  • https://openalex.org/W2951806405
  • https://openalex.org/W2968153102
  • https://openalex.org/W2976135856
  • https://openalex.org/W2998095408
  • https://openalex.org/W2998112438
  • https://openalex.org/W3009052791
  • https://openalex.org/W3115179083
  • https://openalex.org/W3150368366
  • https://openalex.org/W3154600002