Published April 22, 2015
| Version v1
Publication
Open
Best convective parameterization scheme within RegCM4 to downscale CMIP5 multi-model data for the CORDEX-MENA/Arab domain
- 1. King Abdulaziz University
- 2. Sustainable Development Policy Institute
Description
A suitable convective parameterization scheme within Regional Climate Model version 4.3.4 (RegCM4) developed by the Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics, Trieste, Italy, is investigated through 12 sensitivity runs for the period 2000–2010. RegCM4 is driven with European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) ERA-Interim 6-hourly boundary condition fields for the CORDEX-MENA/Arab domain. Besides ERA-Interim lateral boundary conditions data, the Climatic Research Unit (CRU) data is also used to assess the performance of RegCM4. Different statistical measures are taken into consideration in assessing model performance for 11 sub-domains throughout the analysis domain, out of which 7 (4) sub-domains give drier (wetter) conditions for the area of interest. There is no common best option for the simulation of both rainfall and temperature (with lowest bias); however, one option each for temperature and rainfall has been found to be superior among the 12 options investigated in this study. These best options for the two variables vary from region to region as well. Overall, RegCM4 simulates large pressure and water vapor values along with lower wind speeds compared to the driving fields, which are the key sources of bias in simulating rainfall and temperature. Based on the climatic characteristics of most of the Arab countries located within the study domain, the drier sub-domains are given priority in the selection of a suitable convective scheme, albeit with a compromise for both rainfall and temperature simulations. The most suitable option Grell over Land and Emanuel over Ocean in wet (GLEO wet) delivers a rainfall wet bias of 2.96 % and a temperature cold bias of 0.26 °C, compared to CRU data. An ensemble derived from all 12 runs provides unsatisfactory results for rainfall (28.92 %) and temperature (−0.54 °C) bias in the drier region because some options highly overestimate rainfall (reaching up to 200 %) and underestimate temperature (reaching up to −1.16 °C). Overall, a suitable option (GLEO wet) is recommended for downscaling the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) multi-model database using RegCM4 for the CORDEX-MENA/Arab domain for its use in future climate change impact studies.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتم التحقيق في مخطط تحديد معلمات الحمل الحراري المناسب ضمن نموذج المناخ الإقليمي الإصدار 4.3.4 (RegCM4) الذي طوره مركز عبد السلام الدولي للفيزياء النظرية، تريستا، إيطاليا، من خلال 12 عملية حساسية للفترة 2000–2010. يتم تشغيل RegCM4 مع حقول الشروط الحدودية للمركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى (ECMWF) ERA - Interim لمدة 6 ساعات لنطاق CORDEX - MENA/Arab. إلى جانب بيانات الظروف الحدودية الجانبية ERA - Interim، يتم أيضًا استخدام بيانات وحدة البحوث المناخية (CRU) لتقييم أداء RegCM4. تؤخذ المقاييس الإحصائية المختلفة في الاعتبار عند تقييم أداء النموذج لـ 11 مجالًا فرعيًا في جميع أنحاء مجال التحليل، منها 7 (4) مجالات فرعية توفر ظروفًا أكثر جفافًا (رطوبة) للمنطقة المعنية. لا يوجد خيار أفضل مشترك لمحاكاة كل من هطول الأمطار ودرجة الحرارة (مع أدنى انحياز) ؛ ومع ذلك، تم العثور على خيار واحد لكل من درجة الحرارة وهطول الأمطار ليكون متفوقًا من بين الخيارات الاثني عشر التي تم التحقيق فيها في هذه الدراسة. يختلف هذان الخياران الأفضل للمتغيرين من منطقة إلى أخرى أيضًا. بشكل عام، تحاكي RegCM4 قيم الضغط وبخار الماء الكبيرة جنبًا إلى جنب مع سرعات الرياح المنخفضة مقارنة بمجالات القيادة، والتي تعد المصادر الرئيسية للتحيز في محاكاة هطول الأمطار ودرجة الحرارة. بناءً على الخصائص المناخية لمعظم الدول العربية الواقعة ضمن مجال الدراسة، يتم إعطاء المجالات الفرعية الأكثر جفافاً الأولوية في اختيار مخطط الحمل الحراري المناسب، وإن كان مع حل وسط لكل من محاكاة هطول الأمطار ودرجة الحرارة. يوفر الخيار الأنسب Grell over Land و Emanuel over Ocean في WET (GLEO WET) تحيزًا رطبًا لهطول الأمطار بنسبة 2.96 ٪ وتحيزًا باردًا لدرجة الحرارة بنسبة 0.26 درجة مئوية، مقارنة ببيانات CRU. توفر المجموعة المشتقة من جميع المسارات الاثني عشر نتائج غير مرضية لهطول الأمطار (28.92 ٪) ودرجة الحرارة (-0.54 درجة مئوية) في المنطقة الأكثر جفافًا لأن بعض الخيارات تبالغ في تقدير هطول الأمطار (تصل إلى 200 ٪) ودرجة الحرارة أقل من الواقع (تصل إلى -1.16 درجة مئوية). بشكل عام، يوصى بخيار مناسب (GLEO WET) لتقليص نطاق قاعدة بيانات النموذج المقترن لمشروع المقارنة البينية للمرحلة 5 (CMIP5) متعددة النماذج باستخدام RegCM4 لمجال CORDEX - MENA/Arab لاستخدامها في دراسات تأثير تغير المناخ في المستقبل.Translated Description (French)
Un schéma de paramétrage convectif approprié dans la version 4.3.4 du modèle climatique régional (RegCM4) développé par le Centre international Abdus Salam de physique théorique, Trieste, Italie, est étudié à travers 12 cycles de sensibilité pour la période 2000–2010. RegCM4 est piloté avec les champs ERA-Interim 6 hourly boundary condition du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF) pour le domaine CORDEX-MENA/Arab. Outre les données intermédiaires sur les conditions aux limites latérales de l'ERA, les données de l'Unité de recherche climatique (CRU) sont également utilisées pour évaluer les performances de RegCM4. Différentes mesures statistiques sont prises en compte dans l'évaluation de la performance du modèle pour 11 sous-domaines dans l'ensemble du domaine d'analyse, dont 7 (4) sous-domaines donnent des conditions plus sèches (plus humides) pour la zone d'intérêt. Il n'existe pas de meilleure option commune pour la simulation des précipitations et de la température (avec le biais le plus faible) ; cependant, une option pour la température et les précipitations a été jugée supérieure parmi les 12 options étudiées dans cette étude. Ces meilleures options pour les deux variables varient également d'une région à l'autre. Dans l'ensemble, RegCM4 simule de grandes valeurs de pression et de vapeur d'eau ainsi que des vitesses de vent plus faibles par rapport aux champs de conduite, qui sont les principales sources de biais dans la simulation des précipitations et de la température. Sur la base des caractéristiques climatiques de la plupart des pays arabes situés dans le domaine d'étude, les sous-domaines les plus secs sont prioritaires dans la sélection d'un schéma convectif approprié, mais avec un compromis pour les simulations de précipitations et de températures. L'option la plus appropriée Grell over Land et Emanuel over Ocean in wet (GLEO Wet) fournit un biais humide pluviométrique de 2,96 % et un biais froid de température de 0,26 °C, par rapport aux données CRU. Un ensemble dérivé des 12 séries fournit des résultats insatisfaisants pour le biais de précipitations (28,92 %) et de température (−0,54 °C) dans la région plus sèche, car certaines options surestiment fortement les précipitations (atteignant jusqu'à 200 %) et sous-estiment la température (atteignant jusqu'à −1,16 °C). Dans l'ensemble, une option appropriée (GLEO Wet) est recommandée pour réduire l'échelle de la base de données multimodèle de la phase 5 du projet d'intercomparaison de modèles couplés (CMIP5) en utilisant RegCM4 pour le domaine CORDEX-MENA/Arab pour son utilisation dans les futures études d'impact sur le changement climatique.Translated Description (Spanish)
Se investiga un esquema de parametrización convectiva adecuado dentro del Modelo Climático Regional versión 4.3.4 (RegCM4) desarrollado por el Centro Internacional de Física Teórica Abdus Salam, Trieste, Italia, a través de 12 corridas de sensibilidad para el período 2000–2010. RegCM4 se impulsa con los campos de condición de límite interino de 6 horas del Centro Europeo de Pronósticos Meteorológicos a Medio Plazo (ECMWF) ERA para el dominio CORDEX-MENA/Arab. Además de los datos de las condiciones de los límites laterales de ERA-Interim, los datos de la Unidad de Investigación Climática (CRU) también se utilizan para evaluar el rendimiento de RegCM4. Se tienen en cuenta diferentes medidas estadísticas al evaluar el rendimiento del modelo para 11 subdominios en todo el dominio de análisis, de los cuales 7 (4) subdominios dan condiciones más secas (más húmedas) para el área de interés. No existe una mejor opción común para la simulación tanto de la precipitación como de la temperatura (con el sesgo más bajo); sin embargo, se ha encontrado que una opción para la temperatura y la precipitación es superior entre las 12 opciones investigadas en este estudio. Estas mejores opciones para las dos variables también varían de una región a otra. En general, RegCM4 simula grandes valores de presión y vapor de agua junto con velocidades de viento más bajas en comparación con los campos de conducción, que son las fuentes clave de sesgo en la simulación de la lluvia y la temperatura. Con base en las características climáticas de la mayoría de los países árabes ubicados dentro del dominio de estudio, se da prioridad a los subdominios más secos en la selección de un esquema convectivo adecuado, aunque con un compromiso tanto para las simulaciones de lluvia como de temperatura. La opción más adecuada, Grell over Land y Emanuel over Ocean in wet (GLEO wet), ofrece un sesgo de lluvia húmeda del 2,96 % y un sesgo de temperatura fría de 0,26 °C, en comparación con los datos de CRU. Un conjunto derivado de las 12 corridas proporciona resultados insatisfactorios para el sesgo de precipitación (28,92 %) y temperatura (-0,54 °C) en la región más seca porque algunas opciones sobreestiman en gran medida la precipitación (que alcanza hasta el 200 %) y subestiman la temperatura (que alcanza hasta -1,16 °C). En general, se recomienda una opción adecuada (GLEO Wet) para reducir la escala de la base de datos multimodelo Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) utilizando RegCM4 para el dominio CORDEX-MENA/Arab para su uso en futuros estudios de impacto del cambio climático.Files
s00704-015-1463-5.pdf.pdf
Files
(4.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:52b674ff714c9231bfb2055efc71cfa2
|
4.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- أفضل مخطط معلمات الحمل الحراري داخل RegCM4 لتقليص نطاق بيانات CMIP5 متعددة النماذج لمجال CORDEX - MENA/Arab
- Translated title (French)
- Meilleur schéma de paramétrage convectif dans RegCM4 pour réduire l'échelle des données multimodèles CMIP5 pour le domaine CORDEX-MENA/Arab
- Translated title (Spanish)
- Mejor esquema de parametrización convectiva dentro de RegCM4 para reducir los datos multimodelo de CMIP5 para el dominio CORDEX-MENA/Arab
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1973793226
- DOI
- 10.1007/s00704-015-1463-5
References
- https://openalex.org/W1497260453
- https://openalex.org/W1620412248
- https://openalex.org/W1972986139
- https://openalex.org/W1975428514
- https://openalex.org/W1983410237
- https://openalex.org/W2018921004
- https://openalex.org/W2025106172
- https://openalex.org/W2031079896
- https://openalex.org/W2036624535
- https://openalex.org/W2040522906
- https://openalex.org/W2056283761
- https://openalex.org/W2062667641
- https://openalex.org/W2065993054
- https://openalex.org/W2073523282
- https://openalex.org/W2082304750
- https://openalex.org/W2087405923
- https://openalex.org/W2100827969
- https://openalex.org/W2105440644
- https://openalex.org/W2117644903
- https://openalex.org/W2117779820
- https://openalex.org/W2126922865
- https://openalex.org/W2127917657
- https://openalex.org/W2133488074
- https://openalex.org/W2137329432
- https://openalex.org/W2172818796
- https://openalex.org/W2176064767
- https://openalex.org/W2177811861
- https://openalex.org/W2178545312
- https://openalex.org/W2320145997
- https://openalex.org/W2323853385
- https://openalex.org/W4236201239
- https://openalex.org/W976859318