Beschreibung und Bewertung der Eigenschaften des NCAR-Hochauflösenden Landdatenassimilationsteilsystems

Zusammenfassung: Dieses Papier beschreibt wichtige Eigenschaften eines uncoupled Hochauflösenden Landdatenassimilationsteilsystems (HRLDAS) und präsentiert eine systematische Bewertung von 18-monatigen HRLDAS numerischen Experimenten, die in zwei genesteten Domänen (mit 12- und 4-km Rasterabstand) für den Zeitraum vom 1. Januar 2001 bis 30. Juni 2002 im Kontext des International H2O Project (IHOP₂002) durchgeführt wurden. HRLDAS wurde am National Center for Atmospheric Research (NCAR) entwickelt, um Landzustandsvariablen des gekoppelten Wetterforschungs- und Vorhersagemodells (WRF) – Landoberflächenmodells (LSM) für hochauflösende Anwendungen zu initialisieren. Sowohl uncoupled HRDLAS als auch gekoppeltes WRF werden auf demselben Raster ausgeführt, wobei dasselbe LSM, die Landnutzung, Textur des Bodens, Terrainhöhe, zeitlich variable Vegetationsfelder und LSM-Parameter geteilt werden, um dieselbe klimatologische Beschreibung der Bodenfeuchtigkeit zwischen den beiden Modellierungssystemen zu gewährleisten, sodass die HRLDAS-Boden-Zustandsvariablen zur Initialisierung von WRF–LSM ohne Umwandlung und Interpolation verwendet werden können. Wenn HRLDAS mit Bodenzuständen initialisiert wird, die zuvor aus anderen Modellen aufbereitet wurden, benötigt es etwa 8–10 Monate, um ein quasi Gleichgewicht zu erreichen und ist stark von der Bodenstruktur abhängig. Die HRLDAS-Oberflächenwärmeflüsse können jedoch innerhalb von 3 Monaten für die meisten Bodenstrukturkategorien einen quasi-stationären Zustand erreichen. Die atmosphärischen Zwangsbedingungen, die zur Steuerung von HRLDAS verwendet wurden, wurden mit Daten des Oklahoma Mesonet bewertet, und die Reaktion von HRLDAS auf typische Fehler in jeder atmosphärischen Zwangsvariablen wurde untersucht. Die von HRLDAS simulierten feinkörnigen (4 km) Bodenfeuchtigkeiten, Temperaturen und Oberflächenwärmeflüsse stimmten gut mit den Daten des Oklahoma Mesonet und den Felddaten von IHOP₂002 überein. Eine Fallstudie zeigt eine hohe Korrelation zwischen der HRLDAS-Evaporation und dem niedrig gelegenen Wasserdampffeld, das aus Radaranalysen abgeleitet wurde.