Simulation von regionalen Wasser- und Energiehaushalten: Darstellung subgitterskaliger Wolken- und Niederschlagsprozesse innerhalb von RegCM

Ein neues großflächiges Wolken- und Niederschlagsmodell, das die subgitterskalige Variabilität von Wolken berücksichtigt, wird mit dem Regionalen Klimamodell von NCAR (RegCM) gekoppelt. Dieses Modell unterteilt jede Gitterzelle in einen bewölkten und einen wolkenlosen Anteil, der mit der durchschnittlichen relativen Feuchtigkeit der Gitterzelle verbunden ist. Niederschlag tritt gemäß einer festgelegten Autokonversionrate auf, wenn ein Schwellenwert für die Wolkenwassermenge überschritten wird. Die Festlegung dieses Schwellenwertes basiert auf empirischen Beobachtungen von Flüssigwasser in Wolken. Im Modell sind einfache Formulierungen für die Anlagerung und Verdampfung von Regentropfen enthalten. Die Ergebnisse von RegCM unter Verwendung des neuen Modells, das in Nordamerika getestet wurde, zeigen signifikante Verbesserungen im Vergleich zur alten Version. Die ausgehende langwellige Strahlung, Albedo, der Wasserweg in Wolken, die eingehende kurzwellige Strahlung an der Oberfläche, die Nettostrahlung an der Oberfläche und die Oberflächentemperaturfelder zeigen eine angemessene Übereinstimmung mit den Beobachtungen von Satelliten- und Bodenstationsdaten. Darüber hinaus ist das neue Modell in der Lage, extreme Niederschlagsereignisse wie die Midwest-Überschwemmungen im Sommer 1993 besser darzustellen. Insgesamt bietet RegCM mit dem neuen Modell eine genauere Darstellung der atmosphärischen und oberflächennahen Energie- und Wasserbilanzen, einschließlich sowohl der Durchschnittsbedingungen als auch der Variabilität im täglichen bis interannualen Maßstab. Letzteres deutet darauf hin, dass das neue Modell die Empfindlichkeit des Modells verbessert, was entscheidend für sowohl Klimawandel- als auch Prozessstudien ist.