Αξιολόγηση των αποτελεσμάτων του μετεωρολογικού μοντέλου μέσης κλίμακας WRF στην Ελλάδα:
Creators: name: Γιάνναρος, Χρήστος Μιχαήλ
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: Αξιολόγηση
Μετεωρολογικό μοντέλο μέσης κλίμακας
Ελλάδα
Evaluation
Mesoscale meteorological model
Greece

description: Στόχος της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η αξιολόγηση του μετεωρολογικού μοντέλου μέσης κλίμακας WRF v.3.2, το οποίο χρησιμοποιείται επιχειρησιακά από το Εργαστήριο Φυσικής της Ατμόσφαιρας (ΕΦΑ) του Τμήματος Φυσικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ). Για τον σκοπό αυτό επιλέχθηκε η μέθοδος της σύγκρισης των αποτελεσμάτων του μοντέλου με παρατηρήσεις για την ίδια περιοχή ενδιαφέροντος, την Ελλάδα. Οι μετεωρολογικές μεταβλητές που επιλέχθηκαν προς σύγκριση είναι το ύψος του Ατμοσφαιρικού Οριακού Στρώματος (ΑΟΣ), η θερμοκρασία του αέρα στα 2 m, η ταχύτητα του ανέμου στα 10 m και η ημερήσια βροχόπτωση. Η χρονική περίοδος μελέτης αφορά το έτος 2012 για το ΑΟΣ και την περίοδο Ιούνιο 2012 – Αύγουστος 2013 για τις υπόλοιπες μεταβλητές. Τα δεδομένα των παρατηρήσεων προήλθαν από σταθμούς μέτρησης του δικτύου της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας (ΕΜΥ) και του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (ΕΑΑ), οι οποίοι επιλέχθηκαν έτσι, ώστε να υπάρχει μια αντιπροσωπευτική γεωγραφική κάλυψη της συνολικής περιοχής μελέτης (Ελλάδα). Ειδικότερα, ως προς την μεθοδολογία που ακολουθήθηκε, χρησιμοποιήθηκαν στατιστικές μέθοδοι για την σύγκριση των αποτελεσμάτων του μοντέλου με τις αντίστοιχες παρατηρήσεις, οι οποίες εφαρμόστηκαν για το σύνολο της εξεταζόμενης χρονικής περιόδου και για την εποχιακή μεταβολή. Από την παραπάνω επεξεργασία, προέκυψε ότι το μοντέλο δύναται να προσομοιώσει με ικανοποιητική ακρίβεια την κατανομή των υψών του Ατμοσφαιρικού Οριακού Στρώματος που παρατηρούνται τόσο σε ετήσια όσο και σε εποχιακή βάση. Τα αποτελέσματα του μοντέλου βέβαια, εμφανίζονται υπερεκτιμημένα σε σχέση με τις παρατηρήσεις, ιδιαίτερα στα χαμηλά ύψη ανάμειξης, αν και αποκλίσεις που εμφανίζονται δεν είναι ιδιαίτερα μεγάλες. Όσον αφορά την θερμοκρασία του αέρα στα 2 m, φαίνεται ότι το μοντέλο είναι σε θέση να προσομοιώσει πολύ ικανοποιητικά τον ετήσιο και εποχιακό κύκλο της θερμοκρασίας, αλλά αδυνατεί να προγνώσει ικανοποιητικά την εμφάνιση ακραίων θερμοκρασιών. Ο βαθμός απόκλισης εμφανίζεται υψηλότερος για την περίπτωση της υπερεκτίμησης των ελάχιστων θερμοκρασιών. Σχετικά με την ταχύτητα του ανέμου στα 10 m, διαπιστώθηκε ότι το μοντέλο υπερεκτιμά το μέτρο της ταχύτητας του ανέμου για την πλειοψηφία των σταθμών, ενώ, επιπλέον, φαίνεται ότι δεν δύναται να προσομοιώσει με ακρίβεια τον ετήσιο κύκλο του μέτρου της ταχύτητας του ανέμου. Καλύτερη συσχέτιση και μικρότερες αποκλίσεις μεταξύ των προγνώσεων και των παρατηρούμενων τιμών εμφανίζονται κατά την θερμή περίοδο. Όσον αφορά την διεύθυνση του ανέμου διαπιστώθηκε ότι εμφανίζονται ισχυρές αποκλίσεις, οι πηγές των οποίων θα πρέπει να διερευνηθούν περαιτέρω. Τέλος, όσον αφορά την ημερήσια βροχόπτωση, προέκυψε ότι το μοντέλο είναι σε θέση να προγνώσει με ακρίβεια μεγαλύτερη του 70 %, περίπου, την εμφάνιση ή μη εμφάνιση βροχής. Επίσης, διαπιστώθηκε ότι το μοντέλο υπερεκτιμά σε μικρό βαθμό το ποσό της ημερήσιας βροχόπτωσης κατά την συνολική χρονική διάρκεια μελέτης, αν και είναι σε θέση να προσομοιώσει με αρκετά ικανοποιητική ακρίβεια τον ετήσιο κύκλο της βροχής. Συγκεντρωτικά, τα αποτελέσματα του μοντέλου WRF – ARWv. 3.2., όπως αυτό χρησιμοποιείται από το ΕΦΑ, κρίνονται αρκετά αξιόπιστα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν με ασφάλεια τόσο για την πρόγνωση του καιρού στην περιοχή της Ελλάδας όσο και για μελέτες περιβαλλοντικού ενδιαφέροντος, αν και περαιτέρω μελέτη της αξιοπιστίας τους είναι απαραίτητη, με σκοπό την βελτίωση των παρεχόμενων προγνώσεων.
description: Aim of this Master Thesis is the evaluation of the mesoscale meteorological model WRF v. 3.2, which is used operationally by the Laboratory of Atmospheric Physics (LAP), Department of Physics, Aristotle University of Thessaloniki (AUTH). For this purpose, the method of comparing the model results with observations for the same region of interest, Greece, was chosen. The meteorological variables which were selected for comparison were the height of the Atmospheric Boundary Layer (PBL), the air temperature at 2 m, the wind speed at 10 m and the daily rainfall. The period of study was the year 2012 for the PBL height and June 2012 to August 2013 for the remaining variables. The observed data were derived from monitoring stations by the network of the National Meteorological Service (NMS) and the National Observatory of Athens (NOA), which were selected in order to achieve a representative geographical coverage of the total study area (Greece). Specifically, referring to the methodology, statistical methods were used to compare the model results with the corresponding observations. These statistical methods were applied both for the entire study period and the seasonal variation. The above elaboration showed that the model is able to quite accurately simulate the distribution of the heights of the Atmospheric Boundary Layer observed both on an annual and seasonal basis. The model results appear overestimated when compared to the observations, particularly for low mixing height, although the deviations which appear are not particularly large. Regarding the air temperature at 2 m, it seems that the model is able to simulate the annual and seasonal cycle of temperature very well but fails to accurately forecast extreme temperatures. The degree of divergence appears higher in the case of overestimation of minimum temperatures. As for the wind speed at 10 m, it was found that the model overestimates the magnitude of the wind speed for the majority of the stations and furthermore, it appears that it cannot accurately simulate the annual cycle of wind speed. Better correlation and smaller deviations between forecasts and observed values are shown in the warm season. In regards to the direction of wind, it was found to exhibit strong divergences, the resources of which should be further explored. Finally, as for the daily rainfall, it was concluded that the model is able to predict with an accuracy better than 70%, approximately, the appearance or not appearance of rain. Also, it was concluded that the model poorly overestimates the amount of daily rainfall during the total duration of the study, although it is able to simulate the annual cycle of rain with satisfactory accuracy. Aggregated, the results of the model WRF –ARW v. 3.2., as used by the LAP, are considered quite reliable and can be used safely for both weather forecast in Greece and studies of environmental interest, although further study of their reliability is essential in order to improve the provided forecasts.