حساسیت مدل WRF در شبیهسازی مؤلفههای مداری و نصفالنهاری باد در شهر تهران
نویسندگان
1 دانشیار گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران. تهران، ایران.
2 استاد، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران، تهران، ایران
doi
10.30499/ijg.2022.322472.1388چکیده
باد از عوامل اصلی در تعیین وضعیت آبوهوا است و کیفیت هوای روزانه فضاهای شهری به باد بستگی دارد. ازاینرو برای دستیابی به الگوهای غالب جهت و شدت باد، از مدلهای شبیهساز مختلفی استفاده میشود که در این مطالعه مدل پیشبینی و پژوهش وضعیت جو (WRF) موردتوجه است. برای شبیهسازی مؤلفههای مداری و نصفالنهاری باد، نقش دادههای شرایط مرزی ECMWF(ERA5) و NCEP(FNL) همراهبا هفت طرحواره فیزیکی (Exp1 تا Exp7) در دو اجرای 1) با دادههای استاتیکی پیشفرض و 2) با دادههای استاتیکی تفکیک افقی بالا (DEM استر با تفکیک مکانی30متر بهجای دادههای پیشفرض با تفکیک افقی تقریبی 1کیلومتر، کاربری اراضی کوپرنیکوس با وضوح 100 متر بهجای دادههای مودیس با تفکیک افقی تقریبی 500 متر تا 1کیلومتر) مورد ارزیابی قرارگرفته است. پیکربندی مناسب طرحوارهها، انتخاب شرایط مرزی ایدهآل، تفکیک افقی مناسب و جایگزینی دادههای استاتیکی تفکیک افقی بالا بهجای دادههای پیشفرض میتواند شبیهسازی مدل را تا حدود زیادی به دادههای مشاهدات نزدیک نماید.خروجیها برای 4 ماه ژانویه، می، جولای و اکتبر 2018 بهعنوان نماینده فصول نشان میدهد که شبیهسازی مؤلفه مداری باد در اکثر طرحوارهها نسبت به مؤلفه نصفالنهاری ازنظر آمارههای همبستگی و اریبی بهاستثنای ماه جولای (همبستگی) داری عملکرد بهتری است به طوریکه در ماههای ژانویه، می و اکتبر برای شرایط مرزی ERA5 حداکثر همبستگی بهترتیب برابر 40/0، 46/0، 43/0 و در FNL برابر 40/0، 39/0، 45/0 گردید؛ اما در ماه جولای علیرغم افزایش میزان همبستگی مؤلفه مداری به میزان 53/0 (ERA5) و 49/0 (FNL) نسبت به مؤلفه نصفالنهاری با مقادیر همبستگی 63/0 و 71/0 درصد، در مقایسه با سایر ماهها دارای عملکرد ضعیفتر است. همچنین حداقل اریبی در ماههای منتخب برای شرایط مرزی ERA5 بهترتیب برابر 07/0، 02/0، 13/0 و 24/0 و در FNL این مقادیر برابر 07/0، 04/0، 42/0 و 57/0 بهدست آمده است. برابر نتایج حاصله از میانگین خروجی آمارههای همبستگی، اریبی، میانگین مجذور خطا و میانگین خطای مطلق طرحوارهها با در نظر گرفتن ضریب وزنی یکسان هر آماره و دادههای استاتیکی پیشفرض و تفکیک افقی بالا در ایستگاههای مهرآباد، ژئوفیزیک، شمیران و چیتگر برای هر دو مؤلفه باد، شرایط مرزی FNL در ماه ژانویه و ERA5 در ماه جولای بهعنوان شرایط مرزی برتر انتخاب شدند و در ماه می و اکتبر بهاستثنای مؤلفه مداری باد با دادههای استاتیکی پیشفرض که شرایط مرزی FNL دارای عملکرد قویتری بوده در بقیه موارد ERA5 دارای نزدیکترین شبیهسازی به واقعیت بوده است. از بین طرحوارههای مورد آزمون تحت شرایط مرزی ERA5 و FNL با دادههای پیشفرض و تفکیک افقی بالا، برای مؤلفه مداری Exp(1) (YSU)، Exp(6) (ACM2) و Exp(2) (MYJ) و برای مؤلفه نصفالنهاری Exp(1) (YSU) و Exp(6) (ACM2) بهترین نتایج را برای شبیهسازی باد شهر تهران بههمراه داشتند.