عملكرد نسخه چهارم مدل اقليمي منطقه‌اي با پارامترسازي‌هاي فيزيكي مختلف در كشور ايران: مطالعه موردي سال 2010

Performance of the Regional Climate Model version 4 (RegCM4) with different physical parameterizations over Iran: A case study in 2010

عملكرد regcm4 با چهار پارامترسازي مختلف براي شبيه سازي دماي هواي نزديك سطح زمين و بارش در منطقه ايران طي سال 2010 در مقايسه با داده هاي مشاهداتي cru بررسي شد. در اين بررسي از داده هاي مدل cfsv2 به عنوان شرايط اوليه و مرزي regcm4 استفاده شد. بررسي الگوي اريبي دماي هوا در اين شبيه سازي ها نشان داد كه بيشترين اريبي منفي در سواحل جنوبي درياي خزر و ارتفاعات رشته كوه البرز و بيشترين اريبي مثبت در دشت لوت و جنوب ايران و از نظر زماني در اواخر فصل بهار، فصل تابستان و اوايل فصل پاييز اتفاق مي افتد. بررسي ميانگين ماهانه قدرمطلق اريبي دماي هوا نشان داد كه در دو مورد از شبيه سازي ها با طرحواره لايه مرزي هلستلگ (holstlag) اريبي كمتري وجود دارد. بررسي خطاي ريشه ميانگين مربعات دماي هوا براي اين چهار شبيه سازي نشان داد كه طرحواره هاي لايه مرزي هلستلگ و uw pbl به ترتيب در ماه هاي سرد و گرم سال عملكرد بهتري دارند. همچنين استفاده از طرحواره همرفت tiedtke در كنار طرحواره لايه مرزي هلستلگ مي تواند خطاي ريشه ميانگين مربعات دماي هوا را در فصل هاي گرم سال به شدت كاهش دهد؛ بنابراين استفاده از طرحواره لايه مرزي هلستلگ در regcm4 براي فصل هاي سرد سال و استفاده از همين طرحواره در كنار طرحواره همرفت tiedtke براي كل سال در منطقه ايران پيشنهاد مي شود. در هر چهار شبيه سازي در بيشتر ماه هاي سال اريبي مثبت بارش براي منطقه ايران مشاهده شد. با بررسي همبستگي چهار شبيه سازي با داده هاي مشاهداتي طي ماه هاي مختلف سال، بيشترين همبستگي در جنوب شرق، شرق، مركز، غرب و شمال غرب ايران و كمترين همبستگي در ارتفاعات البرز، دامنه هاي غربي رشته كوه زاگرس و نيمه غربي جنوب ايران و شمال غرب دشت كوير مشاهده شد. نتايج نشان داد كه در صورت استفاده از طرحواره همرفت tiedtke، بارش شبيه سازي شده همبستگي زماني و مكاني بيشتري با بارش مشاهداتي در منطقه ايران خواهد داشت.

Providing reliable monthly to seasonal forecasts of the climate system using regional climate models with a relatively high spatial resolution is essential to reduce the socio-economic impacts of extreme climate events. In this study, performance of the Regional Climate Model version 4 (RegCM4) with four different sub-grid scale parameterization schemes in simulating 2-m temperature and precipitation over Iran against the observational Climate Research Unit (CRU) dataset in 2010 is evaluated. The climate forecast system version 2 (CFSv2) data are used as initial and boundary conditions for RegCM4. Analysis of 2-m temperature biases of these four simulations by RegCM4 indicated that the largest negative bias is located in the southern coastal plains of the Caspian Sea and over the Alborz Mountain, while the largest positive bias is located over Dast-e Lut and southern Iran. It is found that the largest temperature biases over Iran mostly occur in late spring, during summer and early autumn. Analysis of absolute monthly mean 2-m temperature biases indicated that in two of the conducted simulations the bias is lower, in both of which the Holstlag boundary-layer scheme is used. The root mean square errors (RMSE) of 2-m temperature for these four simulations are also examined and it is found that the Holstlag boundary-layer scheme and UW PBL perform better in cold and warm months, respectively. Using a combination of the Tiedtke convection scheme and the Holstlag boundary-layer scheme significantly reduces the RMSE of 2-m temperature in warm months of the year and leads to the least bias during the whole year over Iran. Thus, to conduct simulations with RegCM4 over Iran, the Holstlag boundary-layer scheme in cold months of the year and the same boundary-layer scheme along with the Tiedtke convection scheme during the whole year are recommended in order to have the least 2-m temperature biases. In the conducted four simulations, positive precipitation biases are observed over Iran in most months of the year, suggesting that RegCM4 generally overestimates precipitation over Iran. Results also indicated that the largest correlation between the observed and simulated precipitation is seen over southeastern, eastern, central, western and northwestern Iran, while the least correlation is seen over the Alborz Mountain, western foothills of the Zagros Mountains, western parts of southern Iran and some parts of Dasht-e Kavir. It is also found that in the RegCM4 simulation with the Tiedtke convection scheme, there are larger spatial and temporal correlations between the observed and simulated precipitation.