بررسي بارش همرفتي سيل‌آسا در سواحل خزر با مطالعه طرحواره‌هاي لايه مرزي سياره‌اي مدل WRF

The Occurrence of Heavy Convective Event Led to Flood on the Southern Shores of the Caspian Sea with the Evaluation of Planetary Boundary Layer Schemes in the WRF Model

پارامتري‌سازي در لايه مرزي سياره‌اي (PBL) و انتقال قائم غيرحل شده تلاطم در آن يكي از مهم‌ترين مسائل فيزيكي مدل‌هاي جوّي است. اثر همرفت كومه‌اي روي محيط پيرامون، به منزله‌ي فرآيندي ميان ‌مقياس است كه با آزادسازي گرماي نهان و انتقال قائم گرما، رطوبت و تكانه، گردش‌هاي جوّي و ميدان‌هاي بزرگ مقياس را تعديل مي‌كند. هدف اصلي اين تحقيق، مطالعه طرحواره‌هاي مختلف PBL در مدل WRF است؛ كه براي پيش‌بيني پديده‌هاي مخاطره‌آميز وابسته به آن مانند بارش سنگين همرفتي ضروري است. هفت طرحواره‌ي PBL شامل طرحواره‌هاي محلي و غيرمحلي براي بارش همرفتي سنگين سواحل درياي خزر در روزهاي پنجم و ششم اكتبر 2018 بررسي شد. درستي‌سنجي پارامتري‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌سازي‌ها در سه حوزه با محاسبه خطاي مطلق و ريشه ميانگين مربعات خطا نشان داد كه پيكربندي طرحواره محلي لايه مرزي‌سياره‌اي MYNN3 با لايه سطحي MM5 كمترين ميزان خطا را در حوزه سوم (9 كيلومتر) داشته است. با تحليل همديدي و ديناميكي مشخص شد كه ورود جبهه سرد از شمال‌غرب درياي‌خزر و افت آشكار دما در همراهي با ناوه‌ي شمال‌گذر تراز مياني جو، موجب فعاليت شديدتر سامانه در دشت‌هاي شرق گيلان و غرب مازندران شده است. تشديد ناپايداري همرفتي با بالا بودن دماي آب و تامين رطوبت سامانه از درياي خزر با همگرايي شار رطوبت تراز 925 هكتوپاسكال آشكار است. همچنين، ارتفاعات با انسداد شار رطوبت مانع از عبور آن به سوي جنوب البرز شده و در مناطقي با كمترين فاصله ساحل از كوه، به دليل محدود شدن پهنه بارش و با هم‌افزايي نسيم دريا-‌خشكي و جبهه سرد، بيشترين بارش در نوار باريكي نازل شد.

Parameterization of the planetary boundary layer and vertical transformation of the unresolved turbulence is one of the most important physical problems of the atmospheric models. Cumulus convection on the environment, as the meso-scale phenomenon, releases latent heat and with vertical transfer of heat, humidity and momentum, moderate large-scale fields and atmospheric circulations. The study of various PBL schemas in the WRF model to predict hazardous phenomena such as heavy convective rainfall is the main goal of this research. Seven different PBL schemes investigated in the Caspian Sea coastline on the 5th-6th October 2018. The validation of parameterization by calculating absolute error and root mean square error showed that the configuration of the MYNN3 (PBL) and the MM5 (surface layer) had the lowest error in the third domain (3-km). Analysis revealed that the entrance of the cold front from the northwest of the Caspian Sea and severe drop of temperature in conjunction with the pass of a mid-level trough resulted to intensive activity of the system in the eastern plains of the Gilan and western Mazandaran. The intensification of convective instability with high water temperature and the supply of moisture from the Caspian Sea is apparent with the convergence of moisture flux at 925 hPa. Mountains in south of the region blocking the moisture flux, prevents airflow toward south of the Alborz, and in areas with the smallest distance between the coast and mountains, with co-operation the Sea breeze and the cold front, the heaviest rainfall occurred on a narrow strip.